Аппарат для обработки газа
1
Реферат.
Аппарат для обработки газа.
Полезная модель относится к массообменным устройствам роторной конструкции и может быть использована в химической, нефтехимической, газовой, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности для обработки газа жидкостью.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение энергозатрат, связанных с внеплановыми демонтажными работами, по замене или ремонту вала фиксирующего барабана, разрушаемого коррозией и кавитацией в условиях тепловлажностных при постоянном понижении теплоты абсорбции воздействий обрабатываемого воздуха повышенного влагосодержания. Это достигается путем нанесения на внешнюю поверхность вала фиксирующего барабана наноматериала в виде стекловидной пленки.
Технический результат по снижению энергозатрат достигается тем, что аппарат для обработки газа, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0.3-0.35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, причем штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, при этом, наружная поверхность вала фильтрующего барабана выполнена с покрытием из наноматериала в виде стеклообразной пленки.
МПК B01D 53/18
B01D 46/26
Аппарат для обработки газа.
Полезная модель относится к массообменным устройствам роторной конструкции и может быть использована в химической, нефтехимической, газовой, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности для обработки газа жидкостью.
Известен аппарат для обработки газа (патент на полезную модель 
54814 МПК В01Д 53/18, В01Д 46/26, опубл. Бюл. 21, 2006 г.), включающий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0,3-0,35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала.
Недостатком является невозможность поддержания заданного качества обработки газа при отклонении его расхода от нормированного значения, что определяется наличием «застойных зон», т.е. мест, где скапливается часть поступающего на обработку газа и в дальнейшем практически не участвующего в контакте с фильтрующей поверхностью. «Застойные зоны» образуются из-за наличия пограничного слоя на внутренней поверхности корпуса с ламинарно движущимся подслоем поступающего на обработку газа.
Известен аппарат для обработки газа (см., патент РФ на полезную модель 62033 МПК В01Д 53/18, В01Д 46/26, опубл. Бюл. 9, 27.03.2007 г.), содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0.3-0.35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, причем штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла.
Недостатком является возрастающая энергоемкость при длительной эксплуатации аппарата для обработки газа, определяемая работой в условиях тепловлажностных воздействий, когда наблюдается интенсивное разрушение вала фильтрующего барабана при наблюдаемом во время вращения переменном контакте как с воздухом повышенного влагосодержания, так и с потоком монодисперсной влаги с зеркала абсорбирующей жидкости, с наличием локальной кавитации, обусловленной воздействием разряжения, возникающего при внезапном расширении на входе обрабатываемого потока в корпусе из штуцера входа газа, имеющего форму суживающегося сопла.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение энергозатрат, связанных с внеплановыми демонтажными работами, по замене или ремонту вала фиксирующего барабана, разрушаемого коррозией и кавитацией в условиях тепловлажностных при постоянном понижении теплоты абсорбции воздействий обрабатываемого воздуха повышенного влагосодержания. Это достигается путем нанесения на внешнюю поверхность вала фиксирующего барабана наноматериала в виде стекловидной пленки.
Технический результат по снижению энергозатрат достигается тем, что аппарат для обработки газа, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0.3-0.35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, причем штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, при этом, наружная поверхность вала фильтрующего барабана выполнена с покрытием из наноматериала в виде стеклообразной пленки.
На фиг. 1 показан аппарат для обработки газа с барабаном покрытым наноматериалом, на фиг. 2- разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3- внутренняя поверхность суживающегося сопла с криволинейными канавками.
Аппарат для обработки газа состоит из корпуса 1 со штуцером входа 2 и выхода 3 газа, входа 4 и выхода 5 абсорбирующей жидкости, внутри которого на валу 6 установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин 7, покрытых пористой пленкой 8, при этом металлические пластины 7 укреплены на валу 6 посредством ребер 9. В корпусе 1 установлены каплеуловители 10 на одном горизонтальном уровне с осью 11 вала 6. Штуцер входа 2 имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки 12. В корпусе 1 расположены застойные зоны 13.
Наружная поверхность 14 вала фиксирующего барабана, выполнена с покрытием из наноматериала 15 в виде стеклообразной пленки 16 (см., например, Киш. А. Кинетика электрохимического растворения металлов. М.: Мир, 1990-272 с.)
Аппарат для обработки газа работает следующим образом.
Перенесение обрабатываемого воздуха повышенного влагосодержания в корпусе 1 сопровождается выделением теплоты гидрации, растворения, разбавления и конденсации, обусловливающим суммарный тепловой эффект сорбции(см., например, Коун А.А., Резенфанд Ф.С. очистка газа. М.: Химмаш. 1998-198 с.). Это приводит интенсивному испарению абсорбционной жидкости, в результате осуществляется контакт с нижней стороны наружной 14 поверхности вала 6, находящийся по мере вращения фильтрующего барабана на пути перемещающегося насыщенного монодисперсной влагой испаряющегося потока. При этом налипающаяся на наружную 14 поверхность монодисперсная влага коагулирует, укрупняется и коррозирует металл вала 6.
Одновременно на выходе штуцера 2 входа газа в виде суживающегося сопла осуществляется внезапное расширение в корпусе 1 обрабатываемого воздуха повышенного влагосодержания со снижением температуры насыщения пара с последующей конденсацией монодисперсной влаги, налипающей на верхнюю сторону внешней 14 поверхности вала 6 (эффект Джоуля-Томсона, см., например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача М.: Высш. Школа. 1980-469 с.). В результате пузырьки пара соприкасаясь с верхней стороной внешней 14 поверхности сжимается до высоких давлений и быстро распадаются, приводя к разрушению металла вала 6, т.к. наблюдается явление локальной кавитации.
Совместное коррозионное и кавитационное воздействие на наружную 14 поверхность вала 6,приводит к разрушению его с последующим ремонтом или заменой и, соответственно, внеплановым демонтажным работам, а это как следствие способствует возрастанию энергозатрат на процесс очистки газа.
Для устранения разрушающего действия коррозии и кавитации на наружную 14 поверхность вала 6 наносится покрытие, выполненное из наноматериала 15 с образованием стеклоподобной пленки 16. В результате не осуществляется налипания как монодисперсных частиц абсорбционной жидкости с нижней стороны, так и конденсирующихся капелек пара с верхней стороны наружной 14 поверхности вала 6. Следовательно, практически отсутствуют коррозийные и кавитационные воздействия и вал 6 с фильтрующим барабаном эксплуатируется в заданном временном режиме по условию нормативного ремонта или замены.
Обрабатываемый газ с нормативными параметрами по расходу подают в корпус 1 через штуцер входа 2 с криволинейными канавками 12. В результате перемещения потока обрабатываемого газа от входного отверстия штуцера входа 2, выполненного в форме суживающегося сопла, по продольно расположенным криволинейным канавкам 12, он закручивается и в виде вихревого потока (см., например, Меркулов А.П. Вихревой эффект и его использование в технике. Куйбышев, 1969-369 с.) поступает в полость очистки газа корпуса 1 аппарата. Наличие вихревого потока в полости корпуса 1 приводит к образованию в застойных зонах 13 микровихрей, в результате чего в застойных зонах 13 ламинарный режим движения газа в пограничном слое (место контакта внутренней поверхности корпуса 1 и обрабатываемого газа) переходит в турбулентный (см., например, А.Д. Альтшуль и др. Аэродинамика и гидравлика, М.: 1975-438 с.). В результате весь объем газа, поступающий в корпус 1, участвует в процессе абсорбционной обработки. Обрабатываемый газ по мере перемещения в корпусе 1 воздействует на металлические пластины 7, перпендикулярно расположенные к направлению движения обрабатываемого газа. Так как металлические пластины 7 укреплены на валу 6, то последние начинают вращаться на оси 11. По мере перемещения металлических пластин 7 из горизонтального положения в вертикальное изменяется площадь контакта абсорбирующей поверхности в виде смоченной абсорбирующей жидкостью пленки 8, и, следовательно, осуществляется переменный по времени процесс абсорбционного отделения от газа вредных загрязнений, определяемых абсорбирующей способностью жидкости, находящейся в полости корпуса 1.
Наибольшая интенсивность абсорбционной очистки газа происходит на пористой пленке 8, когда металлическая пластина 7 занимает верхнее вертикальное положение. По мере вращения вала 6 на оси 11 площадь контакта абсорбирующей поверхности пористой пленки 8 вновь уменьшается и очищенный закрученный газ, огибая металлическую пластину 7, в застойной зоне 13, находящейся перед штуцером выхода 3 полости корпуса 1 ламинарный режим в пограничном слое преобразуется в турбулентный, в результате весь объем газа, поступающий в корпус 1, участвует в процессе абсорбционной очистки.
Синусоидальный характер абсорбционной очистки газа от вредных частиц обеспечивает высокое качество очистки с минимизацией затрат абсорбирующей жидкости (см., например, Берман Л.Д. О теплообмене при пленочной конденсации движущегося пара//Теплообмен, температурный режим и гидродинамика при генерации пара.- Л.: Наука, 1981.-С. 93-102.).
Истощенная в результате контакта с обрабатываемым газом пористая пленка 8 по мере перемещения металлических пластин 7 погружается в абсорбирующую жидкость, где восстанавливается и, выходя из жидкости, зеркало которой находится ниже горизонтального уровня, соответствующего оси 11 вала 6 на величину, определяемую заполнением внутренней полости корпуса 1, и после каплеуловителей 10 вновь переходит в рабочее состояние для последующего контактного взаимодействия с обрабатываемым потоком газа. Процесс обновления абсорбирующей жидкости в корпусе 1 осуществляется или постоянно, путем подачи жидкости через штуцер 5 выхода, или периодически по мере необходимости так же через штуцеры входа 4 и выхода 5 жидкости.
При незначительном увеличении расхода обрабатываемого газа, например, по производственной необходимости, но с соблюдением заданной степени абсорбционной обработки, осуществляется поворот металлических пластин 7 в ребрах 9 на угол от 15
до 25 (большему значению увеличения расхода соответствует большее значение угла поворота). В этом случае обрабатываемый газ входит через штуцер 2 и, проходя корпус 1, воздействует на абсорбирующую поверхность металлической пластины 7 частично сходя по ней под углом к плоскости вращения, т.е. усилие на металлическую пластину 7 с возрастанием расхода обрабатываемого газа практически не увеличивается, а время его контакта с абсорбирующей поверхностью пористой пленки 8 остается неизменным и, соответственно, качество очистки газа от загрязнений не ухудшается. Величина угла поворота металлических пластин 7 на ребрах 9 от 15до 25 позволяет при увеличении расхода обрабатываемого газа до 20% поддерживать заданное качество очистки путем постоянной скорости вращения вала 6 (в пределах изменения расхода обрабатываемого газа от нормативного до увеличенного на 20%), т.е. достигается равенство нахождения по времени металлических пластин 7 с пористой пленкой 8 как в режиме контакта с обрабатываемым газом, так и с абсорбирующей жидкостью.
Заполнение корпуса 1 абсорбирующей жидкостью обусловлено необходимостью стекания с пористых пленок 8 абсорбирующей жидкости до перехода металлических пластин 7 в горизонтальное положение, и расположение каплеуловителей 10 на одном горизонтальном уровне с осью 11 вала 6 устраняет возможность захвата обрабатываемым потоком газа каплеобразующих частиц с зеркала абсорбирующей жидкости.
Оригинальность конструктивного решения заключается в том, что поддержание нормированных энергозатрат при длительной эксплуатации путем устранения необходимости демонтажных работ по замене или ремонту вала фильтрующего барабана под воздействием коррозии и кавитации, достигается за счет покрытия внешней поверхности вала, выполненного из наноматериала с образованием стекловидной пленки.
Аппарат для обработки газа, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0.3-0.35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, при этом, штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, отличающийся тем, что наружная поверхность вала фильтрующего барабана выполнена с покрытием из наноматериала в виде стеклообразной пленки.
РИСУНКИ
