Циклонный уловитель

(я)5 В 01 О 45/12 сЪ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ С од "Заря" и Рубеетровского химититута им. Ф.З, ДзерШабра А. Н, тво С 2, 197 ИТЕЛЬ очистки ритель кий, 3. рнышо газов. Сущная розетка ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ЦИКЛОННЬ 1 И УЛОВЩИспользование:дляность изобретения: завих 2 выполнена с углом раскрытия 90 фс 180 и установлена с возможностью вращения. В корпусе концентрично установлен полый сердечник 7, входной конец которого имеет конический обтекатель 8, прикрепленный своей вершиной к ступице завихрительной розетки 2 Наклонные сопла 10 для авода вспомогательного закрученного потока на боковой цилиндрической поверхности сердечника 7 диаметрально противоположны и выполнены в виде просечек, Угол наклона сопел 10 и угол при вершине обтекателя 8 равны углу наклона к оси корпуса лопаток 3 завихрителя, 1 з. и. ф,. 2 ил,10 15 20 25 30 40 50 55 Изобретение относится к технике очистки газов и может быть использовано в химической, нефтехимической и других, смежных с ними отраслях промышленности,Цель изобретения - повышение эффективности очистки газа и снижение гидравлического сопротивления,Поставленная цель достигается циклонным уловителем, содержащим корпус, установленный на его входном открытом торце завихритель с наклонными к оси корпуса лопатками, полый осевой сердечник с коническим обтекателем на входном конце и наклонными соплами для ввода вспомогательного закрученного потока на боковой поверхности, расположенную снаружи корпуса и сообщающуюся с его полостью через расположенные по многозэходной винтовой линии щели, выполненные в стенке корпуса, камеру отвода отдельных частиц, в котором, согласно изобретению. завихритель выполнен в виде розетки с осевой ступицей и углом раскрытия ф, имеющим величину 90 О Р 180. щели в стенке корпуса выполнены непрерывными, сердечник выполнен цилиндрическим с выходным концом, расположенным за пределами корпуса, его сопла выполнены в виде просечек, расположенных попарно на диаметрально противоположных сторонах сердечника, вершина конического обтекателя присоединена к ступице завихрителя, при этом угол наклона сопел и угол при вершине обтекателя равны углу наклона лопаток завихритеия,Целесообразно завихритель установить с возможностью вращения.Циклонный уловитель такой конструкции позволяет повысить эффективность очистки газа и снизить его гидравлическое сопротивление благодаря тому, что прохрдное сечение межлопастного канала, образованного фронтальной и тыльной поверхностями соседних лопаток, расположенных наклонно к оси корпуса, увеличено за счет увеличения его протяженности при расположении розетки с углом раскрытия Р, имеющим величину 90 О Р 180 О, При таком выполнении розетки гидравлическое сопротивление уловителя, в значительной мере теряемое именно на преодоление узла закручивания газожидкостного потока, будет меньше такового у прототипа при прочих равных условиях и при сохранении одинакового диаметра корпуса у обоих устройств. Расширение указанного интервала нецелесообразно, Тэк, угол равный или менее 90 предполагает с целью сохранения постоянства гидравлического сопротивления и сохранения проходного сечения межлопэстного канала увеличивать угол наклона лопатки к оси корпуса, что может вызвать недостаточную степень закручива,ния газожидкостного потока при переменных нагрузках и снизить сепарирующую способность, Кроме того, гидравлические потери уловителя при этом в значительной степени будут обусловлены силами трения газожидкостного потока о стенки корпуса, Угол раскрытия, равный 180 О, принадлежит прототипу, то есть такое выполнение завихрительной розетки окажет влияние на снижение гидравлических потерь лишь в случае изменения диаметра корпуса в совокупности с изменением угла наклона лопаток к оси корпуса. Увеличение угла раскрытия более 180 О приведет к обратному эффекту - центростремительному движению газожидкостного потока после завихрителя, не обеспечивающего условиям сепарации в поле центробежных сил.Возможность вращения завихрителя создает дополнительный эффект снижения гидравлических потерь на преодоление местного сопротивления - перекрывающих сечение корпуса лопаток завихрительной розетки. Завихрительная розетка под воэдействием ударной нагрузки газожидкостного потока приводится во вращение, при этом уменьшается время пребывания обрабатываемого газожидкостного потока на лопатке, а, в соответствии с этим, снижается35 гидравлическое сопротивление уловителя в целом,Наличие непрерывной многозаходной щели на образующей поверхности корпуса, имеющей направление наклона противоположное направлению наклона лопаток завихрительной розетки, способствует провалу жидкости за пределы корпуса уловителя в камеру отвода на всем протяжении возможного с любой, амплитудой движения закрученного газожидкостного потока и обеспечивает пересечение траектории последнего многократно (при двухэаходной щели - минимум дважды), при этом их взаимное пересечение, а значит и процесс удавливания (провал жидкости в щель) происходит и под углом, отличным от прямого.Ширина щели в каждом конкретном случае определяется скоростью газового потока, количественной характеристикой находящейся в нем. жидкой фазы, а также числом щелей на участке длины корпуса, поэтому она выбирается эмпирически в зависимости от рабочих параметров.Наличие в корпусе концентрично с кольцевым зазором установленного полого ци 1775 13810 20 25 30 35 40 5055 линдрического сердечника с выходным концом, расположенным за пределами корпуса, с соплами, выполненными е виде просечек, расположенных попарно на диаметрально противоположных сторонах сердечника, причем вершина конического обтекателя присоединена к ступице завихрителя, а угол наклона сопел и угол при вершине обтекателя равны углу наклона лопаток завихрителя, в конечном итоге препятствует разрушению и срыву пленки вращающейся жидкости и ее частичному уносу основным вращающимся газовым потоком, чем обеспечивается повышение эффективности очистки газа, Дополнительный эффект при этом создается возможность ввода в зону сепарации при расширении технологических воэможностей устройства внешней энергии теплового потока, энергии потока, сдеигающего равновесие в системе газ (пар) - жидкость при пленочном их взаимодействии,В центральной осевой части корпуса за завихрительной розеткой при работе уловителя образуется зона активного разряжения, в которую посредством перфорированного сердечника самопроизвольно или принудительно через его верхний торец, расположенный за пределами корпуса, вводится поток газа-носителя, распределяемый в зоне сепарации корпуса уловителя из попарно диаметрально противоположных отверстий е виде направленных струй, вовлекаемых в основной пристенный закрученный газовый поток и накладываемых на пленку движущейся вращательно-поступательно жидкости, В качестве газа-носителя может быть использован теппоноситель, газ с концентрацией по извлекаемому в основном процессе, например, десорбции, компоненту равной нулю, газ, воелекаемый на рециркуляцию из газохода за уловителем и т.д,Сохранение равногоугла наклонасопел в аиде просечек, угла при вершине обтекателя и угла наклона лопаток заеихрителя обеспечивает параллельное, а значит, не пересекающееся направление движения основного и дополнительного потоков к стенке корпуса, что не приводит к дополнительным гидравлическим потерям е зоне корпуса за эавихрителем.Попарное диаметрально противоположное расположение сопел на сердечнике предполагает их минимально необходимое для равномерного распределения количество (в данном случае - минимум два) в одном ярусе с учетом влияния вращения сердечника, которое обеспечивается прикреплением конического обтекатепя к ступице вращающегося заеихритепя. Равномерное распределение при этом газа-носителя е корпусе обеспечивается постоянно смещающимися е горизонтальном сечении при вращении сердечника направленными симметричными в каждом ярусе просечек струями.Сохранение направления отверстий в виде просечек с напраелениеМ наклона лопаток завихрительной розетки при противоположном направлении вращения системырозетка-сердечник, обеспечивает полезный дополнительный крутящий момент на оси вращения и "навивание" подаваемого через сердечник газа-носителя на поверхностнуюпленку жидкостиНа фиг, 1 изображен предлагаемый циклонный уловитель, продольный разрез, На фиг, 2 - сечение А - А на фиг. 1.Циклонный уловитель содержит цилиндрический корпус 1, размещенную в нем своэможностью вращения завихрительную розетку 2, лопатки 3 которой перекрывают сечение корпуса 1 и расположены наклонно к его оси под углом а, установленную концентрично снаружи корпуса 1 камеру 4 отвода. На образующей поверхности корпуса 1 выполнена непрерывная многоэаходная наклонная щель 5, имеющая свое начало и окончаниеу торцов камеры 4 отвода, Завихрительная розетка 2 выполнена с углом Р раскрытия, имеющим величину 90 О /3180, а направление наклона наклонной щели 5 и лопаток 3 завихрительной розетки 2 взаимно противоположное. Внутри корпуса 1 концентрично с кольцевым зазором б установлен перфорированный сердечник 7, верхний торец которого расположен за пределами корпуса 1, а нижний торец имеет конический обтекатель 8 с углом а при его вершине, равным углу а наклона лопаток 3 завихрительной розетки 2, и прикрепленный своей вершиной к ступице 9 завихрительной розетки 2, при этом перфорация сердечника 7 образована наее цилиндрической поверхности расположенными попарно на диаметрально противоположных сторонах сердечника 7, отверстиями 10 в виде просечек, выполненных с направлением и под углом а к оси корпуса 1, равным таковым у лопаток 3 завихрительной розетки 2.Циклонный уловитель работает следующим образом.Сепарируемый газожидкостной поток поступает е корпус 1 через его нижнюю часть и, попадая в полость установленной с возможностью вращения завихрительной розетки 2, выполненной в виде установленных на ступице 9 лопаток 3, перекрывающихФ35 сливаются в пленку, которая под действием центробежной силы проваливается через наклонную непрерывную многозаходную щель 5, расположенную на образующей.поверхности корпуса 1 и имеющую направле ние наклона взаимно противоположное направлению наклона лопаток 3 эавихрительной розетки 2, в камеру 4 отвода и вне поля центробежных сил сливается на ее дно, откуда через гидрозатвор не показан) 45 покидает уловитель.При работе уловителя в центральной осевой части корпуса 1 за завихрительной розеткой 2 образуется зона активного разряжения, в которую посредством перфори рованного сердечника 7 через его верхний торец самопроизвольно или, при недостаточном расходе основного потока газа, принудительно из-эа пределов уловителя вводится газ-носитель, препятствующий 55 разрушению и срыву пленки вращающейся жидкости и ее частичному уносу основным вращающимся газовым потоком, а при расширении технологических возможностей сечение корпуса 1 и расположенных по углом а к его оси, причем угол 3 раскрытия завихрительной розетки 2 имеет величину 90 О ф 180 О, за счет кинетической энергии приводит во вращение завихрительную розетку 2 и на ее лопатках 3 приобретает вращател ьно-поступательное движение. За счет вращательного движения за вихрительной розетки 2 уменьшается время пребывания сепарируемого газожидкостного потока на лопатках 3, а, следовательно, снижаются и гидравлические потери на преодоление местного сопротивления - перекрывающих сечение корпуса 1 лопаток 3, Улучшению гидродинамической обстановки в зоне завихрительной розетки 2 способствует увеличение протяженности межлопастного канала для прохода газожидкостного потока при выполнении завихрительной розетки 2 с углом ф раскрытия, имеющим величину 90 О ф 180 О. Под действием центробежных сил капли жидкости вместе с газовым потоком отбрасываются на внутреннюю поверхность корпуса 1 и движутся вдоль нее по винтовой спирали.Улавливание капель жидкости обеспечивается превышением времени пребывания газа в корпусе 1 над временем, необходимым для подхода капли к стенке корпуса 1, при этом на каплю жидкости, находящуюся в закрученном газовом потоке, в радиальном направлении действует центробежная сила и сила стоксового трения. Капли жидкости, двигаясь вращательно-поступательно на стенке корпуса 1,10 15 20 25 30 устройства, способствующий тепловой и/или диффузионной обработке основного потока газа или сепарируемой жидкости. Газ-носитель распределяется в корпусе 1 через попарно диаметрально противоположные отверстия 10 в виде просечек, выполненных на цилиндрической поверхности сердечника 7 с направлением и под углом а к оси корпуса, равным таковым у лопаток 3 завихрительной розетки 2, Равномерное распределение газа-носителя в корпусе 1 обеспечивается постоянно смещающимися в горизонтальном сечении направленными симметричными в каждом ярусе отверстий 10 струями при осевом вращении сердечника 7, которое обеспечивается прикреплением конического обтекателя 8 к ступице 9 вращающейся завихрительной розетки 2. Вовлеченный в основной пристенный закрученный газовый поток, гаэ-носитель накладывается на пленку движущейся вращательно-поступательно жидкости, при этом воздействуя на нее и(или на основной поток газа принесенной с собой энергией, что способствует повышению эффективности работы уловителя.Очищенный газовый поток продолжает восходящее движение и покидает пределы корпуса 1 уловителя в виде закрученного полого цилиндра.Совместное вращательное движение завихрительной розетки 2 и перфорированного сердечника 7 может быть использовано в качестве движителя устройств механического разрушения поверхностного пенного слоя, например, в насадочных аппаратах с режимом эмульгирования или абсорберах при барботажном, струйном или пенном режиме их эксплуатации.Таким образом, циклонный уловитель данной конструкции обеспечивает более полную очистку газа в широком диапазоне изменения доли жидкой фазы в газожидкостном потоке и переменной нагрузке по газовой фазе, а при сохранении размеров сепарационной камеры имеет, в сравнении с прототипом, на 20-30 ф 6 меньшее гидравлическое сопротивление, что как и возможное расширение его технологических возможностей эа счет одновременного совмещения в одном устройстве процессов сепарирования и тепломассообмена повышает эффективность работы уловителя в целом,Разработанный циклонный уловитель прост и надежен в эксплуатации предлагается к установке на десорбционно-абсорбционном оборудовании в процессах извлечения целевых продуктов из жидкого1775138 10 Составитель М, БренерТехред М.МоргенталКорректор Т. Палий Редактор Заказ 4006 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 сырья и улавливания вредных компонентов газовых выбросов в атмосферу.Формула изобретения 1. Циклонный уловитель, содержащий корпус, установленный на его входном открытом торце завихритель с наклонными к оси корпуса лопатками, полый осевой сердечник с коническим обтекателем на входном конце и наклонными соплами для ввода вспомогательного закрученного потока на боковой поверхности расположенную снаружи корпуса и сообщающуюся с его полостью через расположенные по многозаходной винтовой линии щели, выполненные в стенке корпуса. камеру отвода отделенных частиц, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа и снижения гидравлического сопротивления, эалихритель выполнен в виде розетки с осевой ступицей и углом раскрытия /3. имеющим величину 90 180, щели в стенке корпуса выполнены непре рывными, сердечник выполнен цилиндрическим с выходным концом, расположенным за пределами корпуса, его сопла выполнены в виде просечек, расположенных попарно на диаметрально противоположных 10 сторонах сердечника, вершина коническогообтекателя присоединена к ступице завихрителя, при этом угол наклона сопл и угол при вершине обтекателя равны углу наклона лопаток завихрителя.15 2, Уловитель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что эавихритель установлен с возможностью вращения.