Патент на изобретение №2342978

(54) АКУСТИЧЕСКИЙ ГАЗОПРОМЫВАТЕЛЬ ТИПА ИМПУЛЬС 4

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Акустический газопромыватель содержит корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки с вибратором и со стабилизатором, форсунку для периодического орошения и шламосборник. Новым является то, что оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде резонатора и сопел для подвода воздуха и жидкости. Корпус выполнен из верхней цилиндрической и нижней частей, причем верхняя цилиндрическая часть содержит штуцер с отверстиями для подвода распыливающего агента, а нижняя часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор с внутренней цилиндрической полостью. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является газопромыватель, известный из книги А.А.Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М., – Энергоатомиздат, – 1983 г., стр.103, рис.4.21 (прототип), содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки со стабилизатором, форсунку для периодического орошения завихрителя и шламосборник.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.

Технический результат – повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.

Это достигается тем, что в газопромывателе, содержащем корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки с вибратором и со стабилизатором, форсунку для периодического орошения и шламосборник, причем ячейки стабилизатора выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_c к ширине ячейки b_c находится в оптимальном интервале величин: h_c/b_c 1,5…1,8, а тарелки выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_Т к диаметру отверстий d_o, находящимся в оптимальном интервале величин h_т/d_o=0,5…1,5, или щелевыми с отношением толщины тарелки h_т к ширине щелей b_o, находящимся в оптимальном интервале величин h_т/b_o=0,8…1,5, при этом отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин Н/D=4,0…6,5, а отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя d₁ находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=1,2…1,25, а отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин D/D₂=2,0…2,5, оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде резонатора и сопел для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен из верхней цилиндрической и нижней частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями, причем верхняя цилиндрическая часть содержит штуцер с цилиндрическим и коническим соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха, а внутри штуцера, соосно ему, закреплено сопло с центральным отверстием для подвода жидкости, при этом сопло крепится посредством фиксирующих дисков, выполненных в виде по крайней мере трех упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней цилиндрической поверхностью отверстия для подвода воздуха, а нижняя часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор с внутренней цилиндрической полостью, соосной соплу, в котором центральное отверстие для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора, выполненного в виде чашки с конической поверхностью со стороны сопла для подвода жидкости, при этом чашка выполнена за одно целое с шаровым сегментом, имеющим коническую поверхность, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора.

На фиг.1 изображен общий вид газопромывателя, на фиг.2 – схема акустической форсунки.

Газопромыватель содержит корпус, состоящий из верхней 4, средней 5 и нижней 7 секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель 1 с центробежным завихрителем 2 и патрубком 3 для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство 9 с акустической форсункой, по меньшей мере, одну тарелку 8 со стабилизатором 6, форсунку для периодического орошения тарелок 8 и шламосборник, причем на тарелках 8 дополнительно установлен вибратор (на чертеже не показано). Ячейки стабилизатора 6 могут быть выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_c к ширине ячейки b_с находится в оптимальном интервале величин h_c/b_c=1,5…1,8. Тарелки 8 могут быть выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_т к диаметру отверстий d_o, находящимся в оптимальном интервале величин h_т/d_o=0,5…1,5. Тарелки 8 могут быть выполнены щелевыми с отношением толщины тарелки h_т к ширине щелей b_o, находящимся в оптимальном интервале величин: h_т/b_o=0,8…1,5. Отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин Н/D=4,0…6,5. Отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁, находится в оптимальном интервале величин D/D₁=1,2…1,25. Отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин D/D₂=2,0…2,5.

В качестве распылителя используется акустическая форсунка (фиг.2), содержащая корпус, выполненный из верхней цилиндрической 10 и нижней 22 частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями 18. Верхняя цилиндрическая часть 10 содержит штуцер 11 с цилиндрическим 12 и коническим 13 соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха. Внутри штуцера 11, соосно ему, закреплено сопло 14 с центральным отверстием 15 для подвода жидкости (раствора). Сопло крепится посредством фиксирующих дисков 16, выполненных в виде по крайней мере трех упругих лепестков 17, взаимодействующих с внутренней цилиндрической поверхностью отверстия 12.

Нижняя 22 часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор 19 с внутренней цилиндрической полостью 21, соосной соплу 14, в котором центральное отверстие 15 для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора 19. Резонатор 19 выполнен в виде чашки 20 с конической поверхностью со стороны сопла 14 для подвода жидкости. Чашка 20 выполнена за одно целое с шаровым сегментом 23, имеющим коническую поверхность 24, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора 19.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

отношение высоты h₁ полости 21 резонатора 19 к расстоянию h между срезом резонатора 19 и нижней торцевой поверхностью сопла 11 для подвода воздуха лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=0,5-1,5;

отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора 19 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин d₁/d₂=0,7÷0,9;

отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора 19 к диаметру d сопла для подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин d₁/d=1÷3;

отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора 19 к высоте h₁ полости 21 резонатора 19 лежит в оптимальном интервале величин d₁/h₁=1÷1,5.

Акустический газопромыватель работает следующим образом.

Запыленный газовый поток поступает в корпус через ввод запыленного газового потока и встречает на своем пути тарелку 8, затем газы проходят через слой жидкости в виде пузырьков (пены), на поверхности которых и происходит осаждение частиц пыли. Аппарат работает в режиме мокрого пылеуловителя с провальной тарелкой, что уменьшает вероятность забивания отверстий тарелки 8 пылью, поскольку подвод газов в зону контакта с жидкостью и отвод из этой зоны осуществляется через одни и те же дырчатые или щелевые отверстия тарелок 8. Образование газожидкостной взвеси (пены) дополнительно усиливается созданием виброкипящего слоя в верхних слоях жидкости, расположенной на тарелках 8, за счет применения вибратора, что приводит к более интенсивному взаимодействию потоков газа и жидкости.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Жидкость под давлением подается через центральное отверстие 15, оканчивающееся на срезе резонатора 19, откуда стекает по конической поверхности 20, внешней цилиндрической поверхности резонатора 19 и конической поверхности 24 шарового сегмента 23 в виде пленки, которая подвергается воздействию колебаний скорости и давления, генерируемых пульсирующими скачками уплотнения, возникающими вблизи резонатора 19 вследствие натекания на него сверхзвуковой струи. В результате пленка дробится на мелкие капли, которые вместе с воздушной струей образуют факел распыленной жидкости.

Предложенная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Предлагаемый аппарат может быть применен для очистки от тонкой фракции пыли и увлажнения воздуха в вентиляционных установках и установках кондиционирования воздуха, а также при улавливании туманов, хорошо растворимой пыли, а также при совместном протекании процессов пылеулавливания, охлаждения газов и их абсорбции. Эффективность предлагаемой конструкции аппарата увеличивается за счет большей поверхности газожидкостной взвеси путем применения вибропсевдоожиженного слоя в жидкости и составляет в вышеуказанных процессах и при улавливании пылевых частиц размером больше 5 мкм порядка 92%…95%.

Формула изобретения

1. Акустический газопромыватель, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки с вибратором и со стабилизатором, форсунку для периодического орошения и шламосборник, причем ячейки стабилизатора выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_с к ширине ячейки b_с находится в оптимальном интервале величин: h_с/b_с=1,5…1,8, а тарелки выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_т к диаметру отверстий d_o, находящимся в оптимальном интервале величин: h_т/d_o=0,5…1,5, или щелевыми с отношением толщины тарелки h_т к ширине щелей b_o, находящимся в оптимальном интервале величин: h_т/b_o=0,8…1,5, при этом отношение высоты корпуса Н к диаметру D, находится в оптимальном интервале величин: Н/D=4,0…6,5, а отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁, находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=1,2…1,25, а отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂, находится в оптимальном интервале величин: D/D₂=2,0…2,5, отличающийся тем, что оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде резонатора и сопел для подвода воздуха и жидкости, который выполнен из верхней цилиндрической и нижней частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями, причем верхняя цилиндрическая часть содержит штуцер с цилиндрическим и коническим соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха, а внутри штуцера, соосно ему, закреплено сопло с центральным отверстием для подвода жидкости, а нижняя часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор с внутренней цилиндрической полостью, соосной соплу, в котором центральное отверстие для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора, выполненного в виде чашки с конической поверхностью со стороны сопла для подвода жидкости, при этом чашка выполнена за одно целое с шаровым сегментом, имеющим коническую поверхность, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора.

2. Акустический газопромыватель по п.1, отличающийся тем, что отношение высоты h₁ полости резонатора к расстоянию h между срезом резонатора и нижней торцевой поверхностью сопла для подвода воздуха лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=0,5÷1,5; отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора к диаметру d сопла для подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора к высоте h₁ полости резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷1,5.

РИСУНКИ