способ обогащения газов парами жидкости и получения туманов

Формула изобретения

Способ обогащения газов парами жидкости и получения туманов, включающий подачу жидкости и газа в камеру смешения, причем газ подается в камеру смешения тангенциально, создание вращающегося газожидкостного слоя периферии камеры, пропускание газа через этот слой, отличающийся тем, что в камеру смешения газ и жидкость подают раздельно, а подачу газа осуществляют по всему периметру вращающегося газожидкостного слоя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам обогащения газов парами жидкостей, туманов, аэрозолей и распыления жидкостей и может быть использовано в химической промышленности, в технике кондиционирования воздуха, для распыления топлива и в других отраслях народного хозяйства.

Наиболее близким из известных является способ обогащения парами жидкости и получения туманов, включающий подачу жидкости и газа в камеру смешения, причем газ подается в камеру смешения тангенциально, создание вращающегося газожидкостного слоя по периферии камеры, пропускание газа через этот слой. [1]

Недостатком известного способа является образование крупных капель жидкости и возврат их насосом в бак, большие энергозатраты и большие габариты аппарата, в котором осуществляют способ.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обогащения парами жидкости газов и получения тумана, снижение массогабаритных характеристик и энергозатрат.

Для этого в способе обогащения газов парами жидкости и получения туманов, включающем подачу жидкости и газа в камеру смешения, причем газ подается в камеру смешения тангенциально, создание вращающегося газожидкостного слоя по периферии камеры, пропускание газа через этой слой, согласно изобретению, в камеру смешения газ и жидкость подают раздельно, а подачу газа осуществляют по всему периметру вращающегося газожидкостного слоя.

На фиг. 1 изображен общий вид (спереди); на фиг. 2 вид сверху, поперечное сечение.

Устройство содержит корпус 1 с камерой 2 смешения газов и жидкостей, направляющий аппарат 3, форсунки 4, раздающую камеру 5, подающий газопровод 6 и отводящий патрубок 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Газ тангенциально подают через направляющий аппарат 3, а жидкость через форсунки 4, т.е. газ и жидкость подают раздельно. В направляющий аппарат газ поступает из разделяющей камеры 5, имеющей подающий газопровод 6. Обогащенный парами жидкости газ и туман выходит из устройства через патрубок 7. При работе устройства кинетическая энергия воздуха частично передается каплями жидкости, из жидкости создается вращающийся кольцевой слой 8, через который и барботирует газ.

Из-за действия центробежных сил возникает центробежное ускорение.

Слои кольца, находящиеся ближе к центру, давят на жидкость, находящуюся на большем радиусе. Вследствие этого создается неравномерное давление по слоям кольца жидкости на периферии кольца (наружной стороне вблизи направляющего аппарата) большее, а на внутренней стороне кольца (в приосевой зоне)

меньшее. Дополнительное давление (Pr) в слое жидкости из-за действия центробежных сил зависит прежде всего от скорости жидкости и толщины слоя. Как показали исследования, это зависимость для наиболее общего и простого случая -потенциального режима течения и гиперболического профиля боковых стенок камеры смешения имеет вид: где P_r дополнительное давление в слое жидкости на радиусе "r" из-за действия центробежных сил, МПа; плотность жидкости, кг/м³; V скорость жидкости на внутренней стороне кольца, м/с; R внутренний радиус кольца жидкости, м: r текущий радиус (по слою жидкости)), м.

В слое жидкости вблизи направляющего аппарата давление примерно равно давлению газа, поступающего через направляющий аппарат в камеру смешения. На внутренней стороне барботажного кольца давление меньше и на определенном радиусе жидкость кипит. За счет сохранения момента количества движения в жидкости ее скорость нарастает по радиусу кольца к центру камеры смешения. Благодаря действию центробежных сил происходит сепарация капель жидкости из идущего к выходному патрубку газа. В нем остаются только пары жидкости и витающие микрокапельки жидкости.

Уменьшив скорость вращения кольца жидкости и газов в камере смешения, можно увеличить размер вылетающих из камеры капель жидкости, т.е. устройство, действующее по предлагаемому способу, работает как сепаратор-классификатор. При этом, с увеличением размеров вылетающих капель уменьшается производительность устройства, т.к. с падением скорости уменьшается расход и центробежное ускорение.

За счет возможности создания в центре камеры смешения нужного давления, в том числе разрежения из-за действия центробежных сил, можно испарять жидкость и без ее предварительного подогрева, что приведет к падению температуры уходящих газов (из-за затрат энергии на фазовый переход жидкости), т. е. использовать устройство для регулирования температуры газов.

Пример осуществления способа.

В устройство с внутренним диаметром камеры смешения 50 мм и высотой 10 мм по трубе внутренним диаметром 30 мм через раздающую улитку и направляющий аппарат подавался воздух под давлением 0,25 МПа, тангенциально камере смешения. Через форсунки, находящиеся вблизи направляющего аппарата, в камеру смешения подавалась вода. В экспериментах варьировались расходы и температуры воздуха и воды.

Некоторые результаты экспериментальных исследований представлены в таблице

Температура воздуха приблизительно 40^oC, воды приблизительно 40^oC.

При работе в номинальном режиме на выходе из устройства выходил обогащенный парами воды воздух (туман). Выноса капель не отмечалось.