ВИХРЕВОЙ АППАРАТ С ДИСКОВЫМ РАСПЫЛИТЕЛЕМ

Настоящая полезная модель предназначена для проведения тепло- и массообменных процессов, в частности для охлаждения оборотной жидкости. Вихревой аппарат с дисковым распылителем может быть использован в химической, нефтехимической, энергетической и другой промышленности.
Из предшествующего уровня техники известна вентиляторная градирня А.Д.Корнеева [см. патент RU 2212603, МПК F28C 1/00], содержащая корпус с воздуховодным проемом, выполненным на боковой поверхности корпуса градирни, размещенные в корпусе ярусами водоуловитель, ороситель, водораспределитель с разбрызгивающими форсунками с факелом распыла, направленным вверх, вентилятор, соединенный с воздуховодным проемом и окруженный цилиндрической обечайкой, соосной оси его вращения, водосборник с патрубком отвода воды и отражатель воздушного потока, установленный за плоскостью торца цилиндрической обечайки с возможностью изменения угла наклона к ее продольной оси, градирня дополнительно снабжена шнекообразными лентами, размещенными соосно вертикальной оси градирни над отражателем воздушного потока, при этом к поверхности отражателя воздушного потока и шнекообразных лент прикреплены спиральные ловушки с приемными карманами. Приемные карманы спиральных ловушек расположены навстречу поднимающемуся воздушному потоку. Спиральные ловушки расположены в шахматном или коридорном порядке. Изобретение позволяет повысить холодопроизводительность градирни вследствие увеличения турбулентности газожидкостного потока и равномерного распределения его по сечению аппарата за счет создания активной вихревой макроциркуляции, генерируемой не только на отражателе воздушного потока, но и во всем рабочем объеме градирни. Недостатком изобретения является распределение жидкости форсунками в направлении водоуловителей, что ведет к неравномерному ее распределению, уменьшению времени контакта жидкости и воздуха, высока вероятность проскока воздушным потоком шнекообразных лент.
Известна также эжекционно-вихревая градирня [см. патент RU 2173436, МПК F28C 1/06], содержащая малый бассейн над вентиляционным каналом, водораспределительный узел выполнен в виде системы эжекторов, инжектирующих дополнительное количество воздуха за счет бросовой энергии водяного потока, а в днище верхнего бассейна смонтированы сопла, реализующие перекрестно-вихревое движение теплоносителей, и в полой нижней части градирни капли витают в вихревом, воздушном потоке, т.е. градирня имеет четыре зоны эффективного теплообмена с вихревым движением потоков теплоносителей. Изобретение позволяет снизить удельное энергопотребление градирни и повысить степень охлаждения оборотной воды. Недостатком эжекционно-вихревой градирни является сложность изготовления конструкции аппарата, наличие большого количества форсунок, способствует отложению загрязнений на поверхности таких элементов, их забиванию и снижению эффективности работы, высокое гидравлическое сопротивление, поскольку система распределения жидкости зависит от энергии потока воздуха.
Наиболее близким к предлагаемой конструкции аналогом является вертикальная вихревая форсуночная градирня [см. патент RU 2267729, МПК F28C 1/02], предназначенная для охлаждения циркуляционной воды. Изобретение содержит осевой вентилятор с профилированными лопастями, закручивающими поток воздуха, кожух в виде трубы, сепаратор капель воды, поддон для сбора воды, фильтр, циркуляционный насос, гребенку и форсунки для распыления воды внутри объема трубы. Труба выполнена вертикальной с диаметром, равным 400-1200 мм, и в нее подается снизу вверх закрученный вентилятором поток воздуха под углом, равным 30°-60°, к образующей трубы, а в противоток через форсунки впрыскивается вода. Градирня снабжена уловителем для сбора стекающей по внутренней поверхности трубы пленки воды, причем внизу трубы корпус вентилятора размещен с зазором в уловителе. Изобретение позволяет повысить тепло- и массообмен, достичь компактности. Недостатком изобретения является сложность конструкции, большая металлоемкость, близость электродвигателя вентилятора с водой, большое количество форсунок, требующих высоких эксплуатационных затрат.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении эффективности тепломассообменного процесса при сравнительно низких энергетических затратах на его проведение.
Данная задача решается за счет того, что заявленный вихревой аппарат с дисковым распылителем имеет корпус в виде усеченного конуса, двойное коническое днище, вал, двигатель, лопасти, дисковый распылитель, патрубки для входа и выхода жидкости, патрубок для выхода газа, тангенциально-лопаточный завихритель.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является высокая эффективность протекания тепломассообменных процессов при относительно низких энергетических затратах, низкое гидравлическое сопротивление аппарата, снижение эксплуатационных затрат на обслуживание дискового распылителя, отсутствие мелких проходных сечений исключает их засорение.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 схематично изображен вихревой аппарат с дисковым распылителем, вид спереди.
Вихревой аппарат с дисковым распылителем состоит из корпуса 1, выполненного в форме усеченного конуса, патрубка для выхода газа 2, расположенного в нижней части аппарата, патрубков для входа 3 и выхода 4 жидкости, тангенциально-лопаточного завихрителя 5, через который осуществляется вход газа в аппарат, вала 6 с лопастями 7 и распылителем 8, обеспечивающим объемный факел распыла жидкости. Распылитель 8 расположен в аппарате под патрубком для подачи жидкости 3 и закреплен на валу 6, который вращается с помощью двигателя 9. Кроме того, распылитель 8 имеет диски 10 различного диаметра, расположенные на расстоянии друг от друга по высоте распылителя 8. При этом диаметр каждого последующего диска 10 распылителя 8 больше предыдущего. Аппарат имеет двойное коническое днище: без перфорации 11 и с перфорацией 12. Причем в стенке конического днища с перфорацией 12 отверстия 13 выполнены для отвода стекающей жидкости по внутренней поверхности корпуса 1 аппарата. Лопасти 7 крепятся на валу 6, расположены в патрубке для выхода газа 2 в несколько рядов на некотором расстоянии друг от друга, что позволяет уменьшить диаметр лопастей 7 и, следовательно, диаметр выходного патрубка для газа 2, увеличивая объем рабочей зоны аппарата. Причем между лопастями 7 и внутренней стенкой патрубка для выхода газа 2 имеется зазор, который заполняется стекающей пленкой жидкости, что позволяет приблизить значение потребляемой мощности к полезной. Кроме этого, в патрубке для выхода газа 2 выполнены отверстия 14 для отвода стекающей пленки в патрубок для выхода жидкости 4.
Вихревой аппарат с дисковым распылителем работает следующим образом. По оси вихревого аппарата расположен вал 6 с распылителем 8 и лопастями 7, который приводится во вращение двигателем 9. Жидкость поступает в аппарат через патрубок 3, расположенный в верхней части устройства. Далее жидкость, попадает в распылитель 8, откуда распределяется по дискам 10 различного диаметра. При вращении распылителя 8, жидкость срывается с дисков 10 в виде капель, отбрасывается в разные стороны, при этом образуется объемный факел распыла. Причем, вращаясь с одинаковой угловой скоростью, диски 10, имея разный диаметр, позволяют создавать капли различного диаметра, что обеспечивает равномерное заполнение рабочей зоны аппарата, исключаются застойные зоны в аппарате и увеличивается тепломассообменная эффективность процесса.
Вращающиеся на валу 6 лопасти 7 создают пониженное давление в 1 патрубке для выхода газа 2, что обеспечивает тягу газа в аппарат через тангенциально-лопаточный завихритель 5. Газ приобретает вращательное движение, перемещаясь к центру аппарата, капли вовлекаются в совместное вращательное движение. Такое взаимодействие газа и капель жидкости приводит к образованию в рабочей зоне аппарата мелкодисперсного вращающегося капельного слоя, что увеличивает поверхность межфазного взаимодействия и интенсивность протекания тепломассообменного процесса. Газ удаляется через центральный патрубок 2, расположенный в нижней части аппарата. Под действием центробежной, гравитационной сил и силы аэродинамического сопротивления капли жидкости движутся к коническому днищу 12 аппарата по равновесным траекториям. Далее жидкость стекает вниз через отверстия 13, выполненные в стенке конического днища с перфорацией 12, попадает на поверхность днища без перфорации 11, после чего жидкость выводится из вихревого аппарата через патрубок 4. Другая часть жидкости стекает в виде пленки, заполняя зазор между лопастями 7 и внутренней стенкой патрубка для выхода газа 2, и направляется через отверстия 14 в патрубок для выхода жидкости 4.