КАПЛЕУЛОВИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области очистки газов, а именно, для отделения капель жидкости от потока газа, очищаемого в мокрых пылеуловителях, и может быть использован в металлургической, угольной, горной промышленностях и промышленности строительных материалов, установках термического обезвреживания, а также утилизации отходов и иных областях.
В настоящее время известен пылеуловитель, содержащий корпус, в верхней части которого тангенциально установлено щелевое сопло для ввода загрязненного газа, а по образующим внутренней поверхности корпуса выполнены уступы, в нижней части корпуса соосно установлена обечайка, отделяющая пространство у стенок корпуса от центральной части, пространство внутри обечайки сообщено с полостью вертикальной цилиндрической камеры, расположенной над обечайкой, и далее через выходной патрубок сообщено с устройством для отвода очищенного газа, а к нижней части корпуса присоединен бункер для сбора пыли (см. RU 2174452 C1 от 10.10.2000).
Однако известное устройство не предназначено для очистки газов от жидкости. К недостаткам известного решения можно отнести сложную конструкцию пылеуловителя и недостаточную степень очистки газа, обусловленную отсутствием уступов в его конической части, помогающим дисперсным частицам перемещаться вниз в бункер. Дисперсные частицы из конической части могут быть подхвачены потоком газа и через обечайку унесены в устройство для отвода очищенного газа. Кроме того, в газожидкостных уловителях скорость потока как правило больше из-за минимального абразивного износа (абразивный износ - потеря энергии при трении частиц о стенки корпуса компенсируется наличием пленки жидкости на поверхности корпуса), что еще больше увеличивает количество подхваченных и унесенных частиц потоком газа.
Наиболее близким к патентуемому решению является конструкция циклонного сепаратора, предназначенного для очистки газа от жидкости и содержащего цилиндрический корпус с коническим дном и выпускным патрубком, вертикальный входной канал, тангенциально соединенный с корпусом, выпускную трубу и средство отвода жидкости в виде перегородки, прикрепленной к боковой стенке корпуса. Жидкость собирается в кармане в пределах острого угла между перегородкой и боковой стенкой корпуса и стекает вниз (см. US 2917131 A от 11.04.1955).
К основным недостаткам прототипа можно отнести недостаточную степень очистки газа и повышенные энергозатраты, обусловленные его конструкцией. Наличие вертикальной перегородки приводит к возникновению дополнительного сопротивления в сепараторе, что уменьшает скорость потока, а также повышает энергозатраты. Кроме того, в известном устройстве средство для отвода жидкости отсутствует в конической части сепаратора, что приводит к захвату и уносу жидкости из этой части.
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в упрощении конструкции каплеуловителя, повышении ее надежности и повышении эффективности работы каплеуловителя.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении степени очистки газа от жидкости, при одновременном уменьшении энергозатрат.
Технический результат достигается за счет того, что каплеуловитель содержит вертикальный цилиндрический корпус с конической нижней частью, тангенциальный входной патрубок, расположенный в верхней части цилиндрического корпуса, выходной патрубок, сообщенный посредством вертикальной трубы с пространством в центре корпуса, сливной патрубок, расположенный в конической части, и средства отвода жидкости. Новым является то, что входной патрубок выполнен с щелевым соплом, а средства отвода жидкости выполнены в виде впадин и расположены по всей длине внутренней части цилиндрического корпуса с заходом на внутреннюю поверхность конической части корпуса.
Благодаря выполнению вертикального цилиндрического корпуса и конической нижней части каплеуловителя со впадинами, расположенными по всей длине внутренней части цилиндрического корпуса и на внутренней поверхности конической части корпуса, обеспечивается повышение степени очистки, поскольку благодаря эффекту Коанда в упомянутых впадинах создаются зоны пониженного давления, в которые затягиваются пленка и капли жидкости и под действием гравитационных сил удаляются из зоны сепарации, не вступая в контакт с центральной частью вихревого потока газа. Причем при увеличении скорости газового потока не наблюдается рост сопротивления, связанный с применением впадин. Благодаря выполнению входного патрубка с щелевым соплом и тангенциально расположенным достигается необходимая скорость для формирования стабильного направленного газового потока.
Таким образом, предложенная совокупность существенных признаков является необходимой и достаточной для реализации предлагаемым устройством своего назначения и достижения заявленного технического результата.
1
2
В частности, длина вертикальной трубы L, сообщенной с выходным патрубком, не менее 2/3 длины цилиндрической части корпуса L, что является оптимальным для скоростей фильтрации в предлагаемом устройстве - поддерживает заданный уровень тангенциальной скорости, увеличивая степень очистки без увеличения энергозатрат.
4
3
Также, длина участка впадин на конической части L преимущественно составляет не менее 2/3 длины конической части L для обеспечения беспрепятственного отвода жидкости из каплеуловителя без влияния на центральную часть вихревого потока.
Конструкция впадин предусматривает «переходную зону» и «зону стабилизации потока», обеспечивая эффективность и стабильность протыкаемых процессов очистки газа.
Далее предлагаемая полезная модель будет раскрыта более подробно, со ссылкой на графические материалы, на которых изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид каплеуловителя.
На фиг. 2 - вид спереди с разрезом.
На фиг. 3 - вид сверху.
На фиг. 4 - разрез Б-Б.
На фиг. 5 - увеличенный фрагмент А.
На фиг. 6 - движение потока газа в разрезе Б-Б.
Согласно фигурам заявленной полезной модели, каплеуловитель выполнен в виде вертикального цилиндрического корпуса 1 с конической нижней частью 2. В верхней части корпуса 1 расположен тангенциальный входной патрубок 3, плавно переходящий в щелевое сопло 4, и выходной патрубок 5 для отвода очищенного газа, сообщенный посредством вертикальной трубы 6 с пространством в центре корпуса, соосно расположенной внутри цилиндрического корпуса 1 каплеуловителя. В днище корпуса, выполненном в виде конуса 2, расположен сливной патрубок 7
По всей длине внутренней части корпуса по образующим выполнены впадины 8 для дополнительного завихрения потока в зоне пониженного давления, основанного на эффекте Коанда. Впадины 8 представляют собой жидкостные каналы, выполненные непрерывно по всей высоте цилиндрической части корпуса 1 с заходом на коническую часть 2 корпуса. Впадины (карманы) могут быть образованы двумя и более пластинами: а) тыльной плоской 9, которая может располагаться как под острым, прямым или тупым углом к касательной, проведенной из точки соединения пластины 8 с цилиндрической часть корпуса 1; б) криволинейной 10 с рассчитанным радиусом(ами). При этом впадины не занимают полностью поверхность цилиндрического корпуса 1, а плавно с ним соединяются, образуя «переходную зону» 12 и «зону стабилизации потока» 11.
В предлагаемом каплеуловителе щелевое сопло 4 смещено в сторону от впадины 8 и газовый поток плавно переходит в зону стабилизации потока, также упомянутое смещение позволяет задействовать все расположенные впадины 8 устройства с начала входа газового потока.
1
2
В частном случае реализации длина вертикальной трубы L, сообщенной с выходным патрубком, не менее 2/3 длины цилиндрической части корпуса L, что является оптимальным для скоростей фильтрации в предлагаемом устройстве - поддерживает заданный уровень тангенциальной скорости, увеличивая степень очистки без увеличения энергозатрат.
4
3
В частном случае реализации впадины на конической части выполнены длиной L не менее 2/3 длины конической части L для обеспечения беспрепятственного отвода жидкости из каплеуловителя без влияния на центральную часть вихревого потока.
Каплеуловитель работает следующим образом.
Поток газа, содержащий капельную влагу, попадает во входной патрубок 3, затем в щелевое сопло 4, достигая скоростей более 5 м/с за счет сужения сопла. Щелевое сопло 4 формирует поток, который распространяется вдоль стенки корпуса по спирали постепенно перемещаясь вниз цилиндрического корпуса 1 в коническую часть 2. Отделение капельной влаги происходит не только за счет центробежной силы, но и за счет образования зоны пониженного давления во впадинах 8 корпуса 1 и конической части 2. В зонах пониженного давления образуются завихрения за счет эффекта Коанда. Эти завихрения затягивают пленку и капли жидкости во впадины, там капли жидкости теряют часть своей энергии на трения о стенки впадины и под действием гравитационных сил удаляются из зоны сепарации в сливной патрубок 7. «Переходная зона» 12 и «зона стабилизации потока» 11 обеспечивают эффективность и стабильность протыкаемых процессов очистки газа. В нижней части корпуса происходит смена направления потока газа от «сверху-вниз» к «снизу-вверх» и за счет сил гравитации и инерции осуществляется доочистка газа, очищенный газ проходит к выходному патрубку 5. При этом поток газа в конической части не увлекает жидкие частицы и не уносит их в выходной патрубок 5 благодаря впадинам в конической части.
Таким образом, в предлагаемом каплеуловителе отделение капель жидкости от потока газа производится трижды благодаря: 1) центробежной силе - базовый способ очистки, 2) дополнительным завихрениям потока в зоне пониженного давления, основанного на эффекте Коанда - улучшение базового способа очистки, 3) сил гравитации и инерции - дополнительный способ очистки (доочистка).
Предлагаемый каплеуловитель можно применять в системах мокрой газоочистки для улавливания капель жидкости после скрубберов Вентури, пенных аппаратов и других мокрых пылеуловителях.
Таким образом, предложено простое, технологичное в производстве и использовании решение, позволяющее повысить эффективность очистки газа, и, следовательно, качество газа на выходе из каплеуловителя.