Роторный массообменный аппарат вентиляторного типа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ РОТОРНЫЙ МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ ВЕНТИЛЯТОРНОГО ТИПА(71) Заявитель Белорусский государственный технологический университет(73) Патентообладатель Белорусский государственный технологический университет(57) Роторный массообменный аппарат вентиляторного типа, содержащий вертикальный корпус с размещенным по оси валом и расположенными по высоте контактными ступенями, каждая из которых включает установленный на валу ротор и переливное устройство, отличающийся тем, что ротор выполнен из установленных соосно распределительного, промежуточного и внешнего цилиндров, причем внешний цилиндр, выполненный со сплошным нижним основанием и промежуточный - с открытым нижним основанием, установлены с зазором между основаниями, а на промежуточном и распределительном цилиндрах жестко закреплено лопастное колесо.(56) 1. Сидоренко В.И. Гидродинамика и массообмен при двухфазных пленочно-дисперсных потоках в высокоскоростном центробежном аппарате Автореф. дис. к.т.н. - М., 1992.-С.25. 2. А.с. СССР 1801541, МПК 01 3/30, 1993 (прототип). 2605 1 Изобретение относится к устройствам для контактирования газа (пара) с жидкостью и может быть использовано в качестве сепаратора для отделения капель жидкости от газовых потоков в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Известен роторный аппарат 1, включающий перфорированную корзину ротора с кольцевым контактным элементом, взаимодействие фаз в котором осуществляется в режиме противотока газ движется от периферии к оси ротора, жидкость под действием центробежных сил - в противоположном направлении. Однако, вследствие небольшой площади сечения для выхода газового потока из ротора, этой конструкции присущи сравнительно высокое гидравлическое сопротивление, а также узкий диапазон изменения рабочих скоростей газа из-за чрезмерного уноса жидкой фазы из зоны контакта. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является роторный аппарат 2. Ротор аппарата выполнен в виде соосно установленных и жестко закрепленных на валу перфорированных цилиндров разного диаметра. Взаимодействие фаз осуществляется в режиме перекрестного тока жидкость диспергируется вращающимися цилиндрами и под действием центробежных сил движется от оси ротора к периферии, газ - параллельно оси вращения. Однако, обладая низким гидравлическим сопротивлением, конструкция не обеспечивает высокую эффективность массопереноса и улавливания уносимых газовым потоком капель жидкости при возрастании скорости газа более 1,5-2 м/с. Задача изобретения - интенсификация процессов массопереноса, снижение гидравлического сопротивления конструкции и расширение диапазона рабочих скоростей газовой фазы в сторону их увеличения. Поставленная задача достигается тем, что в роторном массообменном аппарате вентиляторного типа, содержащем вертикальный корпус с размещенным по оси валом и расположенными по высоте контактными ступенями, каждая из которых включает ротор и переливное устройство, ротор содержит внешний цилиндр со сплошным нижним основанием и промежуточный цилиндр с открытым нижним основанием, причем между указанными основаниями имеется зазор для прохождения газа, а на промежуточном и распределительном цилиндрах жестко закреплено лопастное колесо. Такое конструктивное решение позволяет увеличить время взаимодействия газового потока с жидкой фазой за счет прохождения газовой фазы последовательно трех зон контакта вначале, поскольку внешний цилиндр выполнен со сплошным нижним основанием, газ проходит и контактирует с жидкостью в зоне между внешним цилиндром и корпусом аппарата, а затем, благодаря наличию зазора между нижними основаниями внешнего и промежуточного цилиндров, контакт осуществляется последовательно в зонах между внешним и промежуточным цилиндрами и промежуточным и распределительным цилиндрами. Наличие же лопастного колеса, вращающегося с той же угловой скоростью, что и ротор, позволяет устранить унос капель жидкости на вышележащую контактную ступень (или из аппарата), так как капли, попадая в каналы между лопатками колеса, соприкасаются с ними и центробежными силами отбрасываются на стенку аппарата. Кроме того, вращающееся лопастное колесо служит для транспортировки газового потока, выполняя роль вентилятора, а, следовательно, гидравлическое сопротивление такой конструкции при условии отсутствия подачи газа внешним вентилятором (газодувкой) будет отрицательным. На рисунке схематично изображен роторный массообменный аппарат внетиляторного типа. Аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, вал 2, размещенный на оси аппарата,контактные ступени, каждая из которых включает ротор 3 и переливное устройство 4. Ротор 3 состоит из диспергирующих жидкость перфорированных цилиндров распределительного 5, промежуточного 6 и внешнего 7, закрепленных соосно друг относительно друга лопастного колеса 8 и кольцевой перегородки 9 с отверстиями 10, установленной с минимальным зазором относительно колеса 8. Принцип работы аппарата следующий. Жидкость с помощью переливного устройства 4 с вышележащей ступени контакта поступает в распределительный цилиндр 5 и через отверстия в стенке цилиндра под действием центробежных сил диспергируется на капли и попадает на внутреннюю стенку промежуточного цилиндра 6. Аналогичное перемещение жидкой фазы происходит и от промежуточного цилиндра 6к внешнему 7 и от 2605 1 внешнего цилиндра 7 к стенке корпуса 1 аппарата. С последней жидкость стекает в виде пленки и через переливное устройство 4 попадает на нижележащую ступень контакта. Поступающая с нижележащей контактной ступени газовая фаза проходит в кольцевом пространстве между корпусом 1 аппарата и внешним цилиндром 7, затем изменяет направление на противоположное и проходит в пространстве между внешним 7 и промежуточным 6 цилиндрами, и, наконец,изменив еще раз направление, проходит между распределительным 5 и промежуточным 6 цилиндрами, контактируя последовательно с каплями и пленкой жидкости на стенках корпуса аппарата и перфорированных цилиндров. Уносимые газом капли жидкости попадают в лопастное колесо 8, где соприкасаются с его лопастями и вследствие действия центробежной силы отбрасываются на стенку корпуса 1 аппарата. Затем жидкость через отверстия 10 в перегородке 9 поступает снова в зону контакта. Наличие лопастного колеса, вращающегося вместе с ротором, позволяет не только предотвратить унос капель жидкости и тем самым расширить диапазон скоростей газового потока в 1,2-1,5 раза по сравнению с известными конструкциями, но и повысить эффективность массопереноса за счет эффективного разделения фаз, а также снизить гидравлическое сопротивление аппарата благодаря транспортированию газа самим колесом. Следует отметить, что подбором геометрических параметров и скоростью вращения колеса можно обеспечить транспортирование газа и его контакт с жидкостью без установки вентилятора (газодувки) в технологической схеме. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.