Спосіб вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку і пристрій для його здійснення

1. Спосіб вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що включає подачу газорідинного потоку в криволінійні сепараційні канали подвійних гофрованих пластин жалюзійного пакета, відхилення траєкторії руху краплин рідини від скривленої лінії струму газового потоку і направлення їх в шари із волокнистого матеріалу, осадження краплин рідини на поверхні із волокнистого матеріалу і відведення плівки вло C2 2 88558 1 3 За прототип обрано спосіб вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що включає подачу газорідинного потоку в криволінійні сепараційні канали гофрованих пластин жалюзійного пакету, відхилення траєкторії руху краплин рідини від скривленої лінії струменя газового потоку, поступеневий збір рідини у жолоби для сепарованої рідини і направлення з криволінійних сепараційних каналів крізь горизонтальні щілиноподібні отвори подвійних гофрованих пластин до криволінійних дренуючих каналів, закритих для газового потоку та відведення рідини по каналам вздовж внутрішньої поверхні пластини і відвід її з пристрою (Україна, патент на винахід №69701 А, МПК 7B01D45/04, 2004p.). Недоліками цього способу є застосування інерційного механізму сепарації часток високодисперсної рідини без використання механізмів фільтрування, що при високих швидкостях газового потоку припускає збільшення значення гідравлічного опору, знову безпосередній контакт газового потоку та плівки вловленої рідини, руйнування структури плівки рідини та повторне унесення бризок. При цьому не можливе досягнення високого ступеня очищення, знижується питома продуктивність й ефективність сепарації. Відомий також пристрій для вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що містить жалюзійний пакет гофрованих пластин, обладнаних смугами із волокнистого матеріалу, розміщеними в місцях западин пластин, поверхнями котрих утворені криволінійні сепараційні канали (Україна, патент на винахід №60782 А, МПК 7B01D45/04, 2003p.). Недоліками цього пристрою є зростання насичення шару смуг із волокнистого матеріалу вловленою рідиною по висоті гофрованих пластин жалюзійного пакету та можливість затоплення його нижньої частини, що припускає збільшення значення гідравлічного опору, знов безпосередній контакт газового потоку та плівки вловленої рідини, руйнування структури плівки рідини та унесення бризок за умови високих швидкостей газового потоку у сепараційних каналах. При цьому неможливе досягнення високого ступеня очищення, знижується питома продуктивність й ефективність пристрою. За прототип обраний пристрій для вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що містить жалюзійний пакет гофрованих пластин, які виконані подвійними і обладнані смугами із волокнистого матеріалу, розміщених в місцях западин пластин, між внутрішніми поверхнями яких утворені криволінійні дренуючі канали, пластини виконані з горизонтальними щілиноподібними отворами у місцях западин та на зовнішній поверхні обладнані жолобами для сепарованої рідини, встановленими у місцях розташування горизонтальних щілиноподібних отворів (Україна, патент на винахід №69701 А, МПК 7B01D45/04, 2004p.). Недоліками цього пристрою є локальні стрибки значень тиску у місцях набігання газового потоку на випуклі ділянки гофрованих пластин, а в місцях западин виникнення зон пониженого тиску у 88558 4 результаті утворення зворотних вихрів. Наявність шарів смуг із волокнистого матеріалу в місцях западин пластин обумовлює збільшення значення гідравлічного опору, зменшення поперечного перетину каналу, збільшення швидкостей руху потоку, знову безпосередній контакт газового потоку та плівки вловленої рідини, руйнування структури плівки рідини та повторне унесення бризок. При цьому неможливе досягнення високого ступеня очищення, знижується питома продуктивність й ефективність пристрою. В основу винаходу поставлене завдання створення способу вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку шляхом раціонального розподілення складових двофазного потоку для інерційної сепарації та за механізмами фільтрування, удосконалення динаміки руху газорідинного потоку, що забезпечує підвищення здатності вловлювання (запобігання вторинного унесення та виходу на режим захлинання, створення стабільного стоку вловленої рідини), що забезпечує можливість роботи у більш широкому діапазоні навантажень по газовій фазі та зниження гідравлічного опору і, отже, інтенсифікацію та підвищення питомої продуктивності й ефективності процесу сепарації високодисперсної краплинної рідини. В основу винаходу поставлене завдання створення пристрою для вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку шляхом удосконалення конструкції робочого об'єму сепаратора поєднанням інерційного та фільтруючого сепараційних каналів, що забезпечує підвищення здатності вловлювання (запобігання вторинного унесення та виходу на режим захлинання, створення стабільного стоку вловленої рідини) та зниження гідравлічного опору і, отже, інтенсифікацію та підвищення питомої продуктивності й ефективності процесу сепарації високодисперсної краплинної рідини. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому способі вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що включає подачу газорідинного потоку в криволінійні сепараційні канали подвійних гофрованих пластин жалюзійного пакету, відхилення траєкторії руху краплин рідини від скривленої лінії струму газового потоку і направлення в шари із волокнистого матеріалу, осадження краплин рідини на поверхні із волокнистого матеріалу і відведення плівки вловленої рідини криволінійними дренуючими каналами вздовж внутрішніх поверхонь стінок подвійних гофрованих пластин, відповідно до винаходу, частину газового потоку з краплинами рідини після відхилення траєкторії руху направляють крізь сіткові поверхні стінок подвійних гофрованих пластин в дренуючі канали, вловлювання краплин рідини здійснюють за рахунок механізмів фільтрування в шарі із волокнистого матеріалу в дренуючих каналах, а плівку вловленої рідини відводять дренуючими каналами крізь шар із волокнистого матеріалу. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому пристрої для вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що 5 містить жалюзійний пакет подвійних гофрованих пластин, обладнаних шарами із волокнистого матеріалу, поверхнями яких утворені криволінійні сепараційні канали, а між внутрішніми поверхнями кожної подвійної гофрованої пластини виконані криволінійні дренуючі канали, відповідно до винаходу, подвійні гофровані пластини виконані сітковими, а шари із волокнистого матеріалу розміщені вздовж внутрішніх поверхонь подвійних гофрованих пластин у дренуючих каналах. Крім того подвійні гофровані пластини виконані з металевої сітки. Траєкторія руху газорідинного потоку спрямляється при проходженні криволінійних сепараційних каналів, утворених поверхнями сітчастих стінок подвійних гофрованих пластин. При цьому виникають явно виражені зони локальних стрибків тиску: у криволінійному сепараційному каналі в місцях набігання газового потоку на випуклі ділянки стінок подвійних гофрованих пластин, а також в місцях западин - виникнення зони пониженого тиску та вихроутворення. Частина газорідинного потоку з високодисперсними краплями рідини проходить крізь сітчасті стінки подвійних гофрованих пластин і направляється в шар із волокнистого матеріалу дренуючих каналів, де за рахунок механізмів фільтрування, а саме внаслідок інерційного зіткнення та ефекту торкання (зачеплення) осаджуються на поверхні волокон, міцно утримуючись на них силами адгезії. Далі в результаті протікання вторинних процесів соосадження краплин (знов надходячі краплі осаджуються переважно на вже осаджених) і капілярних явищ (розтікання осаджених краплин з наступним злиттям їх у більш великі чи з утворенням плівки рідини на волокнах, скупчення рідини в місцях схрещування волокон, капілярна конденсація парів води при контакті вловлених часток з волокном чи одна з одною, злипання сусідніх змочених волокон внаслідок дії капілярних сил) відбувається коагуляція часток дисперсної фази, що в сукупності з утворенням умов стікання плівки рідини в шарі волокнистого матеріалу вздовж поверхні стінок гофрованих пластин, ізольовано від перехресного газового потоку, який рухається по каналу, дозволяє уникнути виходу на режим захлинання, вихроутворень, руйнування структури плівки та вторинного унесення, створити стабільне стікання вловленої рідини і, як наслідок, знизити значення гідравлічного опору, забезпечити можливість роботи у більш широкому діапазоні навантажень по газовій фазі, інтенсифікувати та збільшити ефективність процесу сепарації (ступеня очищення) високодисперсної краплинної рідини за рахунок підвищення здатності вловлювання. Виконання подвійних гофрованих пластин сітчастимизабезпечує можливість проникнення газорідинного потоку крізь стінки пластини та перетікання його між сусідніми каналами, а обладнання дренуючих каналів вздовж внутрішньої поверхні стінок подвійних гофрованих пластин шаром із волокнистого матеріалу дозволяє отримати фільтруючий сепараційний об'єм пристрою, в якому відбувається повне насичення вловленою рідиною шару волокнистого матеріалу та стікання плівки 88558 6 рідини вздовж поверхні стінок подвійних гофрованих пластин і відведення її з пристрою. Поєднання в одному пристрої криволінійних інерційного та фільтруючого сепараційних об'ємів в сукупності з уникненням вихроутворень, руйнування структури плівки та вторинного унесення, запобігання виходу пристрою на режим захлинання та створення умов стабільного стікання вловленої рідини і, як наслідок, зниження значення гідравлічного опору, забезпечує можливість роботи у більш широкому діапазоні навантажень по газовій фазі та підвищення значення питомої продуктивності й ефективності процесу сепарації високодисперсної краплинної рідини за рахунок підвищення здатності вловлювання. Спосіб здійснюється в такій послідовності: газовий потік, що містить високодисперсну краплинну рідину, направляють в криволінійні сепараційні канали, при проходженні яких, під дією інерційних сил, траєкторію руху краплин рідини відхиляють від скривленої лінії струму газового потоку, що обгинає криволінійні поверхні стінок каналів подвійних гофрованих пластин проходить крізь сітчасті стінки подвійних гофрованих пластин жалюзійного пакету, і направляють в шар із волокнистого матеріалу. За рахунок механізмів фільтрування, а саме внаслідок інерційного зіткнення й ефекту торкання захоплюють краплі, далі, у результаті протікання вторинних процесів осадження знов надходячих крапель на вже осаджених (кольматація) та капілярних явищ у волокнистому матеріалі, збільшують середній розмір часток дисперсної фази (коагуляція) та проводять наступне їх гравітаційне осадження (седиментація). Плівку вловленої рідини відводять з каналів крізь шар із волокнистого матеріалу вздовж поверхні стінок подвійних гофрованих пластин вниз, ізольовано від перехресного газового потоку, який рухається по каналу, чим запобігають вихід пристрою на режим захлинання, утворення вторинного унесення і сприяють створенню стабільного стікання вловленої рідини. На Фіг.1 показана схема пристрою для вловлювання високодисперсної рідини з газорідинного потоку; на Фіг.2 - його горизонтальна проекція; на Фіг.3 - винесений елемент А на Фіг.2 (фрагмент криволінійного каналу). Пристрій містить жалюзійний пакет 1 подвійних гофрованих пластин 2, виконаних сітчастими (з металевої сітки), поверхнями котрих утворені криволінійні сепараційні канали 3, які надають пристрою інерційний сепараційний об'єм, а між внутрішніми поверхнями 4 кожної подвійної гофрованої пластини 2 з металевої сітки утворено криволінійні дренуючі канали 5, заповнені шаром із волокнистого матеріалу 6, що надають пристрою фільтруючий сепараційний об'єм. Пристрій працює таким чином. В жалюзійний пакет 1 пристрою підводиться газорідинний потік, що містить високодисперсну краплинну рідину, який направляється в криволінійні сепараційні канали 3, утворені поверхнями подвійних гофрованих пластин із металевої сітки 2, при проходженні яких, під дією інерційних сил, траєкторія руху газорідинного потоку, що рухаєть 7 88558 ся зі значною швидкістю, спрямляється, і краплі рідини направляються в криволінійні дренуючі канали 5, які заповнені шаром із волокнистого матеріалу 6, де за рахунок механізмів фільтрування внаслідок інерційного зіткнення й ефекту торкання відбувається захоплення краплин, далі, у результаті протікання вторинних процесів осадження знов надходячих крапель на вже осаджених та Комп’ютерна верстка М. Ломалова 8 капілярних явищ у волокнистому матеріалі, відбувається збільшення середнього розміру часток дисперсної фази та проводиться наступне їх гравітаційне осадження. Шар із волокнистого матеріалу 6 насичується вловленою рідиною, яка відводиться у вигляді плівки по внутрішній поверхні 4 подвійних гофрованих пластин 2, і далі виводиться з пристрою. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601