Полые распыливающие аппараты

На рисунке 5.1 показаны некоторые типы распыливающих аппаратов, выполненных в виде полых колонн [7]. Газ в них движется обычно снизу вверх, а жидкость подается через расположенные в верхней части колонны распылители с направлением факела распыла сверху вниз (рисунок 5.1,a) или под некоторым углом к горизонтальной плоскости (рисунок 5.1,б).

Во многих случаях, особенно при большой высоте колонны, распылители располагают в несколько ярусов. При этом факелы распыла направляют сверху вниз или под углом к горизонтальной плоскости (см. рисунок 5.1,б), либо снизу вверх. Применяют также комбинированную установку распылителей: часть факелом вверх, а часть — факелом вниз.

а – факел распыла направлен вниз; б – факел распыла направлен под углом (двухрядное расположение форсунок); в – с пережимом в нижней части

Рисунок 5.1 – Полые распыливающие аппараты

В полом аппарате, где распылители с направлением факела распыла сверху вниз расположены в один ярус, в верхней части аппарата теоретически осуществляется противоток (при движении газа снизу вверх). Однако вследствии циркуляции и перемешивания газа такие аппараты по характеру контакта газа и жидкости ближе к аппарату с полным перемешиванием газа и эффективная движущая сила в них ниже, чем при противотоке.

В многоярусных полых аппаратах (при вводе в распылители каждого яруса свежей жидкости), а также в аппаратах с направленным вверх факелом распыла противоток отсутствует; однако при этом эффективная движущая сила примерно такая же, как и в противоточных аппаратах с одним ярусом распылителей. В то же время наличие нескольких ярусов распыления ведет к повышению эффективности аппарата.

В рассмотренных типах полых аппаратов газ распределяется неравномерно, что снижает их эффективность. Предложено несколько конструкций, позволяющих улучшить распределение газа. На рисунке 5.1,в изображен аппарат с пережимом в нижней части. Через отверстие в пережиме газ проходит со сравнительно большой скоростью (до 6…10 м/с), что способствует более равномерному распределению его вследствие добавочного сопротивления в пережиме. Добавочное сопротивление может быть создано также тонким слоем насадки, отделяющим входящую струю газа от основного объема аппарата.

Для распыления жидкости в полых аппаратах применяют главным образом механические центробежные и ударные форсунки. Эти форсунки производят распыление за счет энергии жидкости, подаваемой под избыточным давлением 0.2…0.3 МПа. В центробежных форсунках распыление происходит под действием центробежной силы, развиваемой при вращении жидкости, вызванном либо ее тангенциальным вводом (рисунок 5.2,а), либо движением по спиральным каналам (рисунок 5.2,б). В ударных форсунках распыление происходит или в результате удара струи жидкости о препятствие (рисунок 5.2,в), или при взаимном ударе двух жидких струй (рисунок 5.2,г).

а – центробежная с тангенциальным вводом жидкости; б – с винтовым вкладышем; в – ударная; г – с взаимным ударом двух струй

Рисунок 5.2 – Форсунки

Полые распыливающие аппараты отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью; они обладают малым гидравлическим сопротивлением и могут применяться при сильно загрязненных газах. При использовании форсунок соответствующей конструкции полые аппараты могут работать и в случае загрязненных жидкостей.

Основной недостаток полых аппаратов - невысокая эффективность, обусловленная перемешиванием газа и плохим заполнением объема факелом распыленной жидкости. В результате объемный коэффициент массопередачи и число единиц переноса в этих аппаратах невелики; скорость газа в них должна быть низкой (до 1 м/с) во избежание уноса распыленной жидкости с газом. Полые аппараты неудовлетворительно работают при низких плотностях орошения, а количество подаваемой жидкости трудно поддается регулированию. Кроме того, расход энергии на распыление жидкости довольно высок (0,3…1 кВт ч на 1 т распыляемой жидкости).

В последнее время испытаны и внедрены скоростные полые аппараты [7], работающие при скорости газа до 5…5,5 м/с (и даже выше) с высокими плотностями орошения(30…45 м³/(м ² ч)). Ввиду большого брызгоуноса газ после аппарата пропускается через выносные циклоны или через установленный в корпусе аппарата жалюзийный брызгоотделитель.

Из-за указанных недостатков полые аппараты имеют довольно ограниченное применение.