[发明专利]水力喷射空气旋流器

说明书

技术领域

本发明属于化学工程技术领域，具体涉及一种水力喷射空气旋流器。

背景技术

传统的气液传质设备主要是填料塔、板式塔和喷淋塔等，液相在重力场的作用下自上至下流动，气相自下而上流动，两者在填料或塔板等表面发生气液传质作用。但是由于重力场较弱，液膜的流速较低、厚度较大，液膜传质效率低，气阻也较高，这使得设备体积庞大、材耗多、投资高、操作费用也高。

中国专利文献CN 101147894 B公开的一种水力喷射空气旋流分离器，其主要包括外部主筒体7及其上的喷孔2、废水夹套、水力喷射雾化室6、中心排气管4、空气进气管3、进液管5和废水排出口8。该专利是利用液体射流和气体旋流超重力耦合场强化气—液传质过程的新型传质设备，具有设备结构简单、传质效率高、废水适应面广、空气消耗量较少等优点。已经成功应用于氨氮废水的处理、猪场废水的同时去除COD、氨氮和总磷，烟气脱硫以及SO₂还原处理六价铬等方面，并取得了良好的效果。但以上各零部件的设计仍存在不合理的地方，需要对其进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实现气液高效传质的水力喷射空气旋流器。

本发明所述的水力喷射空气旋流器，包括空气旋流器和水力喷射雾化室，空气旋流器由中心排气管和旋流器筒体套装组成，中心排气管的上端伸出于旋流器筒体外，下端位置低于水力喷射雾化室的下端，旋流器筒体上设置有旋流口，通过旋流口向旋流器筒体内输入压缩气体，压缩气体在旋流器筒体内高速旋转，形成气体旋流场，旋流器筒体上部分的外围有一个圆柱状外夹套，与旋流器筒体外壁连接构成水力喷射雾化室，与其相连接的这部分旋流器筒体的外壁上从上到下开有多个喷孔，水力喷射雾化室的上部设置有进液口，所述中心排气管的直径D_x为0.5d～0.6d mm；中心排气管的插入深度S为0.5H～0.75H mm；多个喷孔呈正方形阵列排布在圆柱段筒体的外壁上，且喷孔区域长度h为0.6S～1S mm。

所述喷孔为圆孔，其直径d_h为0.028d～0.05d mm，喷孔与喷孔之间的间距l_h为0.15d～0.30d mm。

所述旋流口布置在圆柱段筒体的上部，且旋流口的口部呈长方形，其长度b为0.4d～0.5d mm，宽度a为0.2d～0.3d mm。

所述旋流器筒体由上部的圆柱段筒体和下部内径逐渐减小形成的圆锥段筒体组成；所述圆柱段筒体的内径D为d mm；所述旋流器筒体的总长度H为4d～5d mm；所述圆锥段筒体的长度H_c为2d～2.5d mm。

所述圆锥段筒体的下端具有底流口，该底流口的直径D_d为0.3d～0.5d mm，在底流口处设有阀门。

所述中心排气管与圆柱段筒体之间的间隙l₀为0.2～0.25d mm。

所述圆柱状外夹套的内径D₀为d+40～d+60mm。

本发明具有以下优点：

(1)通过合理设计中心排气管的直径、插入深度以及喷孔区域长度，与现有技术相比，本发明具有最高的能效，即单位压降脱氨效率更高；

(2)将喷孔设计为圆形，其排列方式设计为正方形。相对于其他排出方式，正方形的排布方式有利于提高旋流气体与液相射流柱碰撞、雾化的几率，气液作用更加剧烈，使旋流器具有更高的气液传质效率；

(3)将旋流器的分离空间设计为柱锥结合型，由于柱锥结合型旋流器旋流分离空间变窄，旋流器气体切向速度增大，气液耦合作用增强，传质效率变得更高；同时对圆柱段筒体和圆锥段筒体的内径以及长度进行合理的设计，与现有柱形旋流器相比，分离空间为柱锥结合型的旋流器具有较高的气液传质效率；

(4)通过合理设喷孔的直径以及喷孔与喷孔之间间距，使旋流器具有更高的气液传质效率。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的俯视图；

图4为图1中喷孔的排布图；

图5为柱锥结合型(a)和柱形(b)两种旋流器的脱氨传质效率对比图；

图6为中心排气管直径(a)和插入深度(b)对水力喷射空气旋流器脱氨单位压降传质效率影响的对比图；

图7为喷孔排列方式对水力喷射空气旋流器脱氨传质效率影响的对比图；

图8为喷孔间距对水力喷射空气旋流器脱氨传质效率影响的对比图；