文丘里管及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种文丘里管及其应用，该文丘里管包括外筒与内筒，以及平行于轴向设置的若干组液相喷嘴；所述的外筒包括收缩段、喉管I和扩散段I，内筒包括喉管II和扩散段II，内筒位于外筒的扩散段I内，内筒和扩散段之间构成环形空间，优选外筒与内筒同轴布置；每组喷嘴包含两个喷嘴方向相对的液相喷嘴，分别设置于外筒的收缩段末端与内筒的扩散段II起始端；外筒收缩段起始端为气相入口，外筒扩散段I末端为气液出口，液相入口设置于收缩段和/或扩散段的管壁，液相入口通过液相管线连通液相喷嘴。本发明专利技术的文丘里管在涉及气液传质过程中有着良好的应用前景，特别适用于气体除尘，如烟气脱硫及烟气除尘、降温等领域。

Venturi and its application

【技术实现步骤摘要】
文丘里管及其应用
本专利技术属于废气处理领域，具体地涉及一种文丘里管及其应用。
技术介绍
文丘里洗涤器又称文丘里管除尘器，由文丘里管和除雾器组成。除尘过程可分为雾化、凝聚和除雾三个阶段，前两个阶段在文丘里管内进行，后一个阶段在除雾器内完成。文丘里管包括收缩段、喉管和扩散段。含尘气体进入收缩段后，流速随管径减小而逐渐增大，进入喉管时达到最大值。洗涤液一般从收缩段或喉管加入，气液两相间相对流速很大，液滴在高速气流作用下雾化，气体湿度达到饱和，气体中的尘粒被洗涤液湿润。进入扩散段后，气液速度减小，以尘粒为凝结核的凝聚作用加快，尘粒互相粘合并凝聚成直径较大的容易去除的含尘液滴，进而在除雾器内被捕集。文丘里管的构造有多种型式，按断面形状分为圆形和方形；按喉管直径的可调节性分为可调的和固定的；根据洗涤液的引入方式分为强迫式和自吸式；按供水方式分为径向喷水、轴向喷水和溢流供水。但总体来说都是文丘里管与雾化喷嘴的简单结合，比较常用的有两种型式：一种采用碗型喷嘴，喷嘴置于文丘里管入口，向下游喷出大扩散角的水雾，这种型式的洗涤器在处理固态杂质含量较高或含有粘稠、易结团杂质的气体时，洗涤后的气体容易形成再次夹带或在壁面形成附着；另一种采用径向喷水型式，喷嘴位于喉部，沿径向喷出水雾，这种型式的洗涤器更适合用于可溶于水的气体杂质的吸收，但对含固态杂质的气体效果不佳。CN200964404Y公开了一种文丘里合成气洗涤器，借鉴水力喷射泵的结构特点对文丘里洗涤器加以改造，设计了带有特殊的中央喂管结构的文丘里洗涤器。由于设有特殊的中央喂管结构，形成了类似水力喷射泵的流动形态，提高了洗涤器对于固体杂质和气态杂质的洗涤效果，对防止洗后气体二次夹带及杂质粘液附着也具有明显效果。这种文丘里洗涤器优点突出，但该动力水喷嘴由前段出水，形成射流，体积较庞大，由于液体分子之间具有一定的黏性，导致射流不易在气体中分离成液滴雾化，导致气液混合不均，降低了气体洗涤效率。CN104208969A公开了一种文丘里洗涤器，包括气液进口、气液喷孔、文丘里结构的洗涤段以及气液出口；气液进口上有气液喷孔位置，液体喷入方向与气流方向成156°的顺斜角；文丘里结构的洗涤段具有收缩管、颈管及扩散管。可用于降温、除尘、雾化，结构简单且成本低廉。但这种文丘里洗涤器中高速水流对文丘里结构的变径管冲击较大，且收缩管处易结垢，导致液体喷孔堵塞，影响洗涤效果。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种结构简单、气液混合效果好的文丘里管，该文丘里管在涉及气液传质过程中有着良好的应用前景，特别适用于气体除尘，如烟气脱硫及烟气除尘、降温等领域。本专利技术的文丘里管，包括外筒与内筒，以及平行于轴向设置的若干组液相喷嘴；所述的外筒包括收缩段、喉管I和扩散段I，内筒包括喉管II和扩散段II，内筒位于外筒的扩散段I内，内筒和扩散段之间构成环形空间，优选外筒与内筒同轴布置；每组喷嘴包含两个喷嘴方向相对的液相喷嘴，分别设置于外筒的收缩段末端与内筒的扩散段II起始端；外筒收缩段起始端为气相入口，外筒扩散段I末端为气液出口，液相入口设置于收缩段和/或扩散段的管壁，液相入口通过液相管线连通液相喷嘴。本专利技术中所述的内筒“扩散段”的命名按照与外筒的类似或相同的结构特征进行统一，内筒的扩散段并不代表其作用与外筒的扩散段类似或相同，具体作用需要结合实际应用确定。本专利技术中，所述的若干组液相喷嘴中，优选其中一组液相喷嘴沿文丘里管中心轴轴向设置；优选设置1~3组液相喷嘴。本专利技术中，所述的每组液相喷嘴之间的垂直间距为喉管I长度的0.5～3倍，优选1～2倍。本专利技术中，所述外筒的收缩段、喉管I和扩散段I在轴向上的长度比为1~6：1：1~6。本专利技术中，所述内筒的扩散段II与喉管II在轴向上的长度比为1~10：1。本专利技术的文丘里管优选在外筒收缩段之前和/或外筒扩散段I之后设置直筒段，所述直筒段可通过法兰连接或焊接与文丘里洗涤器前后的管道连接，起到整流作用，使进出文丘里管的气体方向较集中且分布较均匀。本专利技术所述的外筒收缩段的锥角α为3°～85°，优选5°～60°；所述的外筒扩散段I的锥角β为3°～85°，优选5°～60°；进一步优选外筒收缩段的锥角α比外筒扩散段I的锥角β大0°～5°。本专利技术所述的内筒扩散段II的锥角θ为3°～85°，优选5°～60°；进一步优选内筒扩散段II的锥角θ比外筒扩散段I的锥角β小0°～5°。本专利技术所述的喉管I截面可以为圆形、正方形、长方形、椭圆形等形状，优选为圆形截面，圆形截面的直径为10～2000mm，优选为20～1000mm。喉管I的长度为喉管I当量直径的1～3倍，优选为1～2倍。本专利技术所述的喉管II截面优选与喉管I截面形状相同，喉管II截面的当量直径为喉管I截面当量直径的0.4～0.5倍，优选为0.5倍。喉管II的长度为喉管II当量直径的1～3倍，优选为1～2倍。本专利技术所述的内筒通过连接件与外筒固定连接，连接件个数为两个或两个以上，沿环向对称布置。本专利技术中，所述液相喷嘴可以有一个或多个开孔，单孔孔径为2～50mm，每个液相喷嘴的总开孔面积与喉管截面积之比为0.1～0.4，优选喷嘴开孔均匀分布，喷嘴开孔的角度为30°～150°。本专利技术的文丘里管在气液传质中的应用，具体过程如下：液体从文丘里管的液相入口进入，通过相对的液相喷嘴同时逆向喷出，在外筒喉管I内沿轴向发生剧烈撞击，并形成了一个沿径向分布的撞击液面；同时气体由气相入口进入外筒收缩段，速度随管径的减小而逐渐增大，气体在喉管I内与撞击液面充分接触、雾化，气液初步混合；初步混合后的物流流经扩散段I与内筒之间的环形空间，一部分物流由气液出口排出，另一部分物流在压差作用下回流至内筒，反向依次通过内筒扩散段II及喉管II，在喉管II内雾化后的混合物进入喉管I内，与撞击液面再次接触、雾化、混合，与初步混合的物流一起进入扩散段I与内筒之间的环形空间，不断重复上述回流过程。上述过程中，液体通过液相喷嘴逆向喷出后，在液体的撞击过程中产生挤压、剪切等作用使液滴破碎，液滴表面不断更新，大大增加了液滴与气体的接触面积，提高了气液传质效率。外筒喉管I截面较小，且液体流速较高、撞击力较大，因此液体在外筒喉管I内撞击形成了一个沿径向分布的全截面扩散撞击面，该扩散撞击面在两股高速逆流液体的不断剧烈撞击下基本维持动态稳定。由于外筒喉管I处的扩散撞击面为全截面分布，且扩散撞击面维持动态稳定不断更新，气体与液体在整个外筒喉管I截面内都能充分接触，同时由于液体与气体的相对速度较高，液滴在高速气流的冲击下迅速雾化，气液初步混合。部分液相喷嘴位于内筒扩散段II内，由于液相喷嘴喷射口液体流速特别高，带动液相喷嘴附近的气体一起高速流动，将液相喷嘴附近气体的压力能转变为动能，使液相喷嘴附近区域压力降低，因此初步混合后的部分物流在压差的作用下被抽吸进入内筒扩散段II，随后与液相喷嘴喷射出的高速液体一起进入内筒喉管II，在内筒喉管II处再次发生雾化，使气体与液体进一步充分混合，再次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种文丘里管，其特征在于：包括外筒与内筒，以及平行于轴向设置的若干组液相喷嘴；所述的外筒包括收缩段、喉管I和扩散段I，内筒包括喉管II和扩散段II，内筒位于外筒的扩散段I内，内筒和扩散段之间构成环形空间，优选外筒与内筒同轴布置；每组喷嘴包含两个喷嘴方向相对的液相喷嘴，分别设置于外筒的收缩段末端与内筒的扩散段II起始端；外筒收缩段起始端为气相入口，外筒扩散段I末端为气液出口，液相入口设置于收缩段和/或扩散段的管壁，液相入口通过液相管线连通液相喷嘴。/n

【技术特征摘要】
1.一种文丘里管，其特征在于：包括外筒与内筒，以及平行于轴向设置的若干组液相喷嘴；所述的外筒包括收缩段、喉管I和扩散段I，内筒包括喉管II和扩散段II，内筒位于外筒的扩散段I内，内筒和扩散段之间构成环形空间，优选外筒与内筒同轴布置；每组喷嘴包含两个喷嘴方向相对的液相喷嘴，分别设置于外筒的收缩段末端与内筒的扩散段II起始端；外筒收缩段起始端为气相入口，外筒扩散段I末端为气液出口，液相入口设置于收缩段和/或扩散段的管壁，液相入口通过液相管线连通液相喷嘴。


2.根据权利要求1所述的文丘里管，其特征在于：所述的若干组液相喷嘴中，其中一组液相喷嘴沿文丘里管中心轴轴向设置。


3.根据权利要求1或2所述的文丘里管，其特征在于：设置1~3组液相喷嘴。


4.根据权利要求1所述的文丘里管，其特征在于：所述的每组液相喷嘴之间的垂直间距为喉管I长度的0.5～3倍。


5.根据权利要求1所述的文丘里管，其特征在于：所述外筒的收缩段、喉管I和扩散段I在轴向上的长度比为1~6：1：1~6。


6.根据权利要求1所述的文丘里管，其特征在于：所述内筒的扩散段II与喉管II在轴向上的长度比为1~10：1。


7.根据权利要求1所述的文丘里管，其特征在于：在外筒收缩段之前和/或外筒扩散段I之后设置直筒段。


8.根据权利要求1所述的文丘里管，其特征在于：所述的外筒收缩段的锥角α为3°～85°；所述的外筒扩散段I的锥角β为3°～85°。


9.根据权利要求8所述的文丘里管，其特征在于：外筒收缩段的锥角α比外筒扩散段I的锥角β大0°～5°。


10.根据权利要求1所述的文丘里管，其特征在于：所述的内筒扩散段II的锥角θ为3°～85°。


11.根据权利要求1所述的文丘里管，其特征在于：喉管I的长度为喉管I当量直径的1～3倍。


12.根据权利要求1所述的文丘里管，其特征在于：喉管II截面的当量直径为喉管I截面当量直径的0.4～0.5倍；喉管I...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩天竹，李欣，刘忠生，王晶，方向晨，王海波，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11