專利名稱：液態(tài)和氣態(tài)介質(zhì)之間物質(zhì)交換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液態(tài)和氣態(tài)介質(zhì)之間物質(zhì)交換的方法，此時(shí)通過(guò)將液態(tài)介質(zhì)噴射到一個(gè)由強(qiáng)制輸送形成的氣態(tài)介質(zhì)流體內(nèi)，本發(fā)明還涉及一種實(shí)施該法的裝置。
例如對(duì)于空氣洗滌或煙氣凈化來(lái)說(shuō)是已知的，此時(shí)可以通過(guò)噴嘴將一種液體噴入到一個(gè)其橫截面較大的流體通道內(nèi)，以達(dá)到有盡量多的液體成分蒸發(fā)到氣流內(nèi)。在流體通道的終端設(shè)有隔板，以分離沒(méi)有蒸發(fā)的液滴，并送回到一個(gè)貯槽內(nèi)。
由英國(guó)專利說(shuō)明書(shū)GB-A 364，239公開(kāi)了一種清洗氣體的裝置，該裝置同時(shí)還可以用于濕潤(rùn)或干燥氣體。該裝置具有一個(gè)噴射室，在該室內(nèi)將要清洗的液體噴入到一個(gè)氣流中。該噴射室附接有一個(gè)洗滌器，在該洗滌器內(nèi)配置有一些板，而板上則設(shè)有許多小孔。此時(shí)迫使氣體通過(guò)穿孔，形成一股強(qiáng)烈的渦流中，從而使氣體得到充分的清洗。
在歐洲專利EP-A 20352902中述及一種在流體流和邊界層，例如在一個(gè)膜片上之間物質(zhì)交換和熱交換的裝置。該裝置具有一個(gè)流體的流動(dòng)通道和一個(gè)脈動(dòng)輸送流體的泵。為了達(dá)到較好的交換，在流動(dòng)通道中設(shè)有使流體產(chǎn)生渦流的擋板。
本發(fā)明的任務(wù)在于，找到一種上述類(lèi)型的方法，用該法來(lái)使物質(zhì)交換達(dá)到較為強(qiáng)烈，因而使實(shí)施該法的裝置在大功率時(shí)可以設(shè)置成很緊湊，此外還使參與未蒸發(fā)的循環(huán)水大為減少。解決該任務(wù)的技術(shù)方案是，氣態(tài)介質(zhì)通過(guò)沿流動(dòng)方向依次收縮和擴(kuò)展的流道，從而使該介質(zhì)與所噴射介質(zhì)相接觸經(jīng)受速度和壓力變化，并借助于至少一個(gè)高壓噴嘴將液態(tài)介質(zhì)噴入到氣態(tài)介質(zhì)的流體中，而該流體則已經(jīng)通過(guò)至少一個(gè)收縮流道。實(shí)施該法的一種裝置是，使該裝置具有一個(gè)產(chǎn)生氣流的裝置、至少一個(gè)引導(dǎo)氣態(tài)介質(zhì)的流體通道，還有至少一個(gè)通入流體通道內(nèi)的高壓噴嘴，其特征在于，至少在流體通道的一部分內(nèi)設(shè)有一些垂直于流體通道軸線安裝的擋板，這些擋板沿流動(dòng)方向相互間隔安裝，這些擋板局部狹窄受限使流動(dòng)橫截面大為縮小，并在其間構(gòu)成空腔，此時(shí)其中至少一個(gè)高壓噴嘴的出口是配置在流體通道的該部分內(nèi)，而流體通道設(shè)有擋板的部分沿流動(dòng)方向則是在高壓噴嘴的出口前開(kāi)始的。
本發(fā)明裝置有利的結(jié)構(gòu)形式有使這些擋板由流體通道的遮光板狀橫隔板構(gòu)成，以使其形成通流;也可以將這些擋板相互以間隔固定在流體通道橫截面的中間區(qū)，并和流體通道的壁保持間隔，以使其形成環(huán)流;在流體通道具有擋板的部分配置有至少一個(gè)橫截面呈弧形彎曲的流動(dòng)導(dǎo)體，該流動(dòng)導(dǎo)體將氣態(tài)介質(zhì)導(dǎo)入到流體通道沒(méi)有擋板的橫截面部分;擋板由垂直于流體通道軸線設(shè)置的平坦的或略呈彎曲的薄壁板構(gòu)成;若干個(gè)具有蜂窩狀整個(gè)橫截面的流體通道是相互平行設(shè)置的，其中相鄰的流體通道具有共同的壁板。
通過(guò)本發(fā)明使物質(zhì)交換獲得意外顯著的改進(jìn)，這樣設(shè)置尺寸較小的裝置就夠用，足以使氣態(tài)介質(zhì)和液態(tài)介質(zhì)達(dá)到飽和。此外在流體通道內(nèi)盡管由于擋板產(chǎn)生的流動(dòng)阻力是明顯地小于預(yù)計(jì)的。也許這些常用的空氣渦流發(fā)生在擋板之間的空腔內(nèi)，而擋板則導(dǎo)引軸線方向的主流，這樣盡管有能量消耗在渦流形成上而流動(dòng)阻力還是較小的。增強(qiáng)物質(zhì)交換可以用專門(mén)的流體動(dòng)力學(xué)來(lái)說(shuō)明，流體動(dòng)力學(xué)是用周期性的壓力交變和速度變化來(lái)表示(諧振)的，例如，諧振由配置擋板或由這些擋板構(gòu)成的空腔(諧振空腔)強(qiáng)迫形成的。
下面借助于附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，其中

圖1表示本發(fā)明一種裝置的縱剖面示意圖，圖2表示按圖1裝置在擋板區(qū)內(nèi)縱剖面的局部圖，圖3表示按圖1和2裝置的一個(gè)擋板局部圖，圖4至6表示本發(fā)明裝置流體通道橫截面形狀的造型實(shí)例，圖7表示設(shè)有環(huán)流擋板的流體通道示意圖。
圖8表示設(shè)有通流和環(huán)流擋板的流體通道示意圖，還有圖9表示相互平行呈蜂窩狀配置的流體通道局部透視圖。
在裝置的流體通道1內(nèi)、進(jìn)流孔2的后面配置有一個(gè)軸流式鼓風(fēng)機(jī)3。與該鼓風(fēng)機(jī)相鄰接的是一個(gè)導(dǎo)向段4，這樣就使氣態(tài)介質(zhì)以均流到達(dá)該裝置將兩種介質(zhì)積聚在其內(nèi)的區(qū)5。在該區(qū)內(nèi)該裝置可以按照?qǐng)D1和2的實(shí)施例分成多個(gè)相互平行的通道段6，7(圖2)，其內(nèi)各配置有一個(gè)高壓噴嘴8，9，而噴嘴則將液態(tài)介質(zhì)以極小的液滴分布到氣流中。輸送液態(tài)介質(zhì)是通過(guò)一個(gè)配置在流體通道1內(nèi)的管道柵10進(jìn)行的，從管道柵出來(lái)、平行于流體通道1的軸線各有一個(gè)噴嘴管11，12在中心通入到各通道段6，7，各個(gè)高壓噴嘴8，9則設(shè)在管端。一種適用的高壓噴嘴JATO分子噴霧器例如可由JATO噴嘴制造股份公司，CH-6015羅伊斯布爾(Reussbühl)提供。未被氣流吸收的液態(tài)介質(zhì)，例如這種情況特別是在裝置起動(dòng)階段可能發(fā)生，由位于最下方的流體通道區(qū)通過(guò)管路41排出。
為在氣流中產(chǎn)生脈動(dòng)的速度變化，可在區(qū)5內(nèi)或在上述通道段6，7內(nèi)裝入很多擋板14，15，使上述氣流中液態(tài)介質(zhì)是呈噴霧狀被引入到流體通道內(nèi)，而這些擋板則是通過(guò)其沿流動(dòng)方向呈排狀配置在其間構(gòu)成起諧振空腔作用的空腔，并導(dǎo)致流動(dòng)過(guò)程有周期性的劇烈收縮。由此產(chǎn)生的特殊流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)使物質(zhì)交換有顯著的改進(jìn)，同時(shí)流動(dòng)阻力并沒(méi)有過(guò)多增加。
流體通道或流體通道段的橫截面形狀可以設(shè)置成各不相同的，例如圖4至6和9所示的實(shí)例。同時(shí)擋板16，17，18，19最好是沿橫截面的切向固定地伸入到流體通道內(nèi)，或是擋板設(shè)有尺寸恒定的徑向?qū)挾?，從而使擋板按照流體通道的橫截面輪廓來(lái)設(shè)置。圖5和6的橫截面形狀在下部橫截面區(qū)內(nèi)起較快的流動(dòng)作用，從而使下沉的液滴更好地流向那里由氣流重新沖走。此外由濕潤(rùn)通道壁的液體形成較好的排水。然而由本發(fā)明主要的擋板可以在最大程度上防止通道壁上的液體從氣流中分離出。為了排除積聚在流體通道下部?jī)?nèi)的液體，將該下部設(shè)成略有傾斜，而環(huán)狀擋板下端則有一個(gè)小孔13。
為了有助于減少流動(dòng)阻力，按照?qǐng)D7和8的實(shí)施例在具有擋板20至27的區(qū)5′，5″其始端配置有呈弧狀彎曲的流動(dòng)導(dǎo)體30，31，32，這些導(dǎo)體將氣流呈噴嘴狀導(dǎo)入到流體通道敞開(kāi)的橫截面區(qū)，擋板20至27并未伸入到該區(qū)內(nèi)。
在所示的實(shí)例中擋板是由適配流體通道橫截面形狀的、最好是環(huán)形或圓盤(pán)狀的板件構(gòu)成，這些板件為了頂著流動(dòng)方向增強(qiáng)渦流沿其邊緣是可以彎曲的或是呈圓錐形彎曲，如擋板21，22，25(圖7和8)所示那樣。另一種流體障礙物的造型方案示于圖3中設(shè)有折邊28和波紋29。
為使擋板充分發(fā)揮作用，擋板深入伸到流體通道的流動(dòng)橫截面中，例如伸到其半徑的三分之一部位，而其軸向相互間隔則處于其徑向尺寸的數(shù)量級(jí)上。
圖9示有裝置的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例中呈波狀的彎曲板相互是以很小間隔配置的，因此這些板構(gòu)成多個(gè)具有中間排流縫隙39的流體通道34至38，而縫隙則引入其下的流體通道中。
權(quán)利要求
1.液態(tài)和氣態(tài)介質(zhì)之間物質(zhì)交換的方法，此時(shí)通過(guò)將液態(tài)介質(zhì)噴射到一個(gè)由強(qiáng)制輸送形成的氣態(tài)介質(zhì)流體中，其特征在于，氣態(tài)介質(zhì)通過(guò)沿流動(dòng)方向依次收縮和擴(kuò)展的流道，從而使該介質(zhì)與所噴射介質(zhì)相接觸經(jīng)受速度和壓力變化，并借助于至少一個(gè)高壓噴嘴將液態(tài)介質(zhì)噴入到氣態(tài)介質(zhì)的流體中，而該流體則已經(jīng)通過(guò)至少一個(gè)收縮流道。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，液態(tài)介質(zhì)用高壓噴嘴(8，9)以5至600巴范圍內(nèi)的壓力，最好是以大于約60巴的壓力噴射。
3.用于實(shí)施按權(quán)利要求1所述方法的裝置，該裝置具有一個(gè)產(chǎn)生氣流的裝置、至少一個(gè)引導(dǎo)氣態(tài)介質(zhì)的流體通道，還有至少一個(gè)通入流體通道內(nèi)的高壓噴嘴，其特征在于，至少在流體通道(1)的一部分(5)內(nèi)設(shè)有一些垂直于流體通道(1)軸線安裝的擋板(14-27)，這些擋板沿流動(dòng)方向相互間隔安裝，這些擋板局部狹窄受限使流動(dòng)橫截面大為縮小，并在其間構(gòu)成空腔，此時(shí)其中至少一個(gè)高壓噴嘴(8，9)的出口是配置在流體通道的該部分(5)內(nèi)，而流體通道設(shè)有擋板(14-27)的部分(5，5′，5″)沿流動(dòng)方向則是在高壓噴嘴(8，9)的出口前開(kāi)始的。
4.按權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，這些擋板是由流體通道(1)的遮光板狀橫隔板(16-20)構(gòu)成的，從而使這些擋板形成通流。
5.按權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，這些擋板(21-27)相互以間隔固定在流體通道(1，5″)橫截面的中間區(qū)，并和流體通道的壁保持間隔，從而使這些擋板形成環(huán)流。
6.按權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，配置在流體通道(1，5′)內(nèi)的擋板不僅形成通流而且還形成環(huán)流。
7.按權(quán)利要求3至6其中一項(xiàng)的裝置，其特征在于，在流體通道(1)具有擋板(14-27)的部分(5，5′，5″)配置有至少一個(gè)橫截面呈弧形彎曲的流動(dòng)導(dǎo)體(30-32)，該流動(dòng)導(dǎo)體將氣態(tài)介質(zhì)導(dǎo)入到流體通道沒(méi)有擋板(14-27)的橫截面部分。
8.按權(quán)利要求3至7其中一項(xiàng)的裝置，其特征在于，擋板由垂直于流體通道軸線(1，5，5′，5″)設(shè)置的平坦的或略呈彎曲的薄壁板構(gòu)成。
9.按權(quán)利要求3至8其中一項(xiàng)的裝置，其特征在于，若干個(gè)具有蜂窩狀整個(gè)橫截面的流體通道是相互平行設(shè)置的，其中相鄰的流體通道具有共同的壁板。
全文摘要
在導(dǎo)引一種氣態(tài)介質(zhì)的裝置流體通道內(nèi)，裝有遮光板狀或圓盤(pán)狀擋板(20--22)，這些擋板在其間構(gòu)成起諧振空腔作用的空腔，因此形成流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和脈動(dòng)，該裝置為改進(jìn)物質(zhì)交換借助于高壓噴嘴(8)噴射液態(tài)介質(zhì)來(lái)達(dá)到。
文檔編號(hào)B01F5/04GK1063423SQ9210029
公開(kāi)日1992年8月12日 申請(qǐng)日期1992年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月17日
發(fā)明者H·加瑟 申請(qǐng)人:加利帕格公司