專利名稱：拋物狀回旋體氣液傳熱傳質(zhì)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是拋物狀回旋體氣液傳熱傳質(zhì)裝置，屬于氣—液相間傳熱傳質(zhì)反應(yīng)設(shè)備。
利用離心力場來強化氣液相間傳熱傳質(zhì)技術(shù)已有多年的歷史，在技術(shù)應(yīng)用上已具有相當?shù)乃?。有關(guān)旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子填料結(jié)構(gòu)，已有多項相關(guān)專利，如英國專利《氣液兩相接觸裝置的改進》(Improvements in liquid-gascontact apparatus，專利號UK1366312)所采用的填料是徑向輻射狀波紋板，該波紋板的板面與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸平行，為徑向輻射狀，該填料相對絲網(wǎng)填料而言對氣體流動的阻力較小，但存在如下缺點(1)流道當量直徑d與徑向距離r近似成正比，而徑向方向的氣相壓力變化梯度近似與徑向距離r的三次方成反比，為保持內(nèi)外環(huán)的氣體壓降在允許的范圍內(nèi)，該填料的內(nèi)外環(huán)間距較小，這就縮短了氣液相間的接觸時間，從而影響傳質(zhì)效果；(2)填料板雖然為波紋狀圓環(huán)型規(guī)整填料，但在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，液體的流動已不是單純的沿填料板表面的液膜狀流動，而是在離心力作用下被摔出，形成液滴在板間運動，容易產(chǎn)生液堵或液泛現(xiàn)象，不利于相間傳質(zhì)和穩(wěn)定操作；(3)填料板數(shù)量多，高速狀態(tài)下的動平衡難于滿足要求，也不利于生產(chǎn)、安裝和維護。中國專利《帶阻排液裝置的超重力場臥式旋轉(zhuǎn)床》(專利號91226917.0)，《旋轉(zhuǎn)床超重力場傳遞與反應(yīng)裝置》(專利號91229204.0)，《同心圓環(huán)薄板填料旋轉(zhuǎn)床氣液傳質(zhì)反應(yīng)器》(專利號ZL95214611.8)，上述專利的一個共同之處是采用圓環(huán)型規(guī)整填料(表面形狀不同)，液體由于填料板中間的帶有小孔的園管流出，氣體從外殼周向流入，氣液體在徑向方向逆向流動，由于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的氣液流體運動非常復(fù)雜，極易出現(xiàn)在氣體流入方向的液體被完全吹開，使液體分布不均勻，在大氣流量時會產(chǎn)生氣液夾帶和氣體短路現(xiàn)象；而在大液流量時易出現(xiàn)液堵和液泛現(xiàn)象，這些均不利于氣液相間傳質(zhì)，且大流量時的氣液相間阻力大，難于穩(wěn)定操作，再則上述專利不適用于氣液相間強化傳熱。中國專利《氣體軸流型旋轉(zhuǎn)填料床氣液傳熱傳質(zhì)裝置》(專利號ZL97212054.8)適用于氣液錯流狀態(tài)下的氣液傳質(zhì)傳質(zhì)，而對氣液兩相流體在軸向方向進行逆流或順流，特別是大氣液流量時，相間流動阻力大，原因是在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下(特別是高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài))，流體在離心力作用下由內(nèi)向外運動，液體在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子中會迅速由內(nèi)環(huán)向外環(huán)流動，在填料轉(zhuǎn)子由下往上的軸向位置處，液體的分布出再現(xiàn)內(nèi)環(huán)多、外環(huán)少，在一定的軸向位置處無液體的現(xiàn)象，其形狀類似于拋物線型錐體；而由于氣體密度小，受離心力作用向外運動遠沒有液體那樣明顯，所以在轉(zhuǎn)子中間的氣體運動時，在一定范圍是沒有與液體接觸的，而僅僅穿過填料，這樣即不利于相間傳熱傳質(zhì)，同時也增大了氣體的運動阻力，使得風機功耗增加，從而導(dǎo)致振動增強，噪音增大。實測表明，在該裝置轉(zhuǎn)子的下部和內(nèi)環(huán)，傳熱傳質(zhì)系數(shù)較大，相間傳熱傳質(zhì)效果好；而在轉(zhuǎn)子的上部和外環(huán)傳熱傳質(zhì)系數(shù)急劇減小，氣液相間傳熱傳質(zhì)效果差。
本實用新型的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有國內(nèi)外的氣液傳熱傳質(zhì)裝置及技術(shù)存在氣液相間接觸時間短、易產(chǎn)生液堵或液泛、不利于氣液相間傳質(zhì)和穩(wěn)定操作、不適于氣液相間強化傳熱傳質(zhì)、特別是大氣液流量時、相間流動阻力大、使風機功耗大、振動強、噪音大、氣液相間傳熱傳質(zhì)效果差、填料板數(shù)量多、不便生產(chǎn)、安裝、維護、傳熱傳質(zhì)設(shè)備龐大、效率低、能耗大等的缺點和問題，研究發(fā)明一種能充分利用旋轉(zhuǎn)離心力場中流體的運動特性，使氣液體的流動阻力達到最低狀態(tài)、氣體壓力損失小、相應(yīng)的風機功耗低、噪音小、使氣液相間接觸充分、氣液相間傳熱傳質(zhì)的效果佳、適用于中央空調(diào)的冷卻水塔(即涼水塔)或工業(yè)用冷卻塔，可極大地強化氣液相間接觸、達到所需冷卻效果、體積小、流體阻力低、能有效地凈化空氣及空氣除濕的拋物狀回旋體氣液傳熱傳質(zhì)裝置。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的拋物狀回旋體氣液傳熱傳質(zhì)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如


圖1所示；其噴水管的形狀結(jié)構(gòu)正視示意圖如圖2所示；其噴水管的形狀結(jié)構(gòu)府視示意圖如圖3所示；其拋物狀填料剖面正視示意圖如圖4所示，其拋物狀填料府視示意圖如圖5所示。拋物狀回旋體氣液傳熱傳質(zhì)裝置由電機1、轉(zhuǎn)軸2、軸流風機葉片3、進水管4、配水彎管5、填料轉(zhuǎn)子6、集水擋板7、過濾網(wǎng)8、集水盤9、外殼體10共同連接安裝構(gòu)成，其相互位置及連接關(guān)系為電機1通過電機軸與轉(zhuǎn)軸2固定連接，軸流風機葉片3固接于轉(zhuǎn)軸2上，拋物狀對稱型的配水彎管中央預(yù)留有一園孔，轉(zhuǎn)軸穿過該孔并保持一定間距，配水彎管5通過小金屬條或螺絲固接在軸流風機葉片3下方的外殼體10上，拋物狀回旋體填料轉(zhuǎn)子6裝于外殼體10內(nèi)中部，在其軸向位置設(shè)置3～4個圓環(huán)型圓柱軸套通過不銹鋼桿與轉(zhuǎn)子填料的內(nèi)外環(huán)固接或鏈結(jié)，拋物狀回旋體轉(zhuǎn)子填料，其軸切面為拋物線型結(jié)構(gòu)，內(nèi)外環(huán)間配有圓柱型的加強筋；填料可采用不銹鋼網(wǎng)或柔性(如尼龍)材料絲網(wǎng)，集水擋板7固裝于外殼體內(nèi)填料轉(zhuǎn)子下部，過濾網(wǎng)8安裝于外殼體內(nèi)集水擋板7下部，集水盤9裝置于外殼體內(nèi)最底部。
拋物狀回旋體氣液傳熱傳質(zhì)裝置的運行作用原理如下液體自配水彎管中的交錯排列的噴射口11噴出，因配水彎管上的噴射口與轉(zhuǎn)軸成一定角度，液體自噴射口11出來后，向著軸向方向運動，均勻地進入絲網(wǎng)填料，進入填料后在離心力、液體的表面張力和重力作用下，在填料的小孔中進行周期性的擴展，形成液膜，再收縮，再擴展，使液體始終保持表面更新的狀態(tài)；氣體沿軸向方向流動，在流經(jīng)拋物狀回旋體轉(zhuǎn)子填料時，與轉(zhuǎn)子中的液體充分接觸，保持最大的傳熱溫差及傳質(zhì)濃度差，進行高效熱質(zhì)交換；通過控制進水管中的水量和填料轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸來控制液體的流速和擴散速度，控制風機的轉(zhuǎn)速來控制風量和氣流速度；配水彎管上的噴射口11可分布在不同的周向位置交錯排列，避免噴射不均勻，類似于醫(yī)院手術(shù)室中的無影燈，使噴出的液體均勻分布在轉(zhuǎn)子填料上并無噴射死角；拋物狀回旋體轉(zhuǎn)子填料部分，其軸切面部分的形狀為拋物線型，其上下部分的曲率不同，上部彎曲部分的最大軸向高度為旋轉(zhuǎn)拋物體在水平方向投影圓的直徑的1/3～1/4，下部彎曲部分的最大軸向高度為旋轉(zhuǎn)拋物體在水平方向投影圓的直徑的1/2～1/3，下部中間凹進去以減小氣阻，液體在高速旋轉(zhuǎn)下，已分布到接近外環(huán)部分，即下部中央部分無液體，可不用填料；加強環(huán)的分布為內(nèi)稀外密、外環(huán)的離心力大，該轉(zhuǎn)子的軸向?qū)ΨQ型并要求動態(tài)平衡；其關(guān)鍵在于氣體在軸向方向作強制性流動，液體在拋物狀配水彎管中噴出，噴出的液體均勻地射向轉(zhuǎn)子填料，該氣液體的流動方式可逆流或順流；拋物狀配水彎管具有對稱結(jié)構(gòu)，彎管上的噴水口為交錯排列結(jié)構(gòu)，類似于手術(shù)室中的無影燈，以保持液體分布的均勻性；轉(zhuǎn)軸和拋物狀回旋體填料轉(zhuǎn)子焊接或鏈結(jié)在一起，隨軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子部分——軸流風機隨軸固接在轉(zhuǎn)軸上，隨軸一起運動或單獨設(shè)置一臺軸流風機，使轉(zhuǎn)子與風機不共用一個電機，讓風機與填料轉(zhuǎn)子保持不同轉(zhuǎn)速。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點和有益效果(1)由于拋物狀回旋體轉(zhuǎn)子填料的流線型好，同時又利用了離心力場中液體的分布規(guī)律，使氣液流動的阻力小，有利于相間接觸，無噴射死角，解決了轉(zhuǎn)子填料上下部傳熱傳質(zhì)的差異性問題；(2)本實用新型對于大氣液流量的傳熱傳質(zhì)問題能較好地解決，如應(yīng)用于中央空調(diào)或工業(yè)設(shè)備的冷卻塔，可大大縮小冷卻塔的體積和重量，降低風機的壓頭、能耗和噪音，也適用于氣體的脫水干燥，有限空間內(nèi)氣體的除塵凈化等。
下面對說明書附圖進一步說明如下
圖1是拋物狀回旋體氣液傳熱傳質(zhì)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是其噴水管形狀結(jié)構(gòu)正視示意圖，圖3是其噴水管形狀結(jié)構(gòu)府視示意圖，圖4是其拋物狀填料剖面正視示意圖，圖5是其拋物狀填料府視示意圖，圖中1為電機、2為轉(zhuǎn)軸、3為軸流風機葉片、4為進水管、5為配水彎管、6為拋物狀填料轉(zhuǎn)子、7為集水擋板、8為過濾網(wǎng)、9為集水盤、10為外殼體、11為噴水口。
本實用新型的實施方式可為如下(1)按
圖1所示，設(shè)計、加工制造各部件、安裝本裝置，外殼體部分可以利用現(xiàn)有冷卻塔的外殼體，也可利用加工生產(chǎn)現(xiàn)有冷卻塔外殼體的設(shè)備，選用相同的材料和加工方法、生產(chǎn)本裝置的外殼體部分。例如集水擋板7可用不銹鋼或鋁塑板材，用通用機械加工方法加工制造；過濾網(wǎng)可選用100～200目的不銹鋼或塑料濾網(wǎng)，集水盤9可用工程塑料注塑而成；外殼體10可用不銹鋼或鋁塑板材料沖壓和焊接而成；(2)動力部分的電機1可配置標準三相或單相電動機(2kw以下用單相電動機)，軸流風機葉片3可用不銹鋼板材沖壓成型或用工程塑料注塑成形。按圖2～圖3所示，配水部分的配水彎管5可用鋁塑管或耐腐蝕性鋼管加工制造；按圖4～圖5所示，拋物狀回旋體轉(zhuǎn)子填料部分的填料轉(zhuǎn)子6可選用不銹鋼絲網(wǎng)或尼龍網(wǎng)制作，而填料轉(zhuǎn)子的支架采用不銹鋼桿彎曲成型，再在中間焊接上3～4根不銹鋼桿加強筋；(3)加工制作好或選用好各部件，再按
圖1所示及上面說明所述的相互位置及連接關(guān)系進行連接安裝，便能較好地實施本實用新型。發(fā)明人經(jīng)多年的研制，已經(jīng)制造出樣機，試驗使用結(jié)果、效果很好，真正達到氣液流動阻力小、無噴射死角、風機能耗低、噪音小、達到了本實用新型的目的。
權(quán)利要求1.一種拋物狀回旋體氣液傳熱傳質(zhì)裝置，其特征在于它由電機(1)、轉(zhuǎn)軸(2)、軸流風機葉片(3)、進水管(4)、配水彎管(5)、填料轉(zhuǎn)子(6)、集水擋板(7)、過濾網(wǎng)(8)、集水盤(9)、外殼體(10)共同連接安裝構(gòu)成，其相互位置及連接關(guān)系為電機(1)通過電機軸與轉(zhuǎn)軸(2)固定連接，軸流風機葉片(3)固接于轉(zhuǎn)軸(2)上，拋物狀對稱型的配水彎管中央預(yù)留有一園孔，轉(zhuǎn)軸穿過該孔并保持一定間距，配水彎管(5)通過小金屬條或螺絲固接在軸流風機葉片(3)下方的外殼體(10)上，拋物狀回旋體填料轉(zhuǎn)子(6)裝于外殼體(10)內(nèi)中部，在其軸向位置設(shè)置3～4個圓環(huán)型圓柱軸套通過不銹鋼桿與轉(zhuǎn)子填料的內(nèi)外環(huán)固接或鏈結(jié)，拋物狀回旋體轉(zhuǎn)子填料，其軸切面為拋物線型結(jié)構(gòu)，內(nèi)外環(huán)間配有圓柱型的加強筋；填料可采用不銹鋼網(wǎng)或柔性(如尼龍)材料絲網(wǎng)，集中擋板(7)固裝于外殼體內(nèi)填料轉(zhuǎn)子下部，過濾網(wǎng)(8)安裝于外殼體內(nèi)集水擋板(7)下部，集水盤(9)裝置于外殼體內(nèi)最底部。
專利摘要本實用新型是拋物狀回旋體氣液傳熱傳質(zhì)裝置,它由電機、轉(zhuǎn)軸、軸流風機葉片、進水管、配水彎管、填料轉(zhuǎn)子、集水擋板、過濾網(wǎng)、集水盤、外殼體共同連接安裝構(gòu)成,其位置連接關(guān)系為:電機與轉(zhuǎn)軸固接,軸流風機葉片固接于轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸穿過配水彎管預(yù)留孔,配水彎管與外殼體固接,填料轉(zhuǎn)子軸向位置設(shè)置3～4圓環(huán)內(nèi)柱套并與轉(zhuǎn)子內(nèi)外環(huán)固接,集水擋板裝于填料轉(zhuǎn)子下部殼體內(nèi),過濾網(wǎng)裝于集水擋板下部殼體內(nèi),集水盤裝于外殼體內(nèi)最底部。本實用新型使氣液流動阻力小、無噴射死角、風機能耗低、噪音小、裝置體積小、重量較輕。
文檔編號B01D3/14GK2410021SQ00227189
公開日2000年12月13日 申請日期2000年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月20日
發(fā)明者簡棄非, 張勇, 梁榮光, 梁德才, 林奇, 羅勝平 申請人:華南理工大學