угол, ф, рад 0 п/4 7Г./2 3п/4 п 5п/4 3п/2 7п/4 2п

№ щели I I I I I I I I I 1 2 3 4 5 6 7 8 1

Рисунок 5 - Скорость газа в щелях ВКУ, W, м/с

Отношение максимальной и минимальной скорости входа газа в щелях завихрителя составляет 2,5. Неравномерное распределение скорости газа по щелям завихрителя должно отражаться гидравлическом сопротивлении и эффективности его работы. Обычно стремятся равномерно распределить весь объем поступающего газа по щелям ВКУ. Для этой цели были рассмотрены несколько дополнительных конструкций, представленных на рис. 6.

Конструкции 2 отличается от базовой конструкции увеличенным диаметром корпуса, который составляет 350 мм. Конструкция 3 отличается от базовой спиральным корпусом. Площадь сечения с каждой четвертью оборота уменьшается на 20 %. Конструкция 4 отличается от конструкции 3 обратным направлением спиральности корпуса. Конструкция 5 отличается от базовой конструкции наличием клина, установленного под углом 45° к оси тангенциального патрубка входа газа. Клин перекрывает сечение патрубка входа на 50 %. Конструкция 6 отличается от базовой высотой расположения патрубка входа газа над завихрителем.

5

2

3

4

5

eg

Рисунок 6 - Схема исследованных конструкций завихрителей

Распределение средней по высоте скорости газа в щелях завихрителя представлено на рис. 7.

Для конструкции 2 первая часть зависимости повторяет зависимость, характерную для базового аппарата, но второе падение и повышении скорости наблюдается раньше. Как видно из кривых рис. 8, для конструкций 3 и 4 характер поведения кривых совпадает с аналогичной зависимостью базового аппарата. Принципиальных изменений не наблюдается, то есть изменения формы живого сечения канала по ходу потока не приводят к существенному изменению. Характер поведения кривой для конструкции 5 повторяет зависимость для конструкции 2. Объясняется это тем, что основная часть струи входящего газового потока смещается к периферии, то есть изменение направления струи не снижает неравномерность распределения газа по щелям завихрителя.

-1-1-1-1-1-1-1-1

0 п/4 п/2 3п/4 п 5п/4 3п/2 7п/4 2п

Ф> рад

Рисунок 7 - Скорость газа в щелях завихрителя W для конструкций,

представленных на рис. 6

«- • • -» -конструкция № 2, «- • -» - конструкция № 3, «---» - конструкция № 4,

«— —» конструкция № 5, «-» конструкция № 6

Принципиально отличную картину течения однофазного потока имеет конструкция 6, здесь перепад скоростей равен 1,8. Зависимость скорости газа в щелях ВКУ от угла ф (рисунок 8) имеет более плавный характер. Это объясняется тем, что тангенциальный патрубок находится выше уровня лопаток ВКУ и по мере движения газовый поток распределяется по радиусу более равномерно. Однако, при этом, как видно из кривой в рис. 7, сохраняются экстремумы скоростей газа. Объясняется это тем, что ось вращения потока газа сместилась от геометрической оси аппарата. Величина смещения оси вращения газа от оси аппарата достигает 20 % величины радиуса аппарата.

На основе анализа вышеописанных конструкций наиболее оптимальной с точки зрения равномерного распределения скорости по щелям ВКУ, является конструкция 6, в которой для равномерного распределения газа создан дополнительный объем. При создании вихревых массообменных аппаратов с нисходящим потоком фаз эту область можно использовать как дополнительную зону контакта жидкости с газом, путем предварительного орошения. Такой же прием является целесообразным при создании аппаратов мокрой очистки газов от пыли.

На рисунке 8 Представлено поле давления в завихрителе базовой конструкции.