JPS60235603A - Method and apparatus for extracting liquid from composite orgas/steam mixture - Google Patents
Method and apparatus for extracting liquid from composite orgas/steam mixtureInfo
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- JPS60235603A JPS60235603A JP60088456A JP8845685A JPS60235603A JP S60235603 A JPS60235603 A JP S60235603A JP 60088456 A JP60088456 A JP 60088456A JP 8845685 A JP8845685 A JP 8845685A JP S60235603 A JPS60235603 A JP S60235603A
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- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B21/00—Arrangements for supplying or controlling air or other gases for drying solid materials or objects
- F26B21/30—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
- F26B21/33—Humidity
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、担体ガス流中で気化させた後この担体ガスか
ら気化液体分を空気力学分離することにより、複合物か
ら液体分を抽出することに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to the extraction of liquid from a composite by vaporization in a carrier gas stream and aerodynamic separation of the vaporized liquid from the carrier gas. Regarding things.
本明細書中では、r気化jなる語は、燃焼等の化学反応
による蒸気の生成を含む広い意味で用いられる。同様に
「複合物」なる語も、湿った大麦・紙・ポール紙・石膏
等の液体分を含む物質丈でなく、ガスと反応し、担体ガ
ス(例えば、メタン化ガス、天然ガス、可燃廃棄物、燃
料油、石炭、泥炭、かつ炭等空気中で燃焼するもの)と
混合した蒸気を形成する物質を含む広い意味で用いられ
る。In this specification, the term vaporization is used in a broad sense to include the production of steam by chemical reactions such as combustion. Similarly, the term "composite" does not refer to a substance that contains a liquid component, such as wet barley, paper, paper, or gypsum; It is used in a broad sense to include substances that form vapor when mixed with other substances (such as fuel oil, coal, peat, and anything that burns in the air, such as charcoal).
更に詳しくは、本発明は、分離作業を行う作業エネルギ
ーを作業域に置き且つ分離作業を行なわせる方法に関す
る。More particularly, the present invention relates to a method for placing working energy in a work area to perform a separation operation.
本発明に依れば、この作業エネルギーは−乃至数個のブ
ロワ−により担体ガスに機械的エネルギーとして供給さ
れるものであり、このブロワ−によりガス状混合物の主
流がその落差損失に抗して閉鎖式であれ開放式であれ気
化及び分離の全循環路中を移動するものであって、蒸気
分離は可動部分を有さない空気力学分離器中で生ずる。According to the invention, this working energy is supplied as mechanical energy to the carrier gas by means of one or more blowers, which blow the main stream of the gaseous mixture against its head losses. Vapor separation occurs in an aerodynamic separator with no moving parts, whether closed or open, moving through the entire vaporization and separation circuit.
本発明は第1に、工業上の乾燥に応用されるものであり
、ヒートポンプの如く故障し易く高価な装置の代りにブ
ロワ−や空気力学分離器の如く丈夫で安い設備を用いて
、空気/蒸気混合物から水蒸気と潜熱を回収するもので
ある。The first application of the present invention is to industrial drying, where durable and cheap equipment such as blowers and aerodynamic separators are used instead of expensive equipment that is prone to failure such as heat pumps. It recovers water vapor and latent heat from a steam mixture.
本発明は第2に、二酸化イオウや酸化窒素等の酸性ガス
を、ボイラー、炉、焼却炉における燃焼により生成され
た煙ガス中から、前記の丈夫で安い設備を使用して抽出
することに応用されるものであり、そのエネルギー消費
は低く、水蒸気凝縮による潜熱の回収により充分カバー
される。A second application of the present invention is the extraction of acid gases such as sulfur dioxide and nitrogen oxides from smoke gases produced by combustion in boilers, furnaces, and incinerators using the above-mentioned durable and inexpensive equipment. The energy consumption is low and is fully compensated by the recovery of latent heat through steam condensation.
本発明は第3に、前記の丈夫で安い設備を使用してガス
/蒸気混合物中の蒸気凝縮による潜熱を抽出すると共に
これを増加させることに応用される。この応用は、加熱
、換気及び空気調節の為の方法及び設備を含むものであ
る。The invention has a third application in extracting and increasing the latent heat of vapor condensation in gas/steam mixtures using the robust and inexpensive equipment described above. This application includes methods and equipment for heating, ventilation and air conditioning.
本発明のその他の応用は、以下の説明中から明らかにな
るであろう。Other applications of the invention will become apparent from the description below.
(従来技術及びその問題)
フランス特許公報2535445開示の設備では、熱風
が担体ガスとして用いられ、乾燥されるべき複合物中か
ら蒸気の形で水分を抽出している。その後空気/蒸気混
合物をその露点以下の温度且つ一定圧力下で冷却し、こ
れより凝縮した水分を分離収集することにより、担体空
気から水蒸気を分離している。PRIOR ART AND ITS PROBLEMS In the installation disclosed in French Patent No. 2,535,445 hot air is used as a carrier gas to extract moisture in the form of steam from the composite to be dried. Water vapor is then separated from the carrier air by cooling the air/steam mixture below its dew point and under constant pressure, and separating and collecting the water that condenses therefrom.
空気/蒸気混合物の冷却及び水分分離後の加熱の為に、
ヒートポンプの凝縮器及び気化器がm続して使用される
。For cooling of air/steam mixtures and heating after water separation,
A heat pump condenser and vaporizer are used in series.
水分分離の為の作業エネルギーは、ヒートポンプの作動
流体の圧縮作業として供給される。The working energy for water separation is supplied as compression work of the working fluid of the heat pump.
このような設備では、前記の如く、かなりの高圧下で特
殊な作動流体を使用する高価で故障し易い圧縮式ヒート
ポンプを必要とする。Such installations require expensive and failure-prone compression heat pumps that use specialized working fluids at fairly high pressures, as discussed above.
フランス特許公報2444882開示の方法では、乾燥
されるべきパイプを継続的に脱気することができる吸気
効果を出す為の空気放出基中で圧縮空気が使用されてい
る。放出器中で拡散空気と混合された後、搬送ガスと水
蒸気の脱気混合物は、拡散器中で圧縮され且つ混合物中
から水蒸気を分離することなく外部に排除される。パイ
プ中の水を気化する作業エネルギーは、外部圧縮空気の
形で供給される。この方法のエネルギー効率は、放出器
を使用し且つ十分な乾燥効果を可能とする高い真空度を
必要とすることから、極めて悪い。In the method disclosed in French Patent Publication No. 2 444 882, compressed air is used in an air ejection unit to create an aspiration effect that allows the pipes to be dried to be continuously evacuated. After being mixed with the diffusion air in the emitter, the degassed mixture of carrier gas and water vapor is compressed in the diffuser and rejected to the outside without separating the water vapor from the mixture. The working energy for vaporizing the water in the pipe is supplied in the form of external compressed air. The energy efficiency of this method is very poor due to the use of emitters and the need for a high degree of vacuum to allow a sufficient drying effect.
米国特許3977850は、ガス流中に小滴の形で含ま
れる液体分を、管路の径に対する接線方向に流体混合物
を向けることにより分離する遠心分離器を開示している
。この装置は、2相流中のガス相から液体相を遠心分離
するものである。US Pat. No. 3,977,850 discloses a centrifugal separator that separates the liquid content contained in the form of droplets in a gas stream by directing the fluid mixture tangentially to the diameter of the conduit. This device centrifugally separates the liquid phase from the gas phase in a two-phase flow.
主流から小滴を分離する作業エネルギ ーは、分離器中での液体混合物の圧力差である。Working energy to separate droplets from the mainstream - is the pressure difference of the liquid mixture in the separator.
この分離器では、主流は、慣性エネルギーを生ずる2つ
の連続した拡散を行う、その−は、渦巻パイプの装入域
での心方向スピナー中で生じ、その二は、渦巻パイプの
排出域での放出ノズル中で生ずる。渦巻パイプ中のスピ
ナーにより流体中に生じた慣性エネルギーは、隣接する
流線間の摩擦で殆んど完全に失なわれてしまう、同様に
、放出器のエネルギーパフォーマンスは極めて小さく、
渦巻パイプの端部におけるノズルから外部へ流出する流
体の慣性エネルギーの極〈一部が圧力の形で回収される
にすぎない。In this separator, the main stream undergoes two successive diffusions that generate inertial energy, one in the centripetal spinner in the charge zone of the volute pipe, and the second in the discharge zone of the volute pipe. occurs in the discharge nozzle. The inertial energy generated in the fluid by the spinner in the vortex pipe is almost completely lost due to the friction between adjacent streamlines; likewise, the energy performance of the emitter is extremely low;
Only a small portion of the inertial energy of the fluid flowing out of the nozzle at the end of the swirl pipe is recovered in the form of pressure.
このことからして、この分離器中の流体混合物のガス成
分の拡散は殆んど等エンタルピーである。この事実は、
この分離器中を流れる担体ガスと混合した蒸気の、凝縮
及びこれに引続く慣性分離を含む如何なる分離の可能性
をも排除してしまう。From this, the diffusion of the gaseous components of the fluid mixture in this separator is almost isenthalpic. This fact is
This precludes any possibility of separation of the vapor mixed with the carrier gas flowing through the separator, including condensation and subsequent inertial separation.
ベルギー特許514256には、担体ガス中に先在して
いる微細な固形物や液体の粒子を集塊する目的を持った
装置が開示されており、担体ガス中に、集塊液状物の微
細な小滴を霧化すべく空気噴射により圧縮空気を添加し
ている。エーロゾル又は極細小滴を含有するガス流が高
亜音速でベンチュリ管を通過し、その際の粒子間の機械
的衝撃で微細粒子をより大きなりラスター乃至粒子に集
塊させ、その大きさを以後のサイクロン収集器での捕獲
を可能とするに十分なものとする。このようにして得ら
れたクラスター乃至粒子のサイズは、ベンチュリ管の装
入口で粒子をイオン化することにより、及び/又は粒子
収集前にサイレンにより生ずる音速又は超音速の定常波
にベンチュリ管からの流れをさらすことにより、更に大
きなものとなる。Belgian patent 514256 discloses a device with the purpose of agglomerating fine solid or liquid particles pre-existing in a carrier gas, in which fine particles of agglomerated liquid are added to the carrier gas. Compressed air is added by air jet to atomize the droplets. An aerosol or a gas stream containing microscopic droplets is passed through a Venturi tube at high subsonic velocity, and the mechanical impact between the particles causes the microscopic particles to agglomerate into larger rasters or particles, which subsequently reduce their size. be sufficient to enable capture by cyclone collectors. The size of the clusters or particles thus obtained can be determined by ionizing the particles at the entrance of the Venturi tube and/or by subjecting the flow from the Venturi tube to a sonic or supersonic standing wave generated by a siren prior to particle collection. By exposing it, it becomes even bigger.
前記の機械的衝撃を生ぜしめる作業エネルギーは、ベン
チュリ管内での流体混合物の圧力差であり、外部圧縮空
気は空気噴射及びサイレンの為に用いられ、又電気は集
塊されるべき微細粒子のイオン化に用いられる。The working energy producing said mechanical impulse is the pressure difference of the fluid mixture in the Venturi tube, external compressed air is used for the air jet and siren, and electricity is used for the ionization of the fine particles to be agglomerated. used for.
この装置は主として担体ガスから成る2相流体流中に先
在する粒子のサイズをその総質量を変えることなく集塊
により増大させることが出来る。2相流体流がベンチュ
リ管の収束域を通過する間に、蒸気と担体ガスの混合物
の近似等エントロピー拡散の結果、搬送ガスと混合され
た蒸気が部分的に微細小滴の形で凝縮することがある。This device is capable of increasing the size of pre-existing particles in a two-phase fluid stream consisting primarily of carrier gas by agglomeration without changing their total mass. During the passage of the two-phase fluid stream through the convergence zone of the Venturi tube, the vapor mixed with the carrier gas partially condenses in the form of fine droplets as a result of approximately isentropic diffusion of the vapor and carrier gas mixture. There is.
又、導入流体流に含まれる粒子と同様、前記小滴が集塊
となることもある。しかし乍ら、ベンチュリ管のスロー
ト部付近に粒子収集装置が設けられていないので、ベン
チュリ管の拡大域中の主流に粒子が含まれたままであり
、近似等エントロピー再圧縮により担体ガスが加熱され
て、拡散中の凝縮によって生成されていた液体小滴が再
気化されてしまう、このような再気化は、ベンチュリ管
の排出口域で完全ではないとしても、その少し先で完全
なものとなってしまう。Also, the droplets, as well as particles contained in the incoming fluid stream, may form agglomerates. However, since no particle collection device is provided near the throat of the Venturi tube, particles remain contained in the mainstream in the expansion region of the Venturi tube, and the carrier gas is heated by approximately isentropic recompression. , the liquid droplets that had been generated by condensation during diffusion are revaporized; such revaporization is complete, if not completely at the outlet area of the Venturi tube, a little beyond it. Put it away.
このこのからして、上記ベルキー特許中に記載された分
離器のベンチュリ管部分では、1相のガ丸流体流中に含
まれる担体ガスから蒸気を分離することが出来ない。Because of this, the Venturi section of the separator described in the Belky patent is incapable of separating vapor from a carrier gas contained in a one-phase globular fluid stream.
英国特許1283587には、軽量及び重量双方のガス
混合物の成分を分離する方法及び装置が開示されている
。この方法は、(a) ノズルの下流に位置するダクト
内で超音速の拡散流を形成すべくガス混合物をノズル中
で加速し。GB 1283587 discloses a method and apparatus for separating the components of both light and heavy gas mixtures. The method includes: (a) accelerating a gas mixture in a nozzle to form a supersonic diffusion flow in a duct located downstream of the nozzle;
(b) 上流に向いた複数の孔を有すると共に、衝撃波
にプローブ手段の先端の上流を形成させて複数の横断間
隔でノズル軸から分岐した軸(又はノズル軸でも良
い)上で流れをさえざることができるようノズルから十
分離れた位置でダクトの幅方向を横断して延びる中空プ
ローブ手段を拡散流中に置き、
(C) 重量分の多いガス流の一部を、上記孔き共通の
流路を通じて中空プローブ手段から取り除く、
ことから構成されている。(b) having a plurality of holes facing upstream and forcing the shock wave to form upstream of the tip of the probe means to interrupt the flow on an axis (or the nozzle axis) branching from the nozzle axis at a plurality of transverse intervals; a hollow probe means extending across the width of the duct is placed in the diffusion stream at a sufficient distance from the nozzle to permit removing the probe from the hollow probe means through a channel.
ドイツ特許出願2301467は、上記英国特許中で開
示されたものと近似の方法を示しており、その差は、超
音速拡散ノズルに引続くダクトの少なくとも3つの異な
る域にプローブが設置されている点にある。German patent application 2301467 shows a method similar to that disclosed in the above-mentioned British patent, the difference being that probes are installed in at least three different areas of the duct following the supersonic diffusion nozzle. It is in.
このような英国特許及びドイツ特許出願に記載されてい
る方法は、定常衝撃波を通過した直後の停滞域に分子が
移動する除虫ずる極めて大きい減速によりガス混合物の
種々の成分に生ずる慣性効果に依拠している。The methods described in such British patents and German patent applications rely on the inertial effects produced on the various components of the gas mixture by extremely large decelerations that cause the molecules to move into a stagnant zone immediately after passing through a stationary shock wave. are doing.
自由流のマツハ数は実質的に1より大きいもの、好まし
くは2乃至3以上のオーダーのものであることが必要で
ある。典型的なりヌーセン数としては、0.02からl
Oが、等エントロピー澱み圧範囲は高真空から
100Torr、が記載されている。It is necessary that the free stream Matsuha number be substantially greater than 1, preferably on the order of 2 to 3 or more. Typical Nusen numbers range from 0.02 to l
It is stated that the isentropic stagnation pressure range for O is from high vacuum to 100 Torr.
ガス分離の作業エネルギーは、分離器中の流体混合物の
圧力差である。The working energy of gas separation is the pressure difference of the fluid mixture in the separator.
このような方法及び装置では、定常衝撃波中での慣性エ
ネルギー損失が極めて大きいので、エネルギーパフォー
マンスは極めて小さいものである。更に、極めて低い絶
対圧が要求されるので、本発明の応用分野では実施不能
である。The energy performance of such methods and devices is extremely low since the inertial energy loss in the steady shock wave is extremely large. Moreover, very low absolute pressures are required, which is impracticable in the field of application of the invention.
これらの事実は、慣性分離に先立つ凝縮により、この分
離器中を流れる担体ガスと混合された蒸気を分離する可
能性を排除する。These facts exclude the possibility of separating the vapor mixed with the carrier gas flowing through this separator by condensation prior to inertial separation.
フランス特許1230416では、ガス状又は蒸気物質
、更に詳しくは同位体のガス状混合物を分離する方法及
び装置を開示してl/Xる。French patent 1230416 discloses a method and apparatus for separating gaseous or vaporous substances, more particularly gaseous mixtures of isotopes.
この方法は、ガス状混合物中の異分子の拡散速度の相違
に依拠している。This method relies on differences in the diffusion rates of different molecules in a gaseous mixture.
ガス状混合物は、最初1000以上の拡散圧力比で超音
波ノズル中を通過する6ノズルの流出流は容器中に導入
され、この容器中で慣性エネルギーを回収する目的で特
別の予防を講じることなく部分的に分岐され、分岐され
ない流れは広角孔を有する円錐台を経由して第2容器に
導入され、超音波ノズルに入るガス流の圧力の5%以下
の圧力で流れが引出される。The gaseous mixture is initially passed through an ultrasonic nozzle with a diffusion pressure ratio of more than 1000.The effluent stream of the 6 nozzles is introduced into a container in which the inertial energy is recovered without taking any special precautions. The partially branched, unbranched stream is introduced into the second vessel via a truncated cone with wide-angle holes, and the stream is withdrawn at a pressure less than 5% of the pressure of the gas stream entering the ultrasonic nozzle.
ガス分離の作業エネルギーは、分離器中の流体混合物の
圧力差である。The working energy of gas separation is the pressure difference of the fluid mixture in the separator.
この分離器中の作業条件は、前記英国特許及びドイツ特
許出願中に記載されたものとほぼ同様である。The operating conditions in this separator are substantially similar to those described in the aforementioned British and German patent applications.
この分離器の極めて低いエネルギー効率の為に、本発明
の応用分野での実施は不可能であり、慣性分離に先立つ
凝縮により分離器中を流れる担体ガスと混合された蒸気
を分離する如何なる可能性も排除される。Due to the extremely low energy efficiency of this separator, the implementation of the present invention in the field of application is not possible and there is no possibility of separating the vapor mixed with the carrier gas flowing through the separator by condensation prior to inertial separation. is also excluded.
米国特許3109721は、音エネルギーによる流体混
合物の分離方法及び装置を開示している。US Pat. No. 3,109,721 discloses a method and apparatus for separating fluid mixtures by sonic energy.
この方法は、拡大断面域に音エネルギーを継続的に導入
してエネルギー傾斜を有する音波を発生させると共に、
この域に複合成分の流体混合物を装入することにより、
複合成分の流体混合物が重量成分に富んだ部分と軽量成
分に富んだ部分とに分離されるという事実に依拠してい
る0重量酸分に富んだ部分は断面積が比較的大きい帯域
中で凝縮され、軽量成分に富んだ部分は断面積が比較的
小さい第2帯域中で凝縮される。This method continuously introduces sound energy into an enlarged cross-sectional area to generate sound waves having an energy gradient, and
By charging this zone with a fluid mixture of multiple components,
It relies on the fact that a fluid mixture of multiple components is separated into a region rich in heavy components and a region rich in light components. The light component-rich portion is condensed in a second zone having a relatively small cross-sectional area.
導入流の装入と軽量及び重量成分に富んだ流れの引出し
とは、共鳴定常波が発生する円錐台の軸と垂直に行なわ
れる。The charging of the inlet stream and the withdrawal of the stream rich in light and heavy components takes place perpendicular to the axis of the truncated cone in which the resonant standing waves are generated.
明細書中に記載された図に示される如く。As shown in the figures included in the specification.
分離率は可成り小さく、供給率は160から2640c
c/hourの範囲である。Separation rate is quite small, feed rate is from 160 to 2640c
c/hour range.
この分離器中の作業エネルギーは、円錐台のスロート部
で発生する音エネルギーであり、分離器中のガス状混合
物の圧力差ではない。The working energy in this separator is the sound energy generated at the throat of the truncated cone, not the pressure difference of the gaseous mixture in the separator.
軽重夫々の成分に富んだガス状混合物は、分離器の対向
域で生成される。A gaseous mixture enriched in light and heavy components is produced in opposing regions of the separator.
この方法は極めて低い作業効率しか有さない。This method has very low working efficiency.
このような事実は、本発明の応用分野で担体ガスから蒸
気を分離する為に実施する可能性を排除する。This fact excludes the possibility of implementing the invention in the field of application for separating vapor from carrier gas.
ベルギー特許898745は、流体混合物の分離方法及
び装置でガス状成分混合物に応用されるものを開示する
。Belgian patent 898745 discloses a method and apparatus for separating fluid mixtures with application to gaseous component mixtures.
この方法は、複数の軸対称キャビティ中を断面積変更を
伴う環状流として亜音速で流れるガス状混合物内で、移
動環状渦巻のチップと相互に作用し合う共鳴音響定常波
の生成に依拠している。音響圧フィールドと渦巻内の強
い遠心カフイールドとの結果、ガス状又は蒸気状混合物
の所定構成要素の空間分離が生じ、これにより軸状及び
周面分岐器又はトラップを介して、該構成要素に富んだ
ガス状混合物の分岐を可能とさせるものである。The method relies on the generation of a resonant acoustic standing wave that interacts with the tip of a moving annular vortex in a gaseous mixture flowing subsonically as an annular flow with cross-sectional area changes through multiple axisymmetric cavities. . As a result of the acoustic pressure field and the strong centrifugal cuff field within the vortex, a spatial separation of a given component of the gaseous or vaporous mixture occurs, which enriches this component via axial and circumferential splitters or traps. This makes it possible to branch gaseous mixtures.
導入ガス状流を異なる成分の主排出ガス状流と分岐排出
ガス状流とに分離する為の作業エネルギーは、分離器中
のガス状混合物の圧力差である。The working energy for separating the inlet gaseous stream into a main exhaust gaseous stream and a branch exhaust gaseous stream of different components is the pressure difference of the gaseous mixture in the separator.
空気力学的分離方法及び装置は、担体ガスと混合された
蒸気を、蒸気に富んだ分流と搬送ガスに富んだ本流とに
部分的に分離することを可能とする。The aerodynamic separation method and device allows for partial separation of vapor mixed with a carrier gas into a vapor-rich substream and a carrier gas-rich main stream.
この方法では、相互作用する渦巻と音響定常波の生成に
壁及び再循環からの流れ分離を必要とするので、エネル
ギー効率が極めて悪い:このような方法は、再循環流及
び渦巻中で慣性エネルギーの損失が生ずるので圧力回収
率が極めて低い一方、ガス流の圧力から相当量の慣性エ
ネルギーが生ずることが必要である。This method is extremely energy inefficient because the generation of interacting vortices and acoustic standing waves requires walls and flow separation from the recirculation: such a method is While pressure recovery is very low due to losses, it is necessary that a significant amount of inertial energy be generated from the pressure of the gas stream.
このことからして、この分離器中のガス流の断熱拡散は
殆んど等エンタルピーである。Given this, the adiabatic diffusion of the gas stream in this separator is almost isenthalpic.
この事実により、得られた液状小滴の慣性分離に先立つ
搬送ガスと混合された蒸気の凝縮の可能性が排除される
。This fact eliminates the possibility of condensation of the vapor mixed with the carrier gas prior to the inertial separation of the resulting liquid droplets.
先行技術を要約すると:公知の方法及び装置はいずれも
担体ガスから蒸気を分離せず、或いは本発明の応用分野
では実施不能なほど低いエネルギー効率で蒸気に富んだ
分岐ガス状流として蒸気を部分分離するものであり、或
いは実施可能なエネルギー効率で蒸気分離を行う為には
、ヒートポンプ等の故障し易く高価な装置を使用するこ
とが必要なものであ(目的)
本発明の目的は、担体ガス流中での気化及びその後に行
なわれる気化液体の担体空気からの分離によって複合物
から液体を抽出するに当たり、ここに述べる適用分野に
て実施する場合に於けるエネルギー効率を高めると共に
、ヒートポンプ等の故障し易く高価な装置を用いること
のない改良された方法及び装置を提供することにある。To summarize the prior art: None of the known methods and devices separates the vapor from the carrier gas or separates the vapor as a vapor-rich branched gaseous stream with an energy efficiency so low that it is impracticable in the field of application of the present invention. (Objective) The purpose of the present invention is to The extraction of liquid from the composite by vaporization in a gas stream and subsequent separation of the vaporized liquid from the carrier air increases energy efficiency when implemented in the application areas described here, as well as in heat pumps, etc. The object of the present invention is to provide an improved method and apparatus that do not require expensive and failure-prone equipment.
本発明の他の目的は、担体ガスと混合された蒸気を、可
動部を持たない空気力学分離器内で空気力学的に分離し
て液体とし、該分離器内に於ける流体混合物の圧力差を
主たる作業エネルギー源とする改良された方法及び装置
を提供することにある。Another object of the invention is to aerodynamically separate a vapor mixed with a carrier gas into a liquid in an aerodynamic separator having no moving parts, and to reduce the pressure difference of the fluid mixture within the separator. An object of the present invention is to provide an improved method and apparatus in which the main working energy source is:
本発明の他の目的及び長所ないし特徴は本明細書及び添
付図面を参照することにより当業者の知るところとなろ
う。Other objects, advantages, and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon reference to this specification and accompanying drawings.
(構成)
本発明による方法及び装置にあっては、担体ガスを循環
路に送り込み、液体の気化作用によってこれを複合物よ
り抽出する。この蒸気と担体ガスとの混合物は次いで空
気力学分離器に導入される0分離器内で分離を行なうた
めの作業エネルギーは分離器内全域に於ける空気/蒸気
混合物の圧力差によって与えられる0分離器の働きによ
って担体ガスの主流からは含有蒸気分の大部分が抽出さ
れ1分離器からの分流には蒸気及び/又は液体状の抽出
物質が多く含まれることとなる。抽出物質の少なくとも
一部が蒸気である場合、分流中に含有される蒸気は次い
でその大部分が熱交換器内で凝縮され、その凝縮熱が分
離器から流出する担体ガスの主流に与えられる。閉塞循
環路内で用いる場合には、かくして再加熱された担体ガ
スが該循環路の装入城に送り込まれ同じ循環路を再循環
する。また開放循環路に用いる場合は、使用済の担体ガ
スの主流導出により及び分離蒸気を含む分流の分離器か
らの排出により、新たな担体ガスが熱交換器内で継続的
に加熱される。(Structure) In the method and apparatus according to the invention, a carrier gas is fed into the circulation path and extracted from the composite by the vaporization action of the liquid. This mixture of vapor and carrier gas is then introduced into an aerodynamic separator in which the working energy for performing the separation is given by the pressure difference of the air/steam mixture across the separator. Most of the vapor contained in the carrier gas is extracted from the main flow of the carrier gas by the action of the separator, and the branched stream from the first separator contains a large amount of vapor and/or liquid extracted material. If at least a portion of the extracted material is vapor, the vapor contained in the substream is then largely condensed in a heat exchanger, giving its heat of condensation to the main stream of carrier gas exiting the separator. When used in a closed circuit, the carrier gas thus reheated is fed into the charging castle of the circuit and recirculated through the same circuit. In addition, when used in an open circuit, fresh carrier gas is continuously heated in the heat exchanger by the main discharge of the spent carrier gas and by the discharge from the separator of a substream containing separated vapor.
処理に必要なエネルギーの実質上全部が機械的エネルギ
ーとして与えられ、この機械的エネルギーによりl又は
それ以上のブロワ−を駆動し、閉塞あるいは開放循環路
全体に生ずる落差損失に抗してガス状混合物の主流を移
動させる。Substantially all of the energy required for the process is provided as mechanical energy, which drives one or more blowers to blow the gaseous mixture against the head losses that occur throughout the blocked or open circuit. move the mainstream of
本発明の特定の一実施例によれば空気力学分離器の基本
的形状は収束−拡大ノズルである。蒸気と担体ガスとの
混合流はノズル収束域にて断熱・準等エントロピー拡散
を受けて高速流となり流れに帯同された蒸気が小滴とし
て凝縮物となるものであるが、ノズル収束域で起こるこ
のような凝縮効果を更に増強するためにノズル装入域に
補助的手段を付設することができる。凝縮物小滴は蒸気
状態であったときよりも大きな比重を有するのでは合物
の屈曲流中でその慣性により集塊・拡散する。小滴収集
室がノズルスロート部に設けられる。この収集室は軸方
向に配設されると共にノズル内壁に沿っており、小滴流
路と交差するようになついる0分離ノズルのスロート部
を通過した直後に、担体ガスの高速流は分離ノズルの拡
散域に入り込み、ここでその慣性エネルギーにより流体
の断熱―準等エントロピー再圧縮をもたらす、導入流体
中に含有される蒸気量の一部は液体として分離されるの
で、分離ノズルより導出するガス流の比エンタルピーは
導入流よりも高く、従ってより高温となる。故にこの導
出流は熱源として利用することができる。According to one particular embodiment of the invention, the basic shape of the aerodynamic separator is a converging-diverging nozzle. The mixed flow of steam and carrier gas undergoes adiabatic and quasi-isentropic diffusion in the nozzle convergence region, resulting in a high-speed flow.The steam entrained in the flow becomes condensate as small droplets, but this occurs in the nozzle convergence region. In order to further enhance this condensation effect, auxiliary means can be provided in the nozzle charging area. Since the condensate droplets have a higher specific gravity than when they were in the vapor state, they agglomerate and diffuse due to their inertia in the meandering flow of the compound. A droplet collection chamber is provided in the nozzle throat. This collection chamber is arranged axially and along the inner wall of the nozzle, and immediately after passing through the throat of the separation nozzle, which intersects the droplet flow path, the high velocity stream of carrier gas passes through the separation nozzle. enters the diffusion region of the fluid, where its inertial energy brings about adiabatic-quasi-isentropic recompression of the fluid.A part of the vapor contained in the introduced fluid is separated as a liquid, so that the gas extracted from the separation nozzle The specific enthalpy of the stream is higher than the incoming stream and therefore hotter. Therefore, this discharged flow can be used as a heat source.
更に別の本発明の特定の一実施例によれば、空気力学分
離器容器内で、蒸気と担体ガスの混合物流が安定成分及
び振動成分より成る断熱・準等エントロピー拡散を行う
、この拡散により蒸気の一部が凝縮されて小滴となス
4+−&バカ中ILムX具↓Iヂ零ノIz X ubl
埴出域にて小滴流路と交差する帯域に、小滴収集室が設
けられる。拡散の安定成分は流体の断面減少によって得
られる。拡散の振動成分は流動流体内の高周波音波又は
超音波の作用によって得られる。振動域に沿って、拡散
状相は圧縮状相に変化し、この圧縮状相中で拡散状相で
凝縮された蒸気の小滴を再気化しようとする。しかしな
がらこのような再気化は小滴表面でのみ起こるのに対し
凝縮はガス軟和での通常現象であるので、凝縮が気化に
優る。混合物流の拡散及び凝縮小滴の分散が最大に行な
われた後、高速ガス状流が拡散域に入り込み、ここで断
熱・準等エントロピー再圧縮による圧力回復が行なわれ
る。According to yet another particular embodiment of the invention, in the aerodynamic separator vessel the mixed stream of vapor and carrier gas undergoes an adiabatic, quasi-isentropic diffusion consisting of a stable component and an oscillatory component; Some of the steam condenses into droplets.
4 + - & Bakachu ILmu X tool ↓ Iji zero Iz X ubl
A droplet collection chamber is provided in a zone that intersects the droplet channel in the discharge area. A stable component of diffusion is obtained by reducing the cross section of the fluid. The vibrational component of diffusion is obtained by the action of high frequency or ultrasound waves within the flowing fluid. Along the oscillation range, the diffusive phase changes into a compressed phase in which it attempts to revaporize the vapor droplets condensed in the diffused phase. However, condensation dominates vaporization because such revaporization occurs only at the droplet surface, whereas condensation is a normal phenomenon in gas softening. After maximum diffusion of the mixed stream and dispersion of the condensed droplets, the high velocity gaseous stream enters the diffusion zone where pressure recovery occurs by adiabatic, quasi-isentropic recompression.
(実施例)
第1図示のものでは容器l内で乾燥処理が行なわれるも
のであり、その中のトレイ3上に例えば湿った発芽大麦
2等の複合物が載置される。ブロワ−4はバーナー5と
共に作動し、バーナー5には燃焼用空気6と燃料7が供
給されて燃焼ガス8が生成され、乾燥用空気9と混合さ
れる。バーナー5は、容器lの下部10に於いて乾燥用
空気が所定温度となるよう調節される。(Example) In the first diagram, the drying process is carried out in a container 1, in which a composite material such as moist germinated barley 2 is placed on a tray 3. The blower 4 operates together with a burner 5, which is supplied with combustion air 6 and fuel 7 to produce combustion gas 8, which is mixed with drying air 9. The burner 5 is adjusted so that the drying air in the lower part 10 of the container 1 reaches a predetermined temperature.
前記空気は、湿った発芽大麦層2を経由して上部11を
通過し、乾燥処理中に変動するものの下部lOより20
°〜30°低い温度で容器lから排出される。容器lの
上部11でブロワ−4により吸引された湿った空気は矢
印12の如くダク)13中に吹き込まれ、空気力学分離
器14中に導入される。この分離器14中に於いて、導
入された湿った空気流が、湿気分を感じた熱風から成る
主流22と、主として冷水から成りダクト21から排出
される分流20とに分離される。主流はダクト23を通
じて矢印9位置迄運ばれ、再度乾燥処理が行なわれる。Said air passes through the moist germinated barley layer 2 through the upper part 11 and from the lower part 11, which fluctuates during the drying process.
It is discharged from the container l at a temperature ~30° lower. The humid air sucked by the blower 4 in the upper part 11 of the container 1 is blown into a duct 13 as indicated by the arrow 12 and introduced into the aerodynamic separator 14. In this separator 14, the introduced humid air stream is separated into a main stream 22 consisting of moist hot air and a branch stream 20 consisting mainly of cold water and discharged from the duct 21. The main stream is conveyed through the duct 23 to the position indicated by the arrow 9, and the drying process is performed again.
ダクト23にはバルブ25が設けられており、全設備中
から外気中に漏出した空気を補充出来るようになってい
る。A valve 25 is provided in the duct 23 so that air leaked from all the equipment into the outside air can be replenished.
第2図は変形例を示し、空気力学分離器14から排出さ
れた空気流15がダクト16を経て熱回収交換器17に
運ばれるようになっている0分離器14からの分流18
は水蒸気に富んだものであり、ダクト19から熱交換器
17に送られ、その熱を熱交換壁を介して主流15に伝
達する。分流18はこのようにして冷却されると共に水
蒸気分が濃縮され、ダクト21から矢印20の如く除去
される。熱回収交換器17中で加熱された主流は矢印2
2の如く運ばれる。FIG. 2 shows a variant, in which the air stream 15 discharged from the aerodynamic separator 14 is conveyed via a duct 16 to a heat recovery exchanger 17, a branch 18 from the zero separator 14.
is rich in water vapor and is sent from the duct 19 to the heat exchanger 17, which transfers its heat to the main stream 15 via the heat exchange wall. The branch stream 18 is thus cooled and the water vapor is concentrated and removed from the duct 21 as indicated by the arrow 20. The mainstream heated in the heat recovery exchanger 17 is indicated by arrow 2
It is carried like 2.
第1及2図示の如く、本発明方法は極めてシンプルなも
のである。定常下にあっては、方法実施の為に必要なエ
ネルギーは実質的にブロワ−4から機械的エネルギーと
して供給される。As shown in Figures 1 and 2, the method of the present invention is extremely simple. Under steady-state conditions, the energy required for carrying out the process is essentially supplied by the blower 4 as mechanical energy.
バーナー5に必要な燃料燃焼は、ブロワ−4が空気流1
2を排出し且つ空気流9を全て外気中から導入する場合
に比し極めてわずかなもので済む、公知の方法と比べて
も、本発明方法に依れば、多額の投資と維持費を要する
ことなくエネルギー消費を最小に押えることが出来る。The fuel combustion required by burner 5 is achieved by blower 4
The method of the present invention requires a large amount of investment and maintenance costs, compared to the known method, which requires a very small amount of airflow compared to the case where the air flow 9 is discharged from the outside air and the air flow 9 is introduced entirely from the outside air. Energy consumption can be kept to a minimum without any problems.
実際、この分野の既存の方法は全てブロワ−4とバーナ
ー5は必要としている。熱交換器17を使用したとして
も、使用済空気から新たな空気へ熱を回収するとすれば
、既存の方法全てが必要とする設備であり、その投資及
び維持費もたいしたものではない。In fact, all existing methods in this field require a blower 4 and a burner 5. Even if a heat exchanger 17 is used, all existing methods require equipment to recover heat from used air to fresh air, and the investment and maintenance costs thereof are not significant.
空気力学分離器14は静止装置であり、その投資及び運
転コストも大したものではない。The aerodynamic separator 14 is a stationary device and its investment and operating costs are also modest.
第3図に示す実施例では、軸対称に収束−拡散するノズ
ル形式の竪形分離器26中に湿った空気流が導入される
0分離器26の軸に沿って小径の円筒状収集器27が設
置されている0分離器の軸と平行な方向に導入される湿
った空気は、流動流体内で核発生中心を生成する手段を
設けることが出来る上部室28内に入る。前記手段は、
水又は核発生を刺激する他の物質の小滴を霧化する装置
、及び/又は音波乃至超音波及び/又は例えば紫外線、
レーザ線、電離線、レーダ波、及び/又は静電城等の適
切な波長を有する電磁放射を発生する装置から構成する
ことが出来る。In the embodiment shown in FIG. 3, along the axis of the zero separator 26 the moist air flow is introduced into a vertical separator 26 in the form of axially symmetrically convergent-divergent nozzles, with a small-diameter cylindrical collector 27. Humid air introduced in a direction parallel to the axis of the separator in which the separator is installed enters the upper chamber 28 in which means can be provided for creating nucleation centers within the flowing fluid. The means are:
devices for atomizing droplets of water or other substances that stimulate nucleation, and/or sound waves to ultrasound waves and/or e.g. ultraviolet light;
It can consist of devices that generate electromagnetic radiation with appropriate wavelengths, such as laser lines, ionizing radiation, radar waves, and/or electrostatic radiation.
湿気流はその後分離器26の収束域29に入って拡散し
、上記凝縮を生ぜしめて微細な分散小滴となし、捕捉収
集器27の外表面上及び収集室30に囲まれた分離器内
表面上に放射される。収集器27及び30の捕捉長さ全
域に亘って、その表面が多孔質材料又は他の公知の浸透
構造材料で形成されており、小滴から成る凝縮物がここ
を通じて収集器27及び収集室30内に吸引され、そこ
から公知の手段で主循環路外へ運ばれる。The moisture stream then enters the convergence zone 29 of the separator 26 and diffuses, causing said condensation into finely dispersed droplets on the outer surface of the capture collector 27 and on the inner surface of the separator surrounded by the collection chamber 30. radiated upwards. Over the entire capture length of the collectors 27 and 30, the surfaces thereof are formed of porous material or other known permeable structure materials, through which the condensate consisting of droplets flows into the collectors 27 and the collection chamber 30. from which it is conveyed out of the main circuit by known means.
上記の小滴分離終了後、空気流は分離器26のスロート
部から拡大城に移り:断熱・準等エントロピーでの再圧
縮が行なわれて上部室28の圧力に近いレベル迄復帰す
ると共に、上部室28より高い温度レベルに上昇する0
分離器のスロート部は、凝縮物の効果的収集を行うに十
分な長さに亘る一定域を有している。After the above-mentioned droplet separation is completed, the air flow moves from the throat of the separator 26 to the expansion chamber: it undergoes adiabatic and quasi-isentropic recompression, returns to a level close to the pressure in the upper chamber 28, and returns to the upper chamber 28. 0 rising to a higher temperature level than chamber 28
The throat of the separator has an area of sufficient length to provide effective collection of condensate.
分離ノズル26中の主流のいずれの部分に於いてもその
流速は軸方向成分と半径方向成分を有するのみであり、
接線方向成分は有していない、尚、分離ノズル26の装
入域に波状刃を設けて軸方向流及び半径方向流と重合す
る自由渦巻流を誘発するようにしてもよい、この自由流
は、主流流速の軸方向及び半径方向成分に比し小さい振
幅で良いが、凝縮物小滴の収集室30内表面上への放射
を助け、これにより小滴の分離効果を高める。The flow velocity in any part of the main flow in the separation nozzle 26 has only an axial component and a radial component,
It does not have a tangential component; however, the charging area of the separation nozzle 26 may be provided with undulating blades to induce a free swirl flow that overlaps with the axial and radial flows. , which may be of small amplitude compared to the axial and radial components of the mainstream flow velocity, assist in ejecting the condensate droplets onto the inner surface of the collection chamber 30, thereby increasing the droplet separation effect.
本発明方法及び装置には複数の変更態様が考えられるが
、特に第4及び5図示のものについて述べる必要がある
。Although the method and apparatus of the present invention are capable of a number of modifications, it is necessary to mention in particular those shown in Figures 4 and 5.
第4図は、第3図示の分離ノズル26の上部についての
主たる変更態様を示す、この変更態様にあっては、上部
室28と収束域29との間に中央部35とその周側に直
列された複数の翼片が配設されている。この直列翼片は
主流の垂直流に対し接線方向成分を与え、これにより該
垂直流中に適度な広がりを持った自由渦巻流を形成する
。収束域の特徴的な形状の故に、該垂直流の軸方向成分
は徐々に心的な半径方向成分に代替されて次第に消失す
るため、凝縮物の小滴滴下速度の接線方向成分によって
該小滴を収束域29の外壁に向けて水平に移動せしめ主
流の圧力勾配に抗して移送せしめる作用を奏する変速域
を形成する。外壁に到達した凝縮物は第3図示の場合と
同様に収集室に吸引される。このような特別な構成によ
れば拡散中における小滴分離効率を向上させることがで
きる。この拡散の最後に第4図示の如く心的な半径方向
流は、分離ノズルの収束域における再圧縮によって方向
を変え再度軸方向流となる。FIG. 4 shows a main modification of the upper part of the separation nozzle 26 shown in FIG. A plurality of wing pieces are arranged. The series blades impart a tangential component to the vertical flow of the main stream, thereby forming a free swirl flow with an appropriate spread in the vertical flow. Due to the characteristic shape of the convergence zone, the axial component of the vertical flow is gradually replaced by a central radial component and gradually disappears, so that the droplet is controlled by the tangential component of the condensate droplet dropping velocity. A speed change area is formed which has the effect of horizontally moving the main flow toward the outer wall of the convergence area 29 and transferring it against the pressure gradient of the main flow. The condensate reaching the outer wall is sucked into the collection chamber as in the third illustration. Such a special configuration makes it possible to improve the efficiency of droplet separation during diffusion. At the end of this diffusion, as shown in Figure 4, the central radial flow changes direction and becomes an axial flow again by recompression in the convergence zone of the separation nozzle.
第5図においては37かも導入された新たな空気の主流
が交流熱交換器38に送入され、ここで分離ノズル26
から流出された乾燥熱気流22によって加熱せられる。In FIG. 5, the main stream of fresh air introduced at 37 is fed into the AC heat exchanger 38, where it is passed through the separation nozzle 26.
It is heated by a stream of dry hot air 22 discharged from.
かくして熱交換器38内で加熱せられた主空気流は次い
でダクト39を介してブロワ−4に導入され、乾燥容器
1内に矢印9の如く送り込まれる。乾燥容器lから排出
された湿った空気12の主流は次いで空気力学分離ノズ
ル26に導入され、ここから凝縮物を主体とする分流が
20として分離排出されると共に、乾燥熱気主流22は
交流熱交換器38に送り込まれ外気温近くにまで冷却さ
れ、次いで40にて大気に放出される。第1図示の本発
明実施例と比較すると、第5図示の本発明の変更態様は
熱交換器38を付加した点で異っている。第5図示の如
く、本発明による開放式循環システムにおける処理にあ
っては、エネルギー消費をわずかに増大するのみで乾燥
容器中を通過するガス流を永続的に更新することができ
る。このエネルギー消費の増大は、熱交換器38を付加
したことによる圧力損失に伴うブロワ−4の出力増大に
基因すると共に、一方では主流の送入口37と排出口4
0間における温度差を部分的にカバーするために増加し
なければならないバーナー5により供給されるべき熱量
の付加分によってもたらされるものである。The main air stream thus heated in the heat exchanger 38 is then introduced into the blower 4 via the duct 39 and fed into the drying container 1 as indicated by arrow 9. The main stream of humid air 12 discharged from the drying vessel l is then introduced into an aerodynamic separation nozzle 26 from which a substream mainly consisting of condensate is separated and discharged as 20, and the main stream of dry hot air 22 is subjected to AC heat exchange. It is fed into a vessel 38, cooled to near ambient temperature, and then released to the atmosphere at 40. Compared to the embodiment of the invention shown in FIG. 1, the modified embodiment of the invention shown in FIG. 5 differs in that a heat exchanger 38 is added. As shown in FIG. 5, when processing in an open circulation system according to the invention, the gas flow passing through the drying vessel can be permanently renewed with only a slight increase in energy consumption. This increase in energy consumption is due to an increase in the output of the blower 4 due to pressure loss due to the addition of the heat exchanger 38, as well as an increase in the output of the blower 4 caused by the addition of the heat exchanger 38.
This is caused by the additional amount of heat to be supplied by the burner 5, which has to be increased in order to partially cover the temperature difference between 0 and 0.
第6図示の実施例は湿った空気を乾燥させるための本発
明の応用例を示す、この作用は、円筒室62、切頭円錐
形収束域63、スロート部64及び拡大部65とより成
る軸対称形状ノズルを基本形状とする分離器容器61内
で行なわれる。第61ii!!示の如くこれら構成部材
は、ノズルの軸断面において尖点を構成しないよう相互
に曲線的に連結されている。ノズルに流入する湿った空
気流は概して矢印66の方向に降下せしめられる0円筒
室62に送り込まれた湿気は該室内にて、公知の任意の
型の音波発生器を用いて包囲環67から発生される音響
放射を受け、収束域63の空気流入城における音波先端
面がその幾何学的中心点を狭路部64の極小部の下方の
ノズル軸上に存する球面68を形成するようにされてい
る。The embodiment shown in FIG. 6 shows an application of the invention for drying humid air. This is carried out in a separator vessel 61 whose basic shape is a symmetrical nozzle. No. 61ii! ! As shown, these components are connected to each other in a curved manner so as not to form a cusp in the axial section of the nozzle. The moist air stream entering the nozzle is forced down generally in the direction of arrow 66. Moisture is pumped into cylindrical chamber 62, where it is generated from surrounding ring 67 using any type of sonic generator known in the art. In response to the acoustic radiation, the front surface of the sound wave in the air inflow castle of the convergence zone 63 is made to form a spherical surface 68 whose geometrical center point lies on the nozzle axis below the minimum part of the narrow passage part 64. There is.
流動流体の断熱・準等エントロピーでの拡散が切頭円錐
形収束域63内で起こる。この拡散の安定成分はノズル
61の収束域63の入口部からスロート部64に至る間
の流体断面積の減少によって与えられる。この拡散の振
動成分は、先端波が68から610へと前進する球面状
の音波によって与えられる。Adiabatic, quasi-isentropic diffusion of the flowing fluid occurs within the frustoconical convergence zone 63. This stable component of diffusion is provided by a decrease in the fluid cross-sectional area between the inlet of the convergence zone 63 of the nozzle 61 and the throat 64. The oscillatory component of this diffusion is provided by a spherical acoustic wave whose tip wave advances from 68 to 610.
収束域63内の流動は全て音波球面に垂直でありかつ6
9に位置する焦点に収束される直線をなす、収束域63
内を移動する流体の安定拡散及び振動拡散の組み合わせ
効果により、湿気の導入流に含有される水蒸気の一部が
小滴として凝集される。これら小滴の比重はノズルスロ
ート部64に入り込む湿気の比重よりも約1000倍も
大きいので、該小滴は焦点69に向かって略ね直線状に
流動し、ノズルスロート部64内で交差する脱水空気流
によってわずかに直線流路からそれるのみである。All flows within the convergence zone 63 are perpendicular to the acoustic sphere and 6
Convergence area 63 forming a straight line converging to the focal point located at 9
Due to the combined effect of steady diffusion and oscillatory diffusion of the fluid moving within, a portion of the water vapor contained in the moisture inlet stream condenses into droplets. Since the specific gravity of these droplets is about 1000 times greater than the specific gravity of the moisture entering the nozzle throat 64, the droplets flow generally in a straight line toward the focal point 69 and intersect within the nozzle throat 64. It is only slightly deviated from the straight flow path by the air flow.
これら小滴は次いで、ノズル拡径部65の軸に沿って配
設され、導入円孔断面の中心が焦点69と一致するか或
いはこの点よりも流動方向わずかに下方に位置するもの
である小径の中空円筒収集室611内に収集される。These droplets are then arranged along the axis of the nozzle enlargement 65 and have a small diameter such that the center of the inlet hole cross section coincides with the focal point 69 or is located slightly below this point in the flow direction. is collected in a hollow cylindrical collection chamber 611.
凝集物小滴をノズルスロート部域内にて且くして分離せ
しめた残余のガス流は拡径部65に入り込んで断熱・準
等エントロピー再圧縮を受け、ノズルスロート部にて付
与される慣性エネルギーをエンタルピーに変える。The residual gas flow that separates the agglomerate droplets in the nozzle throat region enters the enlarged diameter section 65 and undergoes adiabatic, quasi-isentropic recompression, absorbing the inertial energy imparted at the nozzle throat. Convert to enthalpy.
第6図示の如く、ノズル61内の流体混合物の分離に要
求される作業エネルギーは実質的に分離ノズル全体を通
じての該流体混合物の圧力差として供給され、音波によ
る放射音響エネルギー量は該作業エネルギーの一部を占
めるに過ぎない。更には、該音響放射の必要エネルギー
量は、包囲環67とノズル上部62内の流体とをつなぐ
音響効果によって前記作業エネルギーから供給するよう
にしてもよい。As shown in Figure 6, the working energy required to separate the fluid mixture within the nozzle 61 is substantially supplied as a pressure difference of the fluid mixture across the separating nozzle, and the amount of acoustic energy radiated by the sound waves is equal to the working energy. It only accounts for a part. Furthermore, the required amount of energy for the acoustic radiation may be provided from the working energy by an acoustic effect connecting the surrounding ring 67 and the fluid in the nozzle top 62.
本発明の一実施例においては、ブロワ−により湿気主流
内に発生する音響放射を利用する。ブロワ−は該主流の
流動圧を増大させる。このような音響放射は任意のブロ
ワ−により下降流としてと同時に上昇流としても放出さ
れる。音響放射は必要に応じて増強し、地点69に位置
する焦点に指向する心的球面波を形成するものとするこ
とができる。或いはまた、この音響放射についてはその
波動先端が主流の流動と逆方向に前進するようにしても
よく、この場合にはノズルの収束域形状と同様に分離ノ
ズルの拡径部形状をも切頭円錐形とすることが必要であ
る。One embodiment of the invention utilizes acoustic radiation generated within the moisture main stream by a blower. A blower increases the flow pressure of the main stream. Such acoustic radiation is emitted by an optional blower both as a downward flow and also as an upward flow. The acoustic radiation may be intensified as necessary to form a mental spherical wave directed to a focal point located at point 69. Alternatively, the wave tip of this acoustic radiation may advance in the direction opposite to the flow of the main flow, and in this case, the shape of the wide diameter part of the separation nozzle is also truncated, similar to the shape of the convergence zone of the nozzle. It is necessary to have a conical shape.
音響放射の波動先端を分離ノズル内にて前進させる場合
も逆に後退させる場合も、そのエネルギーのピークは該
ノズルのスロート部内で付与される。Whether the wave front of the acoustic radiation is advanced or retracted within the separation nozzle, its energy peak is imparted within the throat of the nozzle.
流体圧から音響放射を発生させ或いはブロワ−を用いて
発生させた音響放射を利用する代わりに、場合によって
は必要とされる音響放射を別個独立に、例えば電磁気変
!g!器やサイレン等の音響発生器を用いて生成せしめ
ることができる。即ちこの場合、音響エネルギーを外部
供給源から供給するものである。Instead of generating acoustic radiation from fluid pressure or using acoustic radiation generated using a blower, the possibly required acoustic radiation can be generated separately, for example by electromagnetic variation! g! It can be generated using a sound generator such as a horn or a siren. In this case, the acoustic energy is supplied from an external source.
本発明による方法及び装置を以上、工業的に応用される
乾燥処理について特定の実施例を挙げて説明したが、本
発明の応用はこれらに限定されることなく、何らかの混
合気体中の少なくとも1の組成物を該混合気体から分離
抽出するに際し、該混合気体を断熱・準等エントロピー
拡散せしめこれにより抽出すべき組成物を部分的に凝縮
させ凝縮物として分離する場合に広く応用される。Although the method and apparatus according to the present invention have been described above with reference to specific examples for industrially applied drying treatment, the application of the present invention is not limited thereto. When separating and extracting a composition from the mixed gas, the mixed gas is subjected to adiabatic and quasi-isentropic diffusion, whereby the composition to be extracted is partially condensed and is widely applied to separate as a condensate.
かくして得られた凝縮物の組成は被処理混合気体の組成
に依存する6例えば本発明方法を石炭燃焼の工業ボイラ
ーからの煙気に適用して処理した場合、凝縮物として得
られるのは純水ではなく502 −No・NO2・C0
2等煙気に含有される組成分の一種又は数種の水溶液と
なむ。The composition of the condensate thus obtained depends on the composition of the gas mixture to be treated.6 For example, when the method of the present invention is applied to treat smoke from a coal-burning industrial boiler, the condensate obtained is pure water. Not 502 -No・NO2・C0
It is called an aqueous solution of one or more components contained in secondary smoke.
このことは極めて特徴的であり、凝縮可能な蒸気を処理
し得るのみならず、凝縮困難な気体であってもそれが容
易に凝縮可能な蒸気の凝縮物中に可溶であれば本発明に
よる分離除去処理の対称とし得ることを意味する。この
ような凝縮可能な蒸気は即ち清掃作用ないしは選別作用
を奏することとなる。This is very characteristic, since not only can condensable vapors be treated, but even gases that are difficult to condense can be treated according to the invention if they are soluble in the condensate of easily condensable vapors. This means that it can be used as a target for separation and removal processing. Such condensable steam thus has a cleaning or sorting effect.
担体ガス中の蒸気含有が該担体ガスより分離すべき特定
の気体を抽出するに不充分な場合、或いはその抽出作用
自体が不充分な場合には、分離すべき被処理混合物に対
して処理前に気体及び/又は液体及び/又は固体(小滴
乃至懸濁液中の粒体)状の上記特定の気体に対して清掃
作用ないし選別作用を持ち得る成分を更に添加すること
ができる1例えば二酸化硫1so2は添加された鎖酸に
よって極めて容易に吸着されて蒸気が容易に凝縮され、
水蒸気の凝縮物によて容易に吸着される。かくして30
2が分離抽出され、また任意の公知の手段で分離液を処
理することにより回収し得る。If the vapor content in the carrier gas is insufficient to extract the specific gas to be separated from the carrier gas, or if the extraction action itself is insufficient, the mixture to be separated may be Components capable of having a cleaning or sorting effect on the above-mentioned specific gases in the form of gases and/or liquids and/or solids (droplets or particles in suspension) may be added to the mixture. Sulfur 1so2 is very easily adsorbed by the added chain acid and the vapor is easily condensed,
Easily adsorbed by water vapor condensates. Thus 30
2 can be separated and extracted and recovered by treating the separated liquid by any known means.
第6図示の本発明実施例による方法及び装置によれば、
被処理混合気体の初期圧力と流動中における該混合気体
の瞬間最小圧力との比率は極めて大きなものとなり得る
のでこの実施例の場合に抽出し得る蒸気と気体の領域は
極めて広い、この比率は、拡散の安定成分の圧力比と拡
散の振動成分の圧力比との積に対応する。得られる全体
の圧力比が大であればある程、拡散後に起こるエンタル
ピー低下及びそれに伴う温度下降も著しく、また凝縮に
よる分離効果も大きい。According to the method and apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
Since the ratio between the initial pressure of the gas mixture to be treated and the instantaneous minimum pressure of the gas mixture during flow can be extremely large, the region of steam and gas that can be extracted in this embodiment is extremely wide. It corresponds to the product of the pressure ratio of the stable component of diffusion and the pressure ratio of the oscillating component of diffusion. The greater the overall pressure ratio obtained, the greater the enthalpy drop and accompanying temperature drop that occur after diffusion, and the greater the separation effect due to condensation.
実際、本発明は複合物から任意の液体を抽出することに
応用することができ、如何なる限定をも要しない、この
被処理複合物は数種の化学成分ないし等エントロピー成
分を任意の組成で有する混合物または結合物であって良
い、抽出すべき液体は単一の物質であっても良く、数種
の化学成分ないし等エントロピー成分を任意の組成で有
する混合物または結合物であっても良い、担体ガスは任
意の組成の任意の成分より成るもdであって良い。In fact, the present invention can be applied to the extraction of any liquid from a compound, without any limitation, the compound to be treated having any composition of several chemical or isentropic components. The liquid to be extracted may be a single substance or a mixture or combination of several chemical or isentropic components in any composition; the carrier may be a mixture or a combination; The gas may be composed of any components of any composition.
本発明にあってはその範囲に反しない限り多くの実施態
様を持つことが可能であり、ここに記載し或いは添付図
面に示した事項は全て例示説明であり如何なる意味にお
いても限定的に解釈してはならない。The present invention can have many embodiments without departing from its scope, and all matters described herein or shown in the attached drawings are merely illustrative and should not be construed as limiting in any way. must not.
第1図は本発明を閉塞処理型の工業的乾燥処理に適用す
る場合の一例を示し、w42図は同じく閉塞処理型の変
形例として空気力学分離器を用いて、液体の木の代わり
に水蒸気に富んだ空気−蒸9&混合気体を抽出する場合
を示し、第3図は本発明の一実施例による収束−拡大型
分離ノズルを示し、第4図はこの収束−拡大型分離ノズ
ルの収束部における変形例を示し、第5図は本発明を開
放処理型の工業的乾燥処理に応用する場合の一例を示し
、第6図は空気力学分離器の特別な一実施例を示し、球
面状をなす高周波音波を切頭円錐形収束部内にて拡散流
上に載置せしめ、切頭円錐形拡大部内の拡散部にて流体
圧力回復を図るタイプのものを示す。
特許出願人 ベルゴニュークレールー
ソシエテφアノニム
代理人 弁理士 松岡修平
第1図
3
第6図
手続補正書(自発)
昭和80年5月24日
名称 ベルゴニュークレール伊ソシエテ・国籍 ベルギ
ー国
別紙の通りFigure 1 shows an example in which the present invention is applied to a blockage type industrial drying process, and Figure w42 shows a modification of the blockage process type in which an aerodynamic separator is used to produce water vapor instead of liquid wood. FIG. 3 shows a converging-expanding separation nozzle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a converging part of the converging-expanding separation nozzle. FIG. 5 shows an example of the application of the present invention to an open process industrial drying process, and FIG. 6 shows a special embodiment of an aerodynamic separator, in which a spherical This shows a type in which high-frequency sound waves are placed on a diffusion flow within a truncated cone-shaped convergence section, and fluid pressure is recovered at a diffusion section within the truncated cone-shaped enlarged section. Patent Applicant Bergo Neucleur Société φ Anonym Agent Patent Attorney Shuhei Matsuoka Figure 1 Figure 3 Figure 6 Procedural Amendment (Voluntary) May 24, 1980 Name Bergo Neucleur Italian Société Nationality As per Belgian Country Attachment
Claims (3)
体を気化させ、次いで該気化液体の少なくとも一部な該
担体ガス流から分離させることにより複合物に含有され
る液体の少なくとも一部を抽出するものに於いて、この
分離を可動部を持たない空気力学分離器内で行い、分離
作用に必要な実質的なエネルギー源は、担体ガスを移送
させるための少なくとも−のブロワ−によってもたらさ
れる分離器内全域における該担体ガスの圧力差によって
与えられるものであることを特徴とする。液体抽出方法
。(1) At least a portion of the liquid contained in the composite by vaporizing the liquid in an open or closed circuit in a carrier gas stream and then separating at least a portion of the vaporized liquid from the carrier gas stream. The separation is carried out in an aerodynamic separator with no moving parts, and the substantial energy source required for the separation is provided by at least one blower for transporting the carrier gas. It is characterized in that it is given by the pressure difference of the carrier gas across the entire area inside the separator. Liquid extraction method.
と担体ガスとの混合気を断熱的かつ準等エントロピーに
て加速せしめ、これにより該ノズルのスロート部内に流
体を拡散させつつ高速にて通過せしめて該拡散の結果混
合気から凝縮された液体物質の凝縮物小滴を生成せしめ
、 (b) 該ノズルの軸方向及びノズル壁沿って、かつ該
小滴の流路と交差する箇所に配置された収集手段により
、該ノズルスロート部内の流体から該凝縮物小滴を抽出
せしめ、かつ (C) 担体ガスと残存蒸気とより成る混合気の高速流
を、該ノズルの拡大部にて断熱的かつ準等エントロピー
にて減速せしめる、ものであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の液体抽出方法。(2) The aerodynamic separator (a) accelerates the mixture of seedlings and carrier gas adiabatically and quasi-isentropically at the 1112-level of the Ilv*-expanding nozzle, thereby (b) passing a fluid through the throat of the nozzle at a high velocity while diffusing it so that the diffusion results in condensate droplets of liquid material condensed from the mixture; (b) in the axial direction of the nozzle and along the nozzle wall; and (C) extracting the condensate droplets from the fluid in the nozzle throat by a collection means disposed at a point intersecting the flow path of the droplets; and (C) a mixture of carrier gas and residual vapor; 2. The liquid extraction method according to claim 1, wherein the high-speed flow of the nozzle is adiabatically and quasi-isentropically decelerated in the enlarged portion of the nozzle.
体を気化させ、次いで該気化液体の少なくとも一部を該
担体ガス流から分離させることにより複合物に含有され
る液体の少なくとも一部を抽出するものに於いて、該分
離手段が、 (a) 分離作用に必要な実質的エネルギー源を器内全
域に於ける担体ガスの圧力差によって与える、可動部を
持たない空気力学分離器と、 (b) 該分離器内全域に於ける圧力差に抗して担体ガ
スを移送せしめる少なくとも−のブロワ−と、より成る
ことを特徴とする液体抽出装置。 (0前記空気力学分離器が、 (a) スロート部を有し、蒸気と担体ガスとより成る
混合気を該スロート部内に流体を拡散きせつつ高速にて
通過せしめ、該拡散の結果混合気から凝縮された液体物
質の凝縮物小滴を生成せしめるための収束−拡大型ノズ
ルと、 (b) 該ノズルの軸方向及びノズル壁に沿って、かつ
該小滴の流路と交差する箇所に配設され、該ノズルスロ
ート部内の流体から該凝縮物小滴を断熱的かつ準等エン
トロピーにて抽出収集せしめるための収集手段と、 (C) 該ノズルスロート部から流下する高速流動流体
をノズル拡大部にて断熱的かつ準等エントロピーにて減
速せしめる手段と、より成ることを特徴とする特許請求
の範囲第3項に記載の液体抽出装置。(3) At least a portion of the liquid contained in the composite by vaporizing the liquid in an open or closed circuit in a carrier gas stream and then separating at least a portion of the vaporized liquid from the carrier gas stream. (a) an aerodynamic separator without moving parts in which the substantial energy source required for the separation action is provided by a pressure difference in the carrier gas across the vessel; (b) at least one blower for transporting carrier gas against a pressure difference across the separator. (0) The aerodynamic separator (a) has a throat portion, and allows a mixture consisting of steam and a carrier gas to pass through the throat portion at high speed while diffusing the fluid, and as a result of the diffusion, the mixture is separated from the mixture. a converging-diverging nozzle for producing condensate droplets of condensed liquid material; (b) disposed along the axis of the nozzle and along the nozzle wall and intersecting the flow path of the droplets; (C) collecting means for adiabatically and quasi-isentropically extracting and collecting the condensate droplets from the fluid in the nozzle throat; 4. The liquid extraction device according to claim 3, further comprising means for adiabatic and quasi-isentropic deceleration.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU85336 | 1984-04-25 | ||
| LU85336A LU85336A1 (en) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | EXTRACTION METHOD AND DEVICE |
| LU85708 | 1984-12-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60235603A true JPS60235603A (en) | 1985-11-22 |
Family
ID=19730255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60088456A Pending JPS60235603A (en) | 1984-04-25 | 1985-04-24 | Method and apparatus for extracting liquid from composite orgas/steam mixture |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60235603A (en) |
| LU (1) | LU85336A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LU86156A1 (en) * | 1985-11-12 | 1987-06-26 | Xrg Systems | METHOD AND DEVICE FOR EXTRACTING LIQUIDS FROM AGGREGATE AND VAPOR GAS MIXTURES |
-
1984
- 1984-04-25 LU LU85336A patent/LU85336A1/en unknown
-
1985
- 1985-04-24 JP JP60088456A patent/JPS60235603A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LU85336A1 (en) | 1985-11-27 |
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