[发明专利]一种气液交换装置及气液交换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液交换装置及采用该装置进行气液交换的方法，属于气液交换技术领域。

背景技术

气液交换是工业生产的一项常用技术，气液交换的充分性、能耗大小、结构合理性都是衡量气液交换技术全面性的重要指标。目前常用的气液交换技术主要有喷淋交换技术、冲击交换技术、离心交换技术、绕流交换技术、文丘里管交换技术等。

其中，喷淋交换技术是指将液体通过喷淋设备得以充分、均匀的释放，在液体释放过程中，携带有尘粒的气体经过液体喷洒区域，与液体进行气液交换，从而将气体中的尘粒交换到液体内并排出，实现对气体的净化。该气液交换技术由于气液交换接触时间很短，所以交换效果有限，而且设置喷淋装置需要进一步占据空间，从整体上看该气液交换装置的体积大、结构复杂。

冲击交换技术，主要利用的是气体进入气液交换装置中的速度，其要求气体在进入气液交换装置后具有足够的速度可以冲击液面，从而使气体进入液体内与液体进行充分的气液交换，对气体进行净化。由于该交换技术对于气体的动力性有比较高的要求，所以实现该气液交换的能耗较大。

离心交换技术，由动力装置连接一筒体旋转，筒体内部装有轴向导液装置，使液体能自动吸入到筒体中，筒体的上部周面有出液孔，使吸入的液体通过出液孔喷射到气体中，与气体进行传递交换。离心交换装置需要由动力装置保持筒体的旋转，所以实现该气液交换的能耗同样较大。

绕流交换技术，对于气液交换装置的设置有一定的要求，即在该装置内部需要设置多个挡板，所述多个挡板之间分别形成多个气体流动通道，从而使得气体可以在上述气体流动通道中迂回运动，在迂回的过程中，气体通过对液面的冲击来实现气液交换。在对液面进行冲击实现交换的过程中，随着迂回的不断进行，气体的动力性越来越低，气体流动速度明显降低，这样没有动力性的气体在绕流至液面时无法对液面形成冲击，所以在很大程度上影响了气液交换的效果。

文丘里管交换技术，从实现文丘里管交换技术的气液交换装置的结构上来看由收缩管、喉管和扩大管组成，文丘里管气液交换原理是，沿气流的流动方向，含尘气体首先进入收缩管，气体流速沿管逐渐增大，水从喉管处喷发，被高速气流撞击而雾化，此时气体穿过被喷发的液滴和被雾化的液滴，在穿过的过程中，气体中的尘粒与液滴接触而被润滑，气体进入扩大管后流速逐渐减小，经润滑后的尘粒极易粘合成为较大的颗粒而更易被去除。文丘里管气液交换是一个通过超音速作用原理实现液体激发达到气液交换目的的方法，也正是由于其超音速作用原理，所以文丘里管气液交换的噪声很大，而且必须在经过收缩管对气体进行逐渐压缩后才可以利用喉管实现液体的喷发，实现气液交换，因此，文丘里喉两端必须维持一个非常高的压差，一般在数万帕，能耗水平远远高于目前常用的各种交换技术，使用范围十分有限。

但是，从前述衡量气液交换技术全面性的重要指标来看，上述传统的气液交换技术普遍存在能耗大、体积大、结构复杂、气液交换效果差的缺陷。

相对于上述传统气液交换技术而言，本申请人发明了一种基于气体节流的气液交换装置（见图1），所述气液交换装置包括一个注有液体的腔室1，所述腔室1具有进气口2和出气口3；所述气液交换腔室为直形腔室，且内部固定设置一个节流板4，所述节流板4的下沿与所述节流板4所在气液交换腔室的液面5之间形成高度为H的通道；所述高度H为20－200mm，气体流量强度为2000－10000m³/ h/m。上述气液交换装置的工作原理是（见图2）：气体经进气口2进入所述腔室内部，进气口2一侧的压强为P1，之后经出气口3将经气液交换后的气体排出，在出气口3一侧的压强为P2，P2<P1。由于气体压差的存在，出气口3一侧会形成一个曲线的过渡液面，液面高度差为h。气流通过通道时，由于节流板4的节流作用，流速急剧增大，并沿过渡液面急剧地变换方向，完成一次气液交换。

上述气液交换装置通过节流板的设置，实现节流交换，大大降低了气液交换的能耗，但是该气液交换装置中，仅仅在气液交换腔室内设置节流板4，通过节流板4的节流作用实现气体在经过节流板4后的瞬间快速激发，同时带动液体激发，从而实现气液交换；也正是由于上述节流作用，使得气体带动液体的激发是一个极其快速的过程，从而降低了气体和液体进行充分接触和交换的时间，使得气液交换效率降低；另外，也由于在上述节流板4的节流作用下形成的对气体的激发是一个非常迅速的过程，降低了单位时间内进行气液交换的气体的量，从而使得气体和液体的接触更加不充分，进而使得气液交换的效率进一步降低。

发明内容