Секция регулярной насадки для тепломассообменного аппарата Российский патент 2023 года по МПК B01J19/32 

Изобретение предназначено для применения в тепломассообменных аппаратах.

Известна регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов (патент на ИЗ RU №2411079 от 29.06.2009 г.), выполненная в виде сетчатой двухслойной зигзагообразной полосы, при этом сетчатая двухслойная полоса выполнена в виде сетчатого рукава, вязаного кулирной гладью из проволоки.

Поверхность сетчатой двухслойной зигзагообразной полосы расположена по направлению газового потока.

Диаметр проволоки сетки находится в следующем соотношении с основными геометрическими параметрами кулирной глади: где d - диаметр проволоки; А - петельный шаг, равный 7-9 мм; В - высота петельного ряда, равная 6-8 мм; М - коэффициент, находящийся в пределах от 32,5 до 85.

Число зигзагов на 1 м длины слоя насадки составляет 155÷165.

Угол, образуемый в местах сгиба полосы, находится в пределах 1°÷3°.

Недостаток данной регулярной насадки - недостаточная механическая прочность насадки, возможность деформации при расположении в два или более слоя из-за отсутствия в ней силовых элементов. При применении в один слой - недостаточная площадь поверхности, для обеспечения достаточной для промышленного применения поверхности контакта фаз - низкий коэффициент массопередачи.

Известна регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов (патент на ИЗ RU №2480273 от 30.12.2010 г.), выполненная в виде секций, установленных в несколько ярусов по высоте аппарата, собранных из параллельно уложенных в ряды наклонных пластин, расположенных в шахматном порядке, при этом каждые две пластины соединены посредством стержня с образованием V-образного элемента, а поверхность каждой пластины выполнена из держащих форму лавсановых мононитей в виде сетки, причем острая кромка профиля ориентирована навстречу газовому потоку, а концы пластин навстречу потоку жидкости, пластины в соседних по высоте рядах расположены со смещением друг относительно друга по горизонтали на величину, равную 0,1-1,0 ширины элемента насадки, а шаг элементов насадки в каждом ряду равен 1,0-2,0 ширины элемента насадки, при этом высота элемента насадки составляет 2,0-5,0 ширины элемента насадки.

Элементы насадки секции в аппарате прямоугольного сечения расположены под углом 90° относительно элементов насадки в соседних секциях.

Элементы насадки в каждом ярусе аппарата круглого сечения образуют восьмилепестковую конструкцию.

Элементы насадки в аппаратах круглого сечения в соседних по высоте ярусах смещены относительно друг друга на величину, равную 10° - 40°.

Недостаток данной регулярной насадки - при применении в круглых аппаратах, при использовании восьмилепестковой конструкции, в каждом ряде объем, не занятый насадкой, не используется в процессе массообмена, что увеличивает общий объем, габаритные размеры и материалоемкость технологического аппарата.

Известна регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов (патент на ИЗ RU №2480274 от 30.12.2010 г., прототип), выполненная в виде секций, установленных в несколько ярусов по высоте аппарата, собранных из параллельно уложенных в ряды каплевидных элементов, при этом концы каплевидного элемента в острой кромке профиля соединены посредством стержня, а поверхность каплевидных элементов выполнена из лавсановых мононитей в виде сетки, причем закругленная кромка профиля ориентирована навстречу газовому потоку, а острая кромка - навстречу потоку жидкости, угол атаки указанных элементов по отношению к газовому потоку находится в пределах от 0° до 20°, элементы расположены в шахматном порядке, при этом их ориентация в соседних рядах по высоте аппарата выполнена с противоположным наклоном относительно друг друга и со смещением по горизонтали на величину, равную 1,0-3,0 ширины элемента насадки, а шаг элементов в каждом ряду равен 1,5-3,5 ширины элемента насадки, причем высота элемента составляет 4,0-8,0 ширины элемента насадки.

Элементы насадки секции в аппарате прямоугольного сечения расположены под углом 90° относительно элементов насадки в соседних секциях.

Элементы насадки в каждом ярусе аппарата круглого сечения образуют восьмилепестковую конструкцию.

Элементы насадки в аппаратах круглого сечения в соседних по высоте ярусах смещены относительно друг друга на величину, равную 10° - 40°.

Недостаток известной конструкции - пониженный удельный коэффициент массопередачи; пониженная технологичность изготовления; при применении в круглых аппаратах, при использовании восьмилепестковой конструкции, в каждом ряде объем, не занятый насадкой, не используется в процессе массообмена, что увеличивает общий объем, габаритные размеры и материалоемкость технологического аппарата.

Техническая задача, решаемая изобретением - повышение удельного коэффициента массопередачи.

Техническая задача решена в конструкции секции регулярной насадки для тепломассообменного аппарата, имеющая каркас, закрепленные в каркасе сетчатые элементы, выполненные из нитей, установленные под углом к газовому потоку, при заданном расстоянии между сетчатыми элементами в каждом ряду, при высоте сетчатого элемента, зависящей от диаметра каркаса, при этом каркас секции имеет сетчатую структуру, а сетчатые элементы являются плоскими, изготовлены из композиционного материала или сплава и имеют ячейки в форме четырехугольника размером, выбираемым из интервала: 2,5÷5×2,5÷5 мм, установлены под углом к газовому потоку, выбираемым из интервала 21°÷30°.

Достижение технической задачи, - повышение удельного коэффициента массопередачи, - обеспечивается за счет следующей совокупности отличительных признаков: каркас секции имеет сетчатую структуру, а сетчатые элементы являются плоскими, изготовлены из композиционного материала или сплава и имеют ячейки в форме четырехугольника размером, выбираемым из интервала: 2,5÷5×2,5÷5 мм, установлены под углом к газовому потоку, выбираемым из интервала 21°÷30°.

Данная совокупность отличительных признаков секции регулярной насадки не найдена в процессе патентно-информационного поиска, следовательно, конструкция соответствует критерию «новизна». Она также не следует из уровня техники, следовательно, конструкция соответствует критерию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 показана трехмерная конструкция секции регулярной насадки.

На фиг. 2а, 2b, 2с - сетчатые элементы с ромбической, квадратной и прямоугольной ячейками.

Секция регулярной насадки для тепломассообменного аппарата (фиг. 1) имеет каркас 1, закрепленные в каркасе 1 сетчатые элементы 2 (фиг. 2а, 2b, 2с) из нитей 3, установленные под углом α к газовому потоку, расстояние между сетчатыми элементами 2 в каждом ряду вычисляется как произведение высоты сетчатого элемента 2, на тангенс угла наклона сетчатых элементов 2, при этом: каркас 1 секции имеет сетчатую структуру; сетчатые элементы 2 являются плоскими, изготовлены из композиционного материала и имеют ячейки 4 в форме ромба (фиг. 2а), квадрата (фиг. 2b) или прямоугольника (фиг. 2с) размером ячейки 4, выбираемым из интервала: 2,5÷5×2,5÷5 мм, установлены под углом к газовому потоку, выбираемым из интервала 21°÷30°.

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам. Раскрыта секция регулярной насадки, которая имеет каркас, закрепленные в каркасе сетчатые элементы, выполненные из нитей, установленные под углом к газовому потоку. Расстояние между сетчатыми элементами в каждом ряду вычисляется как произведение высоты сетчатого элемента на тангенс угла наклона сетчатых элементов. При этом каркас секции имеет сетчатую структуру. Сетчатые элементы являются плоскими, изготовлены из композиционного материала, имеют ячейки в форме четырехугольника размером, выбираемым из интервала: 2,5÷5×2,5÷5 мм, и установлены под углом к газовому потоку, выбираемым из интервала 21°÷30°. Техническим результатом является повышение удельного коэффициента массопередачи. 4 ил.

Секция регулярной насадки для тепломассообменного аппарата, имеющая каркас, закрепленные в каркасе сетчатые элементы, выполненные из нитей, установленные под углом к газовому потоку, расстояние между сетчатыми элементами в каждом ряду вычисляется как произведение высоты сетчатого элемента на тангенс угла наклона сетчатых элементов, отличающаяся тем, что каркас секции имеет сетчатую структуру, а сетчатые элементы являются плоскими, изготовлены из композиционного материала, имеют ячейки в форме четырехугольника размером, выбираемым из интервала: 2,5÷5×2,5÷5 мм, и установлены под углом к газовому потоку, выбираемым из интервала 21°÷30°.