Насадка для тепломассообменного аппарата Советский патент 1984 года по МПК B01D53/20 

Изобретение относится к подвижны (взвешенной, псевдоожиженной) насад кам для тепломассообменной и реакционной аппаратурам и может быть ис пользовано в химической, нефтехимич кой, пищевой и других отраслях промьшшенности при осуществлении процессов абсорбции, ректификации, кон тактного теплообмена, а также химических реакций. Известна насадка, имеющая на поверхности выступы, которые способст вуют очистке стенок и отверстий опо ных решеток от налипаний.Насадка мо жет работать как под вакуумом, так под давлением DJ . Указанная насадка характеризуется недостаточной интенсивностью поперечной турбулнзации контактирующих потоков. Наиболее близкой к предлагаемой является насадка, представляющая собой полый шар, выполненный с локальным утолщением со стороны внутренней поверхности. Смещенное относительно геометрического центра наружной поверхности расположение центра тяжести насадки способствует устойчивому положению ее, повьппает равномерность распределения шаров и снижает гидравлическое сопротивление 2 . Недостатки известного устройства - сложность изготовления, невозможность работы под вакуумом или давлением, недостаточно интенсивная поперечная турбулизация газожидкостного потока и, как следствие, возможность байпасного проскока фаз Цель изобретения - обеспечение возможности работы насадки под ваку умом или давлением, увеличение производительности и повьппение интенсификации процесса путем обеспечения поперечной турбулизации газожидкостного потока и повьппение степени дисперсности жидкой фазы. Указанная цель достигается тем, что насадка в виде тела замкнутой формы с элементом для смещения цент ра тяжести и стабилизаторами вьшол- кена сплошной, элемент выполнен из материала с более высокой плотность чем тело, а стабилизатор размещен с стороны, противоположной смещенному центру тяжести. Целесообразно стабилизатор выпол нять гофрированным, его кромку - зу чатой, вершины зубцов - поочередно 7632 отгибая в разные стороны, а тело насадки - цилиндрической или призматической формы. На фиг.1 показана насадка шаровой формы с аэродинамическим стабилизатором; на фиг.2 - то же, цилиндрической формы с аэродинамическим стабилизатором на фиг.З - телЬ насадки в форме прямоугольной призмы, на фиг.4 - то же, в форме треугольной призмы на фиг.5 - то же, в форме ромбической призмы; на фиг.6 расположение зубцов стабилизатора; на фиг.7 - выполнение стабилизатора гофрированным. Насадка представляет собой сплошное тело призматической, цилиндрической или шаровой формы (фиг.1) со стабилизатором 1 и помещенным внутрь него ближе к поверхности или прикрепленного к наружной поверхности элемента 2 более высокой плотности,чем основное тело насадки. Исполнение насадки призматической или цилиндрической формы позволит повысить интенсивность турбулизации газожидкостного потока за счет возникновения, в этом случае, дополнительной силы, усиливающей поперечные колебания насадки - силы Кармана, обусловливаемой образованием чередующихся вихрей за телом насадки с разных сторон крыла. В случае шаровой формы сила Кармана не возникает (образуются одиночные тороидальные вихри) и насадка колеблется только за счет пульсации давления турбулентного газового потока. Для повьш1ения степени турбулизации контактирующих потоков верхняя кромка стабилизатора насадки может быть выполнена зубчатой, а вершины зубцов поочередно отогнуты в разные стороны. Поверхность крыла может быть вьтолнена гофрированной, что обеспечит увез кченме площади восприятия пульсаций давления и таким образом усилит колебательный эффект насадки. Насадка работает следующим образом. При взвешивании насадка, равномерно распределяясь по сечению аппарата, интенсивно колеблется относительно смещенного центра тяжести. Это приводит к интенсивной поперечной турбулизации газожидкостного потока и повьш1ает степень дисперсности жидкой фазы, что обеспечивает интенсификацию процесса массопередачи.Кроме того, поперечные колебания стабилизатора насадки способствуют сепарации брызг, что позволяет увеличить линейную скорость газовой фазы. Исполнение верхней кромки стабилизатора зубчатой приводит к дополнительному дроблению газожидкостного потока на зубцах, что повышает степень поперечной турбулизации и поверхность контакта фаз. Гофрированна поверхность стабилизатора увеличивает плрщадь восприятия пульсаций давления . .

Применение предлагаемой насадки позволяет интенсифицировать процесс массопередачи благодаря поперечной 1турбулизации контактирующих потоков и увеличению степени дисперсности жидкой фазы, что соответственно снижает возможность прорывов и проскоков фаз без контакта и увеличивает П.К.Ф.,а также позволяет повысить сепарационные возможности взвешенного слоя насадки и тем самым увеличить производительность аппарата по газовой фазе.

Лабораторные испытания показали, что предлагаемая насадка уменьшает

нежелательное продольное перемешивание жидкой фазы. Так, например, если для модели аппарата со взвешенной шаровой насадкой (базовый объект) коэффициент продольного перемешивания Е составил 80-160 , то при использовании предлагаемой насадки в аналогичных условиях всего 50-80 , что свидетельствует об увеличении движущей силы процес са и, следовательно, зффективности массообмена. .

Предельная скорость газового пото ка без интенсивного брызгоуноса по сравнению с базовым объектом увеличена с 4 до 4,7 м/с, что соответствует увеличению пропускной способности по газу на 12%.

Использование предлагаемой наседки обеспечит повьш1ение производительности единицы аппаратурного объема, что приведет к уменьшению размеров колонной аппаратуры, т.е. к снижению расхода металла, производственных помещений, повышению производительности труда обслуживающего персонала..

1. НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННОГО АППАРАТА с псевдоожиженным слоем, выполненная в виде тела замкнутой формы с элементом для смещения центра тяжести и стабилизатором, расположенным с внешней стороны насадки отличающаяся тем. что. с целью обеспечения возможности работы пол вакуумом или давлением и повышения интенсификации путем обеспечения поперечной турбулизации газожидкостного потока и повышения степени дисперсности жидкой фазы, тело выполнено сплошным, элемент выполнен из материала с более высоко плотностью, чем тело, а стабилизатор размещен со стороны, противоположной смещенному центру тяжести. 2.Насадка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность стабилизатора выполнена гофрированной. 3.Насадка по пп. 1 и.2, отличающаяся тем, что кромка стабилизатора выполнена зубчатой, а вершины зубцов поочередно отогнуты в разные стороны. (Л 4.Насадка по пп. 1-3, отлис чающаяся тем, что тело выполнено цилиндрической формы. 5.Насадка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что тело выполнено призматической формы. о 00 00 ч 0). СО