Элемент насадки тепломассообменного аппарата Советский патент 1984 года по МПК B01D53/20 

Изобретение относится к конструк тивным элементам, применяемым в тепломассообменных аппаратах, преимущественно в градирнях и охладител испарительного типа. Известен-теплообменник, включающий насадочные элементы, которые представляют собой волнообразные теплопередающие поверхности с выступами, расположенными с одинаковы ми интервалами в вогнутых участках. Эти выступы перпендикулярны направлению потока теплоносителя Cl Известно устройство для пропуска газа и вступающей с ним в контакт жидкости через ячеистую структуру, составленную из слоев, имеющих волнистую поверхность. На боковых сторонах волн периодически расположены прорези с наклонными язычками. Выступы и язычки позволяют турбу лизировать ламинарный подслой потока теплоносителя (жидкостной пленки ), что обеспечивает рост интенсив ности процессов переноса 2. . Недостатком этих устройств является расположение выступов и язычков только в вогнутых или на боковы участках поверхностей, так как турбулизируется только часть равномерно текущей по поверхности пленки (локальная турбулизация ). Известен элемент насадки аппарата, представляющий собой гофрированный лист фольги пластмассы с регулярной шероховатостью в виде вспомогательного рифления, собранны с другими листами в пакет. По длине стенок разнесены выступы и выемки, сгруппированные, парами и чередующие ся с плоскими участками; Выемки одной стенки расположены напротив . выемок соседней стенки, ансшогично расположены и выступы. Таким образо канал имеет периодические сужения и расширения для интенсификгщии тепло обмена Сз 3. Однако, так как выемки и выступы расположены только в .средней части боковых стенок каналов, образовываются застойные зоны на вогнутой стороне вершин основного рифа. Периодическое сужение канала при водит к периодическому дросселирова нию, т.е. интенсификация теплообмен достигается дополнительной затратой энергии. Таким образом, применение данной гофрированной вставки не обеспечивает интенсификацию теплооб мена при минимальном росте энергозатрат. Целью изобретения является обесп чение интенсификации процессов теп ломассопереноса путем устранения застойных зон.. Указанная цель достигается тем, что элемент насадки, представляющий собой гофрированный лист металличес tiofi фольги или пластмассы, собираемый с другими листами в насадочный пакет, имеет регулярную шероховатость выполненную в виде рифления с переменной высотой, плавно изменяющейся ПОобразующей гофра, причем высота рифления на вершине гофра в 1,4-1,8 раза меньше, чем на его боковых сторонах, а шаг рифа превышает его среднюю высоту в 10-15 раз. На фиг. 1 представлен элемент насадки тепломассообменного аппарата; на фиг. 2 - геометрия насадочной поверхности. Элемент включает основной гофр 1, вспомогательный риф 2, гладкий участок 3. . На фиг. 2 обозначены высота И и шаг Т гофра, минимальнаяli и максимальнаяЬ,у,о(ксвысоты рифа, Т. Элемент насадки тепломассообменного аппарата (двухфазный поток) работает -следукицим образом. Жидкость орошает верхний торец элемента (а значит, и всей насгщки, если рассматривать работу аппарата в целом) и гравитационно стекает тонкой пленкой по поверхности элемента. Пройдя гладкий участок 3, пленка попадает на шероховатый участок (вспомогательный риф 2), где происходит ее перемешивание и локальная турбулизация, что снижает термическое (диффузионное) сопротивление пленки, а также увеличивается эффективная межфазная поверхность за счет обновления поверхности. Пленка турбулизуется на боковых сторонах основного рифа и на его вериине, что исключает возможность образования застойных зон на вогнутой стороне вершин основного рифа. Этот процесс систематически повторяется, так как шероховатость выполнена регулярной. Геометрические параметры (шаг и высота) вспомогательного рифления выбираются в зависимости от свойств орошающей жидкости (вязкость, поверхностное Натяжение и т.д.),от свойств материала элемента (угол смачивания), а также в зависимости от схемы контактирования потоков жидкости и газа (противоток, прямоток, поперечный ток) с целью максимальной ..интенсификации процесса тепломассопереноса. Вспомогательное рифление турбулизи рует только жидкостную пленку (двухфазный поток) или ламинарный подслой (однофазный поток) и не создает допсхпнительное гидравлическое сопроти лёние. Таким образом, вспомогательное рифление позволяет обеспечить опережающий рост интенсивности процессов обмена по отношению к росту энергозатрат на осуществление процессов. Например, использование в качестве насадочных элементов вентиляторных градирен предлагаемого элемента тепломассообменного аппарата позволило интенсифицировать процесс испарительного охлаждения воды (т.е. увеличить коэффициенты переноса) на 20% по сравнению с насадками, при меняекыми в типовых градирнях ГПВ. Такая замена улучшает массогабаритные характеристики градирен. Например, при замене насадочной части градирни ГПВ-40М насадкой из алюмини евой фольги согласно и.зобретению вес аппарата при такой же производительности уменьшается на 45 кг. Насадка из алюминиевой фольги характеризуется меньшим гидравлическим

сопротивлением, что уменьшает за траты энергии на осуществление процесса в 1,5 раза.

Приведенные данные получены при испытаниях аппаратов с насадкой, имеющей следующие геометрические характеристики (фиг. 2) : высота гофра Н 3,5 мм, шаг гофра равен шагу рифления Т 10 мм, средняя высота рифления ,8 мм (Ь„„„

0,6 мм; 1ма1сс результаты подходят под выбранные

СООТНСХДеНИЯ -. 1,4 -т 1,8,

Ф мин а -с- 10-15.

Ср

ЭЛЕМЕНТ НАСАДКИ ТЕПЛОМАССООБМЕННОГО АППАРАТА, представляющий собой гофрированный лист eтaллической фольги или пластмассы с регулярной шероховатостью в виде вспомогательного рифления, собранный с другими листами в пакет, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса тепломассопереноса путем ликвидации застойных зон, рифление выполнено с переменной высотой, плавно изменяющейся по образующей гофра, причем высота рифления на вершине гофра в 1,4-1,8 раза меньше, чем на его боковых сторонах, а шаг рифа превышает его среднюю высоту в 10-15 раз. te/ 00 4