Насадка Советский патент 1984 года по МПК B01D53/20 B01D11/04 

фиг. 1 Изобретение относится к контакт ным устройствам для проведения процессов массо-теплообмена в центробе ных и гравитационных аппаратах и химических реакторах, . .. Известна насадка, выполненная в виде одноосных гипоциклоидных тел, расположеннь1х рядами в шахматном по рядке относительно друг друга Однако известную насадку невозмо но применить при проведении экзб(эндо термических пpoцedcoв, требующих подвода (отвода) тепла, без непосредственного контакта с взаимодействующими фазами. Следовательно, снижается область применения данной насадки.. Указанные недостатки .обусловлены тем, что в известной насадке отсутствуют полости для подвода теплоносителя(хладагента) в контактную зону аппарата.. Цель изобретения - интенсификаци процесса.. Поставленная цель достигается те что в насадке, выполненной в виде одноосных гипоциклоидных тел, распо ложенных рядами в шахматном порядке относительно друг друга, выпуклая сторона гипоциклоидного тела выпол- нена ступенчатой. Целесообразно, чтобы ступени выпуклой стороны были вьтолнены в виде жалюзей, а вогнутые стороны перфорированы. Кроме того. Целесообразно, чтобы ступени выпуклой стороны были выпол нены в виде рифлений. Целесообразно, чтобы гипоциклоид ные тела были выполнены полыми. Кроме того, целесообразно, чтобы профиль гипоциклоидного тела KHQJI сферическую форму. Целесообразно, чтобы.профиль гипоциклоидного тела имел коническую форму. Кроме того, целесообразно, чтобы профиль гипоциклоидного тела имел эллипсоидную форму. Целесообразно, чтобы профиль гипоциклоидного тела имел форму тора. .Размещение насадки в аппарате: гипоциклоидные тела расположены радиалЬно относительно оси ротора с образующей гипоциклоидного тела, параллельной оси ротора, а диаметры описанных окружностей гипоциклоидных тел каждого ряда изменяются по радиусу аппарата согласно отношения в случае применения в центробежном аппарате : гипоциклоидные тела собраны в пакеты и установлены горизонтально или под углом, причем каждый следуй 1 щий пакет повернут относительно предыдущего на 90° - в случае примене.ния в гравитационньЬс аппаратах. Как в случае применения насадки в центробежном ,так и,в гравитационномаппарате, гилоциклоидные тела в насадочной зоне аппарата ориентированы таким образом, чтобы выпуклая сторона (ветвь) гипоциклоидно1о тела была обращена к вектору скорости дисперсной фазы. Ориентация гипоциклоидных тел в насадочной зоне аппарата указанным образом и выполнение выпуклой стороны (ветви ) гицоциклоидногр тела ступен- чатыми ,жалюзийными или рифлеными позволяет оптимальным образом использовать зффект многократного обновле- ния поверхности за счет разрушения пленки жидкости, движущейся по выпуклой поверхности гипоциклоидного т.ела с последующим диспергированием.и . редиспергированием капель. Выполнение гипоциклоидньпс Тел полыми позвояет использовать их при проведении экзо(эндо)термических процессов с подключением блоков к коллекторам для одачи хладагента (теплоносителя) в полость гипоциклоидного тела. На фиг.1 изображено гипоциклоидное тело, выполненное полым на . фиг.2 - то же, выцуклая сторона (ветвь) выполнена рифленой (канавки могут/быть .выполнень различного профиля и фЬрмы);на -фиг.З -г то ,выпуклая сторона (ветвь ) выполнена ступенча ой на фиг.4 - то же,- выпуклая сторона (ветвь) выполнена жалюзийной, а вогнутые стороны (ветви) перфорированными; на фиг.З - то же, в пла- не и диаметр описанной окружности) на фиг.6 и 7 - различные варианты ориентации гипоциклоидного тела по отношению к вектору скорости (И) дисперсной фазы-, на фиг.В. - гидродинамическая картина в аппарате, для случая, когда насадочная часть ап парата заполнена гипоциклоидными телами, у которых выпуклая сторона (ветвь) выполнена жалюзийной, а вогнутая сторона (ветви) перфорированной; на фиг.9 - вариант компоновки 311 гиггоциклоидных тел в пакет, предназначенный для установки в гравитацион ные аппараты; на фиг.10 - вариант размещения гипоциклоидных тел в наса дочной части центробежного аппарата, вид в плане; на фиг.11 - профиль одноосного сферичного гипоциклоидного тела; на фиг.12 - профиль одноосного коническогогипоциклоидного тела; на фиг.13 - профиль одноосного эллипсоидального гипоциклоидного тела; на фиг.14 - 16 - профили одноосного гипоциклоидного тела в виде тора; на фиг.14 - плоского кругового тора; на фиг.15 - сферически-кругового тора; на фиг.16.- коническикругового тора. . Насадка выполнена из .набора одноосных гипоциклоидных тел, расположенных с зазором, зазоры между элементами одного ряда расположены по .отношению к тем же зазорам соседнего ряда в шахматном порядке. Гйпоциклоидное тело представляет собой гипоциклоиду с тремя ветвями, описываемую урарнениями: (2cos4H-cos24) (2sin«-sin2 ) (2) . . где Г - радиус окружности, tf - угол. При этом выпуклая сторона 1 (ветв может быть выполнена ступенчатой, Ж9ЛЮЗИЙНОЙ или рифленой, с нанесет нием канавок различного профиля ц формы. Гипоциклоидные тела могут быт выполнены полыми, а при выполнении выпуклой стороны (ветви) жалюзийной, вогнутые стороны 2 (ветви) могут быть выполнены перфорированными. Работу насадки рассмотрим для слу чая, когда выпуклая сторона 1 (ветвь гипоциклоидного тела выполнена жалюзийной, а вогнутая сторона 2 (ветви) - перфорироваиной (фиг.4 и 8). Пря противоточном движении фаз капли дисперсной фазы под действием массовых сил, двигаясь в иасадочной зоне аппарата, достигают выпуклой (жалюзийной ) поверхности гипоциклойднЬго тела, ударившись о нее, разрушаются и в виде пленки дисперсная фаза течет по жалюзийной (выпуклой) поверхности. Достигнув кромки первого ряда жалюзи, пленка срывается с него, разрушаясь с образованием новых капель, которые своем движении дос тигают следующего ( по ходу движения) жалюзи, и далее весь процесс повторяется. Таким образом, при движении пожа люзийным поверхностям гипоциклоидных тел и в целом в насадочной части аппарата происходит многократное обновление поверхности за счет бесконечного числа актов дробления и коалесценции капель дисперсной фазы. Сплошная фаза, двигаясь противотоком К дисперсной, равномерно распределяется в насадочной зоне аппарата. Благодаря хорошей обтекаемости гипоциклоидных. тел со стороны сплошной фазы и наличию перфораций на вогнутых поверхностях последних, сплошная фаза, свободно обтекая гипоциклоидныетела, через перфорации поступает внутрь гипоциклоидного тела, достигнув жалюзийной поверхности, сплошная фаза через щели в виде струй вытекает из последней, интенсивно взаимодействуя с дисперсной фазой. Таким образом, при противоточном движении фаз в насадочной зоне аппарата осуществляется интенсивное взаимодействие фаз, сопровождаемое многократным , систематическим процессом обновления межфазной поверхности, выражающееся через бесконечное число актов разрушеиия и образования капель. Все это интенсифицирует процессы, происходящие в апшарате. Был изготовлен Лабораторный вариант предлагаемой насадки, выпол- ненной из набора одноосных гипоцик- лоидных тел, расположенных с зазором, зазоры между элементами одного ряда расположены по отношению к тем же зазорам соседнего ряда в шахматном порядке, которая проверялась для случая, когда выпуклая сторона (ветвь) гипоциклоидного тела выполнена жалюзийиой, а вогнутые стороны ветви перфорированными. Данной насадкой была заполнена насадочная зона центробежного экстрактора диаметром 350 мм. Исследования проводились на системе керосин-фенол-вода (извлечение фенола из керосина водой) при объемном соотношении тяжелой фазы к.легкойЙд/бу. 3/1 и числе оборотов ротора об/мин. Исследования показали, что эффективность массобмена (степень извлечения фенола ) по отношению к прототипу возрастает.на 48-56%. Использование изобретения позволяет интенсифицировать процесс

51128968

увеличить интенсивность массобмена , витациоиных аппаратах, и волнообраэиа 48-56% по сравнению с известны- ная насадка - в центробежных экстракми насадками (кольца Рашига - широко торах} позволяет интенсифицировать применяемыми в промышленности в гра- процесс массообмена.

5 . ; 2 Cft/fou/ cftt фаза

ф ducaepcffcftt фауа лллллл /f effovHOf fff ftfttt

., ffue-d

1. НАСАДКА, выполненная в виде одноосных гипоциклоидных тел, расположенных рядами в шахматном порядке относительно друг друга, о т л и.ч a ю щ a яся тем, что, с цепью интенсификации процесса, выпуклая сторона гипоциклоидного тела выполнена ступенчатой. 2. Насадка по -п. 1 ,о т л и ч a ю щ a я с я тем, что ступени выпуклой стороны выполнены в виде жалюзей, a вогнутые стороны перфорированы.3.Насадка по п.1, отличаю щ a я с я тем, что ступени вьтуклой стороны выполнены в виде рифлений. 4.Насадка по п.1, о т л и ч a ю щ a я с я тем, что гипоциклоидное тело выполнено полым. 5.Насадка по п.1, от л и ч ающ a я с я тем, что профиль гипоцик.лоидного тела имеет сферическую форму. 6.Насадка по п.1, о т ли ч a ющаясятем, что профиль гипоциклоидного тела имеет коническую форS му. 7.Насадка по п.1, о т ли ч a щ a я с я тем, что профиль гипоциклоидного тела имеет эллипсоидную форму. 8.Насадка поп.1, отличацщ a я с я тем, что профиль гипоциклоидного тела имеет форму тора.

t V J f % -T t-. ,

A/--- t

V . -.- . Л/ . . . jIl.nXvUlA

.. т

,

/

iV

-. M.

. 10

фиг. 11

Фиг. 11

Фиг /3

Фие. /4

Фиг. 1

. /ff