Аппарат для проведения тепломассообменных процессов Советский патент 1986 года по МПК B01D3/30 

Изобретение относится к аппаратам для проведения физико-химических процессов между газом и жидкостью, при которых вьщеляется тепло и может быть использовано в химической, фармацевтической, нефтехимической и других отраслях промьшшенности.

Цель изобретения - повьшение эффективности процесса теплообмена за счет пленочного обтекания жидкостью охладителя и снижение металлоемкости конструкции.

На чертеже изображен аппарат, продольный разрез.

Аппарат состоит из корпуса 1 с патрубками для подвода газа 2, подачи жидкости 3, выхода газа 4, слива жидкости 5, внутри корпуса установлена вихревая камера, состоящая из конусного завихрителя 6, плоской нижней крьшки 7 и верхней профилированной стенки .8. На нгокней крышке 7 вихревой камеры расположено устройство 9 подачи и закрутки жидкости. Внутри корпуса над вихревой камерой установлен сепаратор 10, над зеркалом жидкости - решетка 11, перфорированная на периферии и сплошная в центре, сливные трубки 12 и 13, а между внутренней стенкой корпуса и вихревой камерой помещены два стакана, нижний стакан 14 образует с коническим за- вихрителем 6 канал 15 переменного сечения, и присоединен к верхней профилированной стенке 8, создавая при этом козьфек 6 в верхней части кольцевого канала 17 между ним и верхним стаканом 18, i-гмеющим коническое дно, в котором вьшолнено осевое выходное отверстие, В канале 17 помещен охладитель 19 в виде змеевика.

Аппарат работает следующим образом. )

Через патрубок 2 газ тангенциально входит в корпус аппарата, в пространство, ограниченное решеткой 1 и вихревой камерой. Конический завихри тель 6 и внутренняя цилиндрическая стенка нижнего стакана 14 образуют кольцевой канал 15 переиенного сечения, сужающийся кверху, что создает - условия для равномерной подачи газа в завихритель. Условием равномерности подачи газа в завихритель является уменьшение площади поперечного сечения подводящего канала (канал переменного сечения) пропорционально уменьшению по высоте завихрителя

расхода газа, так как газ подается снизу. Направление тангенциального патрубка 2 подачи газа должно совпадать с направлением пазов завихрителя, чем достигается увеличение момента количества движения газа, вносимого в газожидкостньй слой. Проходя завихритель, газ еще больше закручивается и взаимодействует с жидкостью,

подаваемой через патрубок 3 в нижнюю зону вихревой камеры. В результате вза 1модействия газа с жидкостью на завихрителе образуется вихревой газожидкостный слой, т.е. осуществляется

5 барботаж газа через жидкость в поле интенсивных центробежных сил. Вращающаяся газожидкостная смесь поднимается по спирали бверх по профилированной стенке 8 и в зазоре, образован0 ном верхним стаканом 18 и верхней

профилированной стенкой 8, происходит первичное отделение жидкости, которая стекает в кольцевой канал 17 с козырька 16 на охладитель 19 в виде

5 тонкой пленки.

В очень тонких пленках перенос тепла осуществляется в основном молекулярной теплопроводностью и коэффициент теплоотдачи может быть опреде0 лен по соотношению

Л ..-,

где о - толщина пленки;

Я - теплопроводность жидкости.

Отсюда видно, что при6 - OL- оо.

Однако на практике на процесс теплообмена влияет гидродинамикгР сте- кания пленки., поэтому это простое соотношение справедливо только при очень малых числах Рейнольдса пленки (Rg 5). Тем не менее и при достаточно большой толщине пленки 5(0,2 - 0,5)-10 м увеличение коэффициента теплоотдачи и сравнении с большим объемом значительно.

Дальнейшее отделение капель жидкости из потока газожидкостной смеси осуществляется в пространстве между верхнш- стаканом 18 и сепаратором 10, а также между сепаратором 10 и верхней крьш1кой корпуса аппарата. Уловленная жкщкость стекает с сепаратора по слт)вной трубке 12 на нижний стакан 14, а оттуда по трубке 13 5 в ресивер. Газ удаляется из аппарата через патрубок 4 выхода газа в верхней части корпуса, а жидкость из ресивера - через патрубок 5.

5

0

5

50

312421934

Таким образом, в предлагаемом уст- жив в одном из них теплообменник, ройстве удачная компановка верхнего над которым верхняя профилированная и нижнего стаканов с верхней профи- стенка вихревой камеры образует крль- лированной стенкой создает одновре- цевой козьфек, добились пленочного менно два кольцевых канала. Располо- е охлаждения, что эффективно.