Насадка Советский патент 1987 года по МПК B01D53/20 

11

Изобретение относится к насадкам тепломассообменного аппарата и может быть использовано в химической технологии и в технике кондиционирования воздуха и дымовых газов,

Цель изобретения - получение опережающего рост интенсивности процесса тепломассопереноса по сравнению с,энергозатратами путем создания циркуляционных зон в пленке между соседними ребрами шероховатости.

Указанная цель достигается тем, что гофрированные насадочные элементы имеют регулярную шероховатость, расположенную поперечно гравитационного стекающей пленке и основному рифлению вдоль или под определенным углом к направлению движения газового потока, причем соотношение между высотой ребер шероховатости и экви- валентньм диаметром канала составляет 0,02-0,05, что обеспечивает опережающий рост интенсивности теплообмена.

0.6()2 fW) + f, (Le)

t О .б () fi (Le)J ,

fW) 1,22 - 0,23of -при cL 0,4 f (dl) 1 ,1 при 0 7 0,4

f (oLe) 1/(1- t;d)p.cp /la) f2() 1/(I - fcp VTr/Td)

j и q - диффузионный и тепловой

потоки;

t и Пр - шаг и высота ребра шероховатости;п 2 ii/tp;

(У hp(hp -t- 2 hjj); с и Т - концентрация и температура; а Л и D - коэффициенты температуропроводности, теплопроводности и диффузии;

Т - теплота фазового перехода; Vj - среднерасходная скорость в пленке;

h - средняя толщина пленки; S - площадь поверхности переноса - число Льюиса.

12

Коэффициенты переноса массы и тепла в зтом случае определяются

выражениями:

Р

;, J Jt dS/dcJ - dS

tp0 ip

(/X I q dS/4T dS

10

где величины j П + могут быть получены решением уравнений конвективной диффузии и теплопроводности

Эк

ЗУ

ду

В предположении параболического профиля скорости в жидкостной пленке и протекания процессов переноса в тонком жидкостном слое у поверхности раздела получим окончательно:

На чертеже схематически представлена предлагаемая насадка.

Устройство включает насадочные элементы 1 , основное рифление 2, ребра 3 шероховатости.

Насадка работает в режиме противотока. Снизу подается газ, а жидкость орошает верхний торец насадки. Благодаря наличию поперечной шероховатости жидкость равномерно растекается по поверхности гофрированных

листов. При определенных значениях tp и hp (отношении hp/tp) на поверхности жидкостной пленки формируются стоячие волны с длиной, равной шагу ребер шероховатости. Между соседними

31

ребрами (гребешками стоячих волн) образуются циркуляционные зоны,обеспечивающие перемешивание пленки и интенсификацию процессов переноса. Анализ полученных дпж/ и f выра жений приводит к выводу о существовании оптимального соотношения hp/tp, которому соответствует максимальный рост интенсивности переноса при равнозначном росте энергозатрат Эта величина составляет hp/tp 0,04-0,08. При этом величина hp не должна превышать половины средней толщины жидкостной пленки и в условиях многоканальной системы со- отношение hp и dj (эквивалентный диаметр каналов насадки) должно составлять hp/d9r 0,02-0,05.

Осуществление процесса рациональной интенсификации тепломассообмена связано с выполнением турбилизато- ров в канапе, имеющих определенное значение соотношения шага и высоты последних для достижения поставленной цели.

В качестве критерия, определяющего процесс рациональной интенсификации теплообмена в отечественной и зарубежной практике используют компN hVN ,

леке 77 - предложенный для

f . конвективного теплообмена, где N ,

N - число Нуссельта для гладкой и шероховатой поверхностей; f fш коэффициент трения для гладкой и ше- роховатой поверхностей соответственно .

Процесс рациональной интенсификации теплообмена осуществляется при

N VN«

-----у- -7, 1 . Это означает, что

f гл Гц/

при определенном соотношении высоты (h), шага (t) турбулизаторов и эквивалентного диаметра канала можно получить положение, при котором рост

/0 5

0 -5

0

5

0

5

I4

интенсивности процессов обмена превышает рост энергозатрат на его реализацию. Последнее обстоятельство становится возможным за счет турбулиза- ции не всего потока жидкости, а только вязкого подслоя, что одновременно приводит к генерации вихрей между элементами шероховатости, снижая потери на трение.

Особенно важен вопрос турбулиза- ции пристенных слоев жидкости для контактных систем газ - жидкость, где в пленке жидкости зачастую сосредоточено 30-60% общего термического сопротивления системы. Соотношение h/d меньше чем 0,02 приводит к недостаточной интенсивности вихреобра- зования и ламинарному течению вязкого подслоя. При соотношении h/d большем 0,05 область вихреобразова- ния распространяется на ядро потока. При этом энергозатраты растут без увеличения интенсивности теплообмена.

Формула изобретения

Насадка с регулярной шероховатостью поверхности, собранная из от- де}1ьньгх листов с расположением ребер шероховатости поперечно гравитационно стекающей пленке и основного рифления вдоль либо под углом к направлению движения газового потока, при этом образующего каналы, отличающаяся тем, что, с целью получения опережающего роста интенсивности процесса тепломассопсрено- са по сравнению с-энергозатратами путем создания циркуляционных зон в пленку между соседними ребрами шероховатости, соотношение между высотой ребер шероховатости и экв1гвалентным диаметром канала составляет 0,02 - 0,05.

Изобретение относится к насадкам тепломассообменного аппарата, содержащим основное рифление с каналами и ребра шероховатости. Цель изобретения - получение опережающего роста интенсивности процесса теп- ломассопереноса по сравнению с энергозатратами путем создания циркуляционных зон в пленке между соседними ребрами шероховатости. Соотношение между высотой ребер и эквивалент- ньм диаметром канала составляет 0,02 - 0,05 с целью получения опережающего роста интенсивности процесса по сравнению с энергоялтратами путем создания циркуляционных зон в пленке между соседними ребрами шероховатости. 1 ил. с 9 (Л со о

Редактор С.Лисина

Составитель.А.Сондор Техред А.Кравчук

Заказ 1818/5Тираж 657Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, А

Корректор С.Черни