Аппарат для тепломассообмена Советский патент 1987 года по МПК B01D53/18 B01D47/06 

Изобретение относится к аппаратурному офор1млению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ (пар) - жидкость, таких как абсорбция, хемосорбция, десорбция. Охлаждение и мокрая очистка газа от пыли.

Цель изобретения - интенсификация процесса тепломассопереноса за счет образования дополнительных поверхностей контакта фаз, снижения гидравлического сопротивления.

На фиг. 1 показан аппарат для тепломассообмена, продольный разрез; на фиг. 2 - распределительное устройство, вариант выполнения; на фиг. 3 - то же, вид снизу.

Аппарат для тепломассообмена включает корпус 1 с патрубками для ввода газа 2 и ввода орошающей жидкости 3. В нижней части корпуса 1 установлен патрубок 4 для слива жидкости, а в верхней - патрубок 5 для вывода очищенного газа.

Над патрубком 2 в корпусе 1 установлен отбойник 6, выполненный в виде усеченного конуса, который расположен соос- но подводящему патрубку 7, соединенному с патрубком 3 для ввода орошающей жидкости.

Отверстие 8 меньшего основания отбойника 6 (усеченного конуса) расположено соосно с подводящим патрубком 3 с образованием кольцевого зазора 9 для истечения жидкости. Отбойник 6 снабжен диском 10, в котором выполнена перфорация 11 (система отверстий), расположенная по кольцу, меньший диаметр которого dnep должен быть равен или больше диаметра dn.«x. патрубка 2.

В зависимости от диаметра корпуса 1 диск 10 может быть расположен внутри отбойника 6 с кольцевым зазором 12 (фиг. 1) или под нижним большим его торцом (основанием) с образованием кольцевого зазора 13, при этом диаметр диска 10 должен быть больше диаметра большего основания отбойника 6 (фиг. 2).

Для орошения центральной части диска 10 в его центре выполнено отверстие 14.

Устойчивому образованию пленочных завес во внутреннем объеме аппарата способствует наличие направляющих колец 15 и 16, при этом в кольце 16 выполнено отверстие 17, диаметр которого меньше, чем внутренний диаметр подводящего патрубка 7.

В кольцевом пространстве между стенкой корпуса 1 и отбойником 6 установлены форсунки 18, объединенные в коллектор 19 и соединенные с дополнительным патрубком 20 для ввода жидкости. Отбойник 6 с диском 10 образуют распределительное устройство с внутренней полостью 21.

Аппарат работает следующим образом.

Загрязненный газ в корпус 1 поступает через патрубок 2 и движется в направле5

НИИ отбойника 6. Жидкость в аппарат поступает через патрубок 3 и подводящий патрубок 7 и делится на части, одна из которых поступает через отверстие 8 во внут- 5 реннюю полость 21 распределительного устройства, а другая часть поступает в кольцевой зазор 9 на внутреннюю поверхность отбойника 6.

Из внутренней полости 21 жидкость исQ текает в виде кольцевой струи через кольцевой зазор 12 и движется по внутренней поверхности отбойника 6, а также в виде отдельных струй, движущихся вертикально вниз, образуемых при истечении жидкости из перфорации 11.

5 Поступивщий загрязненный газ из патрубка 2 под отбойник 6 меняет направление своего движения с вертикального восходящего на радиальное, при этом он движется от центра к периферии (к стенкам

0 корпуса 1).

При движении от центра к периферии в радиальном направлении происходит взаимодействие с жидкостью, которая вытекает из перфорации 11 в виде струй, при котором происходит дробление жидкости, а также с кольцевой струей жидкости, образуемой при истечении из кольцевого зазора 12. При течении жидкости по внутренней поверхности отбойника 6 происходит контакт фаз по поверхности стекающей пленки, а, достиг0 нув нижнего торца отбойника 6, жидкость энергией газового потока срывает жидкость с образованием потока движущихся капель в радиальном направлении к стенкам корпуса 1.

Стекающий поток жидкости по наружной

5 поверхности отбойника 6 при достижении направляющего кольца 15 меняет направление своего движения с образованием кольцевой струи жидкости, движущейся в направлении к стенкам корпуса 1, и являетQ ся сепаратором капель и брызг, уносимых газом из зоны контакта фаз, образованной под отбойником 6, и кроме того, имеет дополнительную поверхность взаимодействия фаз.

При необходимости увеличения извле5 чения целевого компонента из газовой смеси она обрабатывается дополнительным потоком жидкости из форсунок 18, объединенных в коллектор 19 и соединенных с патрубком 20 для ввода жидкости.

Очищенный газ выводится из корпуса

1 через патрубок 5, а отработанная жидкость - через патрубок 4.

Для аппаратов малого диаметра до 1,5- 2,0 м рекомендуется меньщее основание отбойника 6 снабжать направляющим коль5 цом 16 для создания устойчивых самостоятельных пленочных завес во внутреннем объеме аппарата (фиг. 2).

В этом случае жидкость, поступающая через подводящий патрубок 7, направляющим кольцом 16 разделяется на два потока, один из которых поступает через отверстие 17 в полость 21, а другой поток через кольцевой зазор 9 вытекает в виде радиально движущейся пленки в пространство аппарата.

Жидкость из полости 21 вытекает в виде вертикально движущихся вниз струй из перфорации 11 в виде пленки из кольцевого зазора 13. Наличие отверстия 14 (8-10 мм) в центре диска 10 обеспечивает орощение в виде пленки нижней его поверхности, что предотвращает выпадение твердой фазы в центральной части днища.

Образовавщиеся пленки жидкости и движущиеся в радиальном направлении контактируют с поднимающимся газом, образуя зоны контакта фаз.

Выполнение перфорации 11 в диске 10 размещенной по кольцу с меньщим диаметром dnefi, равным или большим диаметра патрубка 2 (dn.Kx), исключает попадание жидкости в патрубок 2.

Использование предлагаемого аппарата позволяег интенсифицировать процесс теп- ломассопереноса за счет создания дополнительных зон контакта фаз во внутреннем объеме отбойника 6, в пространстве между диском 10 и корпусом аппарата, а также при контактировании газа с пленками жидкости, образованными при истечении из кольцевых зазоров 9, 12 и 13.

Образовавщиеся кольцевые струи являются эффективным сепаратором для брызг и капель, образовавщихся при дроблении жидкости, вытекаемой из перфорации 11.

За счет орощения всех поверхностей отбойника 6 диска 10 и внутренней стенки корпуса 1 предотвращается выпадение твердого осадка.

Жидкостная струя, вытекаемая под напором из кольцевого зазора 12 или 13, создает зону пониженного давления (разрежения), что способствует лучщему транспорту газа через аппарат и снижению

энергозатрат на проведение процесса.

Формула изобретения

1.Аппарат для тепломассообмена, включающий корпус с патрубками ввода и вывода взаимодействующих фаз, в центре которого установлен подводящий патрубок жидкости с соосным отбойником в виде усеченного конуса, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса тепломассопереноса за счет образования дополнительных поверхностей контакта фаз, отбойник снабжен диском, установленным с образованием кольцевого зазора, с больщим основанием конуса и направляющим кольцом.

2.Аппарат по п. 1, отличающийся те.м, что диск выполнен перфорированным.

3.Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что диск установлен внутри отбойника над его больщим основанием, а направляющее кольцо прикреплено к больщему основанию с наружной стороны.

4.Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что диск установлен под нижним торцом больщего основания отбойника, а направляющее кольцо прикреплено к его меньщему основанию с внутренней стороны.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ (пар)- жидкость, таких как абсорбция, хемосорб- ция, десорбция, охлаждение и мокрая очистка газа от пыли, и позволяет интенсифицировать процесс тепломассопереноса за счет образования дополнительных поверхностей контакта фаз. Аппарат содержит отбойник 6 в виде усеченного конуса, верхнее основание которого расположено соосно с подводящим патрубком 7 для жидкости, а также диск 10, которые в совокупности формируют образование дополнительных зон контакта фаз и обеспечивают орощаемость всех внутренних поверхностей аппарата. Для развития поверхностей контакта фаз диск выполняется перфорированным, а основания усеченного конуса снабжаются направляющими кольцами. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л со СХ5 О5 00

Фиг,.2

Фиг.З

Составите.пь Г. Урусова

Редактор П. ГерешиТехред И. ВересКорректор Л. Патай

Заказ 2450/5Тираж 656Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делэ . -:3o6peTet;Hfi и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4