Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов Советский патент 1987 года по МПК B01D53/20 

Изобретение относится к конструкции регулярных насадок, имеющих низкое гидравлическое сопротивление, предназначено для проведения процессов тепломассообмена в аппаратах, работающих при разрежении с системами газ (пар) жидкость- ректификации, абсорбции, конденсации, в том числе для разделения термически нестойких продуктов, может быть использовано для проведения процессов тепломассообмена при атмосферном и повыщенном давлении, а также для пылеулавливания и газоочистки в пищевой, химической, неф- тегазоперерабать вающей и других отраслях промышленности.

10

ния просечных элементов. После отгибания просечных элементов правильное направление рифлений на их поверхности рифления листа могут иметь горизонтальные участки, расположенные над выступами (зубьями) отверстий.

Лист насадки может быть свернут в рулон в виде спирали Архимеда. Направленные внутрь просечные элементы при свертывании спирали выполняют роль дистанционных вставок, регулирующих расстояние между витками спирали. Просечные элементы листа насадки могут иметь по два выступа и две впадины.

Насадка может работать в режиме проЦель изобретения - повышение эффек- 15 тивотока и нисходящего прямотока фаз.

тивности работы насадки за счет улучшения равномерности течения жидкости по сечению насадки и обеспечения капельно- пленочного течения жидкости по поверхности листов и просечных элементов и улучшение турбулизации жидкости, уменьще- ние скорости ее течения по насадке, направление струй жидкости на центры просечных элементов, а также предотвращение байпассирования микропотоков жидкости по вертикальным участкам листов насадки между рядами просечных элементов.

На фиг. 1 изображен лист-насадки, общий вид; на фиг. 2 - форма просечных элементов; на фиг. 3 - лист насадки с просечными элементами, имеющими по два выступа и две впадины; на фиг. 4 - лист насадки, свернутый в рулон.

Лист насадки выполнен с просечными элементами 1 с трехсторонним прорезом, расположенными вертикальными рядами. Просечные элементы 1 и образованные ими отверстия 2 имеют одинаковую форму прямоугольника с вертикальными боковыми сторонами 3 и 4. Верхние стороны прямоугольника посредине имеют выступающие

20

25

30

35

В режиме противотока жидкость равномерно подается на листы насадки и, стекая по ним вниз, контактирует с поднимающимся снизу потоком пара (газа).

При прямотоке жидкость и газ движутся сверху вниз.

Наличие одинаковых отверстий в двух взаимно перпендикулярных плоскостях насадки способствует равномерному распределению газа по всему сечению аппарата.

Орошающая жидкость формируется в отдельные секционированные потоки - струйки, стекающие в пленочно-капельном прерывистом режиме строго вертикально вниз по вертикальным рядам расположенных друг над другом отверстий в листах насадки, и такие же струйки, стекающие аналогичным образом по просечным элементам.

На выступах каждого отверстия образуются отдельные капли жидкости, которые после достижения определенной величины отрываются от выступа зуба, пролетают путь, равный высоте отверстия, и падают на верхние края впадин отверстий в листах насадки, где под совместным воздействием сил инерции и гравитации расплющиваются в тонкую пленку, стекающую

вниз впадины 5 (зубья). Впадины 5 могут 40 вниз по обеим сторонам листа. Стекая дальбыть трапециеобразной, скругленной, треугольной и другой формы.

Нижняя сторона прямоугольника выполнена с выступами 6. Впадины 5 и выступы 6 расположены соосно и имеют одинаковую форму. Контур вертикальных участков 7 между просечными элементами одинаков с контуром просечных элементов.

Расстояние между листами выдерживается за счет сопряжения с соседними лисще вниз, пленка жидкости доходит до выступа-зуба нижележащего отверстия и опять формируется в каплю.

Процесс образования капель, их полета, дс падения на поверхность листа с расплющиванием в пленку повторяется на каждом отверстии.

Во время полета капли разгоняются, а при течении в виде пленки на участках между отверстиями - тормозятся. Нанесение

тами просечных элементов 1, выполняю- 50 рифлений на поверхность листов способщих одновременно роль дистанционных деталей. Просечные элементы отогнуты на угол 90°.

Поверхность листов насадки и просечных элементов целесообразно снабдить рифствует торможению жидкости и ее турбулизации. Торможение жидкости увеличивает время ее стекания, которое в ряде случаев может оказываться недостаточным для переноса полного распределения вещества

лениями, которые могут быть выполнены 55 и достижения требуемого времени протеканакаткой или другим способом.

Поверхность листов насадки снабжается рифлениями до изготовления и отгибания процесса в жидкой фазе.

Вследствие того, что расстояние между отверстиями по высоте равно высоте отверс

ния просечных элементов. После отгибания просечных элементов правильное направление рифлений на их поверхности рифления листа могут иметь горизонтальные участки, расположенные над выступами (зубьями) отверстий.

Лист насадки может быть свернут в рулон в виде спирали Архимеда. Направленные внутрь просечные элементы при свертывании спирали выполняют роль дистанционных вставок, регулирующих расстояние между витками спирали. Просечные элементы листа насадки могут иметь по два выступа и две впадины.

Насадка может работать в режиме про5 тивотока и нисходящего прямотока фаз.

0

5

30

35

В режиме противотока жидкость равномерно подается на листы насадки и, стекая по ним вниз, контактирует с поднимающимся снизу потоком пара (газа).

При прямотоке жидкость и газ движутся сверху вниз.

Наличие одинаковых отверстий в двух взаимно перпендикулярных плоскостях насадки способствует равномерному распределению газа по всему сечению аппарата.

Орошающая жидкость формируется в отдельные секционированные потоки - струйки, стекающие в пленочно-капельном прерывистом режиме строго вертикально вниз по вертикальным рядам расположенных друг над другом отверстий в листах насадки, и такие же струйки, стекающие аналогичным образом по просечным элементам.

На выступах каждого отверстия образуются отдельные капли жидкости, которые после достижения определенной величины отрываются от выступа зуба, пролетают путь, равный высоте отверстия, и падают на верхние края впадин отверстий в листах насадки, где под совместным воздействием сил инерции и гравитации расплющиваются в тонкую пленку, стекающую

40 вниз по обеим сторонам листа. Стекая дальще вниз, пленка жидкости доходит до выступа-зуба нижележащего отверстия и опять формируется в каплю.

Процесс образования капель, их полета, с падения на поверхность листа с расплющиванием в пленку повторяется на каждом отверстии.

Во время полета капли разгоняются, а при течении в виде пленки на участках между отверстиями - тормозятся. Нанесение

ствует торможению жидкости и ее турбулизации. Торможение жидкости увеличивает время ее стекания, которое в ряде случаев может оказываться недостаточным для переноса полного распределения вещества

и достижения требуемого времени протекания процесса в жидкой фазе.

Вследствие того, что расстояние между отверстиями по высоте равно высоте отверстии, путь разгона капель во время их полета равен пути торможения жидкости при ее пленочном течении.

Во время формирования и полета капель, а также при расплюпдивании капель в пленку существенно улучшается перемешивание жидкости, что приводит к значительной интенсификации массообмена.

Аналогичная картина происходит в струйках жидкости, стекающих по рядам отогнутых просечных элементов. Просечные элементы каждого вертикального ряда отогнуты в одну сторону на угол 90° и расположены строго друг над другом, вследствие чего жидкость стекает по ним также строго вертикально вниз. На выступе-зубе каждого отогнутого просечного элемента образуются капли жидкости, которые, достигнув достаточного для их отрыва веса, отрываются от зуба, про.летают путь, равный расстоянию между просечными элементами, и падают на впадину нижерасположенного просечного элемента. После падения капли расплющиваются в пленку, которая, стекая вниз, опять формируется в каплю на нижерасположенном зубе.

Поскольку форма и размеры промежутков по высоте между отверстиями и просечными элементами строго повторяют форму и размеры отверстий и просечных элементов, то создаются одинаковые условия для стекания струй жидкости на основной поверхности листов насадки (в промежутках между отверстия.ми) и на просечных эле- .ментах.

На всех впадинах и выступах образуются капли одинаковых размеров и формы, которые одинаково интенсивно взаимодействуют с парогазовым потоком.

Использование отогнутых под прямым углом просечных элементов и образованных ими отверстий в качестве дополнительной одинаково эффективной по сравнению с основной поверхностью насадки контактной поверхностью позволяет повысить эффективность работы насадки и увеличить нагрузки по жидкой фазе.

Поднимающийся снизу парогазовый поток вступает в тесный контакт с жидкостью, стекающей в прерывистом капель- но-п.леночном режиме. Взаимодействие парогазового потока с каплями жидкости происходит интенсивно.

Эффективность массообмена повышается не только в жидкой, но и в парогазовой фазе.

Выполнение рифлений позволяет дополнительно турбулизировать стекающую по насадке жидкость, уменьшить скорость и стабилизировать направление ее течения по насадке. Вследствие наличия рифлений жидкость стекает по их бороздкам к осям зубьев, где происходит ее формирование

0

5

0

в капли. В промежутках между отверстиями потоки жидкости отсутствуют.

Случайно попавщая на вертикальные перемычки между отверстиями жидкость с помощью рифлений отводится на зубья просечных элементов и их отверстий. Таким образом исключается нежелате.чьное стекание (байпассирование) жидкости по неперфорированным участка.м насадки, обладающим более низкой эффективностью контактирования. Вся жидкость разделена на отдельные устойчивые микропотоки, высокая эффективность массообмена в которых обеспечивается прерывистостью ее течения.

Увеличение количества зубьев до двух в каждом отверстии позволяет увеличить активную тепломассообменную поверхность насадки, уменьшив долю пассивной поверхности насадки, приходящуюся на перемычки между отверстиями по горизонтали, и за счет этого увеличить общую эффективность насадки.

Формула изобретения

5 1. Регулярная насадка для тепломассо- обменных аппаратов, содержащая вертикальные листы с просечными элементами с трехсторонним прорезом, отогнутыми под прямым углом относительно листа, кромки которых сопряжены с соседними листами, и выполненными с впадинами, расположенными на верхних сторонах, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы насадки за счет улучшения равномерности течения жидкости по сечению насадки и обеспечения капельно-пленочно- го течения жидкости по поверхности листов и просечных элементов, просечные элементы отогнуты относительно вертикальной оси и расположены вертикальными рядами, нижние их стороны выполнены с выступами, расположенными соосно с впадинами, при этом контуры просечных элементов и вертикальных участков листов между просечными элементами и форма выступов и впадин просечных элементов одинаковы.

2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью улучшения турбулизации жидкости, уменьшения скорости ее течения по насадке, направления струй жидкости на центры просечных элементов, а также предотвращения байпассироваиия микропотоков жидкости по вертика.тьным участкам листов насадки между рядами просечных элементов, поверхность листов насадки и просечных элементов имеет рифления, например накатку, выполненную в виде параллельных симметричных ломаных линий, разграниченных осями симметрии отверстий и промежутков между отверстиями просечных элеме))тов, сходящихся елочкой вниз к осям впадин просечных элементов.

0

5

0

5

0

5

Фиг.

.г

ип

ruuT

TJUt

UUT TJUI

П-ЛЛ1

П-П-ГПгиип

WiU

9иг.5

Изобретение относится к конструкции регулярной насадки для аппаратов, работающих при разрежении, и может использоваться для тепломассообменных процессов в системе газ - жидкость, а также для мокрой очистки газов. Целью изобретения является повыщение эффективности процесса за счет улучшения равномерности течения жидкости по сечению насадки и обеспечения капельно-пленочного течения жидкости по поверхности листов и просечных элементов. Насадка состоит из вертикальных листов с просечными элементами с трехсторонним прорезом, отогнутыми вокруг вертикальной оси под прямым углом к листу, расположенными вертикальными рядами и соприкасающимися с соседними листами. Каждый просечный элемент имеет форму прямоугольника, верхняя горизонтальная сторона которого снабжена выступающими вниз впадинами или несколькими вырезами, а нижняя сторона-выступаю- щими вниз выступами-зубья.ми такой же формы, как и впадины. Поверхность насадки может иметь наклонные рифления, сходящиеся вниз к осям вырезов (или зубьев). Радиус отгиба просечных элементов больще внутреннего радиуса канавок рифлений. Лист насадки может быть свернут в рулон. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. S $S W со оо o о: со

РигА

Составитель С. Баранова

Техред И. ВересКорректор М. Демчик

Тираж 656Подписное

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, 4

Редактор П. Гереши Заказ 2450/5