Тепломассообменный аппарат Советский патент 1987 года по МПК B01D3/28 

Изобретение относится к тепломас- сообменной технике, а именно к аппаратам пленочного типа для противоточ- ного взаимодействия газа (пара) с жидкостью и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтяной и других отраслях промышленности для проведения тепломассообменных процессов: абсорбции, ректификации, контактного теплообмена и химических реакций .

Цель изобретения - увеличение производительности, снижение гидравлического сопротивления и засоряемости без

диспергирования жидкости.

I

Зигзагообразные перегородки выполнены из наклонных плоских поверхностей, сопряженных цилиндрическими поверхностями с радиусом сопряжения R 0jl2-0,6 И, контактные устройства вьшолнены в виде вертикальных струн, установленных с шагом , а верхняя ступень контакта выполнена усеченной на 1/3 (А - эмпирический коэффициент, равный 1,8-2,8; Р - периметр сечения струны; Н - высота ступени контакта).

На фиг. 1 представлен аппарат с усеченной на 1/3 верхней ступенью контакта и течение жидкостных потоков в нем, вертикальный разрез; на фиг, 2 - элемент внутреннего устройства аппарата в аксонометрии.

Аппарат состоит из корпуса, штуцеров ввода и вывода реагентов (не показаны) зигзагообразных перегородок 1 и струн 2. Зигзагообразные перегородки образуются сопряжением двух поверхностей: плоской 3 и цилиндрической 4. Струны располагаются между перегородками вертикально и плотно прилегают к цилиндрической поверхности.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость, поступающую в аппарат, подают на верхнюю ступень контакта насадки в каждый канал, а именно на образующие его зигзагообразные перегородки. Слева от струнной перегородки в канал зигзага подается 2/3 приодящейся на него жидкостио В точке соприкосновения зигзага со струнами оток жидкости делится на две равные части. Справа от струнной перегороди в канал подается 1/3 жидкости. Таим образом, уже на второй ступени онтакта жидкость разделена на три

равные части, одна из которых течет по левой стороне канала, другая по струнам,а третья - по правой стороне канала. Таким образом, струны являются контактно-распределительными устройствами.

Текущая по перегородкам пленка жидкости турбулизуется в точках сопряжения поверхностей вследствие изменения направления движения жидкости, в местах соприкосновения зигза

гообразных перегородок со струнами за счет обтекания струн. При этом осуществляется постоянный частичный переток жидкости со стенок канала на струны и обратно, перемещивание пленок жидкости, текущих по соседним перегородкам.

Таким образом, в аппарате достигается пленочное течение жидкости при высокой турбулентности внутри текущей пленки и постоянном обновлении ее поверхности.

Газ подается вниз аппарата и, поднимаясь по каналам, контактирует с постоянно обновляемой поверхностью жидкости,-но нарушая ее пленочного

течения,

В результате теоретических и экспериментальных исследований определены оптимальные соотношения между конструктивными элементами аппарата.

Отношение радиуса сопряжения к высоте ступени контакта определено экспериментально и находится в пределах 0,12 i I 0,6.

Верхняя граница соотношения опредеяется значением объемного коэффициента массопередачи. Данные эксперимента приведены втабл. 1, из которой

следует, что увеличение отношения

R

- выше 0,6 влечет за собой снижение

Н

коэффициента массопередачи на 20%. , Нижняя граница соотношения определяется условиями срыва жидкости с зигзагообразной перегородки в местах ее поворота.

Данные эксперимента приведены в табл, 2, из которой видно, что при

R

,12 практически вся жидкость теп

чет по поверхности зигзагообразных перегородок без срыва.

3132789

Т а б л и ц а 1

Таблица 2

TJ

При ,12 резко увеличивается н

доля жидкости, срывающейся с перего- редки.

Экспериментальные исследования проводились при различном отношении

R

- при плотности орошения 200-250 нм /м Н

Шаг струн t определяется по формуле , где Р-- периметр струны, А - эмпирический коэффициент, равный 1,8-2,8.

Равномерное распределение жидкое- ти в аппарате положительным образом влияет на эффективность массообмена, Дпя равномерного распределения жидкости по аппарату необходимо, в частности, равномерное ее распределение внутри канала, т.е. между зигзагообразными перегородками и струнами. Оптимальное распределение жидкости достигается при выполнении указанно

5

0

5

0

5

0

5

0 5

7

го соотношения шага струн с периметром струны.

Эмпирический коэффициент А определяется для каждого конкретного случая, зависит от свойств обрабатываемой жидкости н от материала, из которого изготовлены струны и зигзагообразные перегородки, и равен тан- тенсу угла наклона экспериментальной прямой, выражающей зависимость эффективного шага от ее периметра.

Таким образом, зависимость оптимального шага струн от их периметра дает возможность выбирать необходимый шаг струны исходя из максимального размера мехпримесей и избежать возможности засорения аппарата, увеличить срок его безремонтной работы, не ухудшив -его массообменных характеристик .

В предлагаемом аппарате поверхность пленочного течения жидкости в два раза , чем в известном за счет использования обеих сторон зигзагообразных перегородок, а следовательно, вьш1е и эффективность массо- обмена.

Улучшение за счет сглаживания острых углов гидродинамические характеристики канала и, следовательно, понижено его гидравлическое сопротивление .

Кроме того, в аппарате жидкость, текущая по контактному устройству в виде струн (а не решетки), не перекрывает полностью сечение аппарата, а следовательно, не происходит срыв капель жидкости и орошение сорванными каплями поверхности зигзагообразных перегородок.

Такой режим работы более устойчив к образованию пены и при работе на пеняш;ихся жидкостях позволяет достичь большей производительности без захле- бывания аппарата и при невысоком гидравлическом сопротивлении.

Формула изобретения

1. Тепломассообменный аппарат, состоящий из корпуса со штуцерами ввода и вывода реагентов, вертикальных зигзагообразных перегородок с расположенными между ними контактными устройствами, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности аппарата, снижения его гидравлического сопротивления и засоряемости без диспергирования жидкости, зигзагообразные перегородки выполнены из наклонных плоских поверхностей, сопряженных цилиндрическими поверхностями с радиусом сопряжения ,12-0,6 Н, а контактные устройства выполнены в виде вертикальных

струн, установленных с шагом , где А - эмпирический коэффициент, равный 1,8-2,8; Р - периметр сечения струны; Н - высота ступени контакта, 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что -верхняя ступень контакта выполнена усеченной на 1/3.

Изобретение относится к тепло- массообменной технике, а именно к аппаратам пленочного типа для проти- воточного взаимодействия газа (пара) с жидкостью. Изобретение может быть использ.рвано в химической, нефтехимической, нефтяной и других отраслях промышленности для проведения, тепло- массообменных процессов: абсорбции. ректификации, контактного теплообмена и химических реакций. Целью изобретения является увеличение производительности и снижение засоряемости аппарата и его гидравлического сопротивления, улучшение массообменных характеристик аппарата без диспергирования жидкости и расширение вследствие этого области его применения. Аппарат состоит из корпуса со штуцерами ввода и вывода реагента, вертикальных зигзагообразных перегородок с расположенными между ними контактными устройствами. Отличительными признаками изобретения являются наличие у зигзагообразной перегородки цилиндрических поверхностей с радиусом ,12-0,6 Н, сопрягающих наклонные плоские участки, а струны установлены с-шагом. , где Н - высота ступени контакта, А - эмпиричес кий коэффициент 1,8-2,8; Р - периметр сечения струны. Верхняя ступень контакта выполнена усеченной на 1/3. 1 3, п. ф-лы, 2 ил., 2 табл. tg ИпаД 00 00 со 1

Фиг. /

Фиг,2

-Редактор Е.Папп

Составитель А.Сондор Техред Л.Сердюкова

3419/5

Тираж 656Подписное

ВНрЦФШ 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

Корректор А.Тяско