Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов с пленочно-капельным течением дисперсной фазы Советский патент 1987 года по МПК B01D53/20 

Изобретение относится к конструкции регулярных насадок, используемых в качестве контактных устройств для проведения процессов тепломассообмена в системах газ (пар)-жидкость (процессы ректификации и абсорбции) и жидкость-жидкости (процессы экстракции в стационарном и пульсирующем режимах), и может быть использовано в пищевой, химической, нефтегазопере- рабатывающей и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности, увеличение пропускной способности насадки и расширение диапазона ее устойчивой работы в области невысоких скоростей газового (парового) потока за счет организации более равномерного периодически прерывающегося пленоч- ио-капельного течения жидкости.

На фиг. 1 и 2 схематически показана насадка в косоугольной и прямоугольной проекциях; на фиг. 3 - отдельный лист насадки; на фиг. 4 - разделение плеики жидкости на потоки, стекающие по вертикальной части листов насадки и по лепесткам; на фиг. 5 - формирование и разрушение капель в потоках, стекающих по вертикальной части листов насадки и по лепесткам; на фиг. б - часть листа разновидности насадки; на фиг. 7 - насадка с крайними лепестками, отклоненными вверх под углом так, что они касаются стенок аппарата; на фиг. 8 - наклоненный вниз фигурный вырез в боковой части листа; на фиг. 9 - наклоненный линейный прорез края листа, с отогнутым вверх верхним уголком прореза; на фиг. 10 - лист насадки с поперечными окнами, расположенными вертикальными рядами и дополнительными перфорациями в виде перевернутых йверх треугольных галочек, размещенных периодически в междурядьях окон.

Насадка состоит из перфорированных вертикальных листов 1 (фиг. 1), установленных параллельно друг другу. В-листах имеются поперечнь1е окна 2, верхние и нижние края которых имеют зубчатую форму. Каждое окно слева и справа по краям вверху начинается и оканчивается выступами зубьев, а внизу - впадинами. В верхней части окон к листам насадки прикреплены расположенные в прбтивополож- ные стороны относительно листов наклонные под углбм вниз лепестки 3 и 4. Лепестки 3 (фиг. 1) отклонены вправо, а лепестки 4 - влево. Угол наклона лепестков выбирается так, чтобы лепестки в горизонтальной проекции перекрывали друг друга, но в то же время не соприкасались с соседними листами, образуя с ними зазор, равный предпочтительно третьей части расстояние между листами.

Лепестки прикреплены к верхним краям окон так, что верхние края зубьев и лепестков соприкасаются по линии их соединения, зубья поперечных окон и лепестков расположены вертикальными рядами друг над другом, причем в каждом поперечном окне и лепестке верхние зубчатые выступы (и

впадины) находятся строго над нижними впадинами (и выступами).

С целью предупреждения провала жидкости вертикально вниз лепестки в воде сверху перекрывают друг друга, но не касаются соседних листов насадки. Лучще все го, если расстояние от нижних краев зубьев лепестков до соседних листов йасадки будет равно примерно 1/3 расстояния между листами. В этом случае капли жидкости при слабом гидродинамическом воздействии га5 зового потока падают строго на середину нижерасположенных листов насадки, обеспечивая наиболее упорядоченное дробление капель.

Насадка работает при противотоке фаз в режимах слабого и сильного гидродина0 мического воздействия газового и жидкостного потоков следующим образом.

Жидкость с помощью распределителей подают сверху на вертикальные плоскопараллельные листы насадки, а газ движется

с снизу между листами насадки.

При слабом гидродинамическом воздействии газа (пара) на жидкостной поток насадка работает в режиме прерывисто-капельного течения жидкости. Стекающая вниз сплошная равномерная пленка жидкости при

0 встрече с поперечным окном Z и первым прикрепленным к окну наклоненным лепестком 3 делится на потоки, число которых равно сумме выступов и впадин зубьев в верхнем крае поперечного окна. Деление жидкости на потоки схематически показано

с на фиг. 4. Различают два вида потоков: потоки, стекающие по лепесткам насадки, и потоки, стекающие по вертикальной часТи листов иасадки.

Часть жидкости, которая при стека 1Ии пленки вниз первоначально попадает на вы0 ctyпы зубьев лепестков 3, в дальнейшем стекает последовательно по всем лепесткам насадки. На фиг. 1 и 4 эти потоки показаны сплошными линиями с длинными стрелками, указывающими направление их движе5

Оставшаяся часть жидкости попадает на

впадины зубьев отверстий и формируется в отдельные потоки, стекаю1цие в дальнейшем . только по вертикальной части листов на- . садки.

0 Сохранение достаточно стабильных раздельных потоков, стекающих по вертикальной части листов и по лепесткам насадки, обеспечивается тем, что в каждом поперечном окне и лепестке верхние зубчатые выступы (и впадины) находятся точно над

5 нижними зубчатыми впадинами (и выступами), и лецестки к верхним краям окон прикреплены так, что верхние края зубьев окон И лепестков соприкасаются.

Формула изобретения

I. Регулярная насадка для тепломассооб- менных аппаратов с пленочно-капельным течением дисперсной фазы, содержащая перфорированные вертикальные листы с расположенными рядами по высоте поперечными окнами, к верхним краям которых прикреплены наклонные лепестки, расположенные поочередно в противоположные стороны относительно листа, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, увеличения пропускной способности и расширения диапазона устойчивой работы в области невысоких скоростей газового (парового) потока за счет организации равномер ного, периодически прерывающегося пленоч- но-капельного течения жидкости, верхние и нижние края поперечных окон и лепестков имеют зубчатую форму, лепестки к окнам прикреп.чены по линии верхнего контура зубьев окон, зубья окон и лепестков расположены вертикальными рядами, в каждом поперечном окне и лепестке верхние зубчатые выступы находятся соосно над нижними зубчатыми впадинами, . лепестки каждого вертикального ряда смежных листов перекрывают друг друга, а высота поперечных окон в два раза больше, чем расстояние между окнами по высоте, при этом высота нижних зубьев окон и лепестков hi связана с высотой h верхних зубьев окон и

лепестков соотношением h h/cos(f, г де tp - угол отклонения лепестков от вертикали.

2.Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью выравнивания степени прорас ботки . жидкости, стекаю1цей по вертикальным поверхностям насадки, и жидкости, стекающей по лепесткам, зубья верхних краев поперечных окон выполнены уже, чем зубья верхних краев лепестков.

3.Насадка по пп. 1 и 2, отличающаяся 10 тем, что, с целью предотвращения перетекания жидкости с лепестков на стенки аппарата и стекания жидкости по стенкам, лепестки насадки, находящиеся у стенок аппарата, направлены вверх и соприкасаются со

J5 стенками аппарата.

4.Насадка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что, целью исключения стекания жидкости по краям листов насадки, не занятым поперечными окнами, в краях листов насадки выполнены наклоненньгг вниз фигурные

20 вырезы с отогнутыми вверх верхними уголками, при этом края вырезов заходят за линию краев лепестков.

5. Насадка по пп. 1-4, отличающаяся тем, что, с-целью предупреждения байпас- сирования жидкости, в промежутках между вертикальными рядами окон выполнены разме1це1 1ные периодически перфорации в виде перевернутых вверх треугольных галочек.

Изобретение относится к регулярным насадкам, используемым в качестве контактных устройств для проведения процессов тепломассообмена в системах газ (пар) - жидкость и позволяет повысить эффективность, увеличить пропускную способность и расширить диапазон устойчивой работы в области невысоких скоростей газового (парового) потока за счет организации равномерного периодически прерывающегося пленочно-капельного течения жидкости. Насадка состоит из перфорированных вертикальных листов I,установленных параллельно друг другу. В листах имеются поперечные окна 2, верхние и нижние края которых имеют зубчатую форму. В верхней части окон к листам насадки прикреплены расположенные в противоположные стороны относительно листов наклонные под углом вниз лепестки 3 и 4. 4 з.п.ф-лы, 10 ил. с $ 4 4. (Л с САЭ tsD 41 СО СО со

1 -

Фиг. 2

Фиг.З

Потоки ст9Наи}1цие по лепесткам

Потони стенающие по вертинольнои носгпи листов

ФигЛ

(0,5rO,lli

Фи2.6

%2.5

(2id)nn

-Jj V

.путь течения fK ид кости

отогнутый yzoflOK прореза

линия прореза

крои, попвре ное д

лепесток.

окно

()Mfi

опвре ное

лепесток.

опвр

окно

Фиг. в

Г1л.ги

ьг

П-гиал

Фаг.9

IkttW