Тепломассообменная тарелка Советский патент 1987 года по МПК B01D3/22 

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано в устройствах для контактирования г-аза (пара) и жидкости при осуществлении процессов межфазного тепломассопереноса, например дистилляции, абсорбции, ректификации и др. Целью изобретения является интенсификация процесса за счет упорядо- ченного стока жидкости.

На фиг. 1 изображены одиночные отверстия тарелок в форме гипоциклоиды с тремя ветвями; на фиг. 2 - то же, с четырьмя ветвями; на фиг. 3 - то же, с пятью ветвями; на фиг. 4 - одиночные отверстия тарелок, стороны которых образованы дугами окружносте с тремя ветвями; на фиг. 5 - то же, с четырьмя ветвями; на фиг. 6 - то же, с пятью ветвями; на фиг. 7 - зависимость отношения гидравлического сопротивления к коэффициенту массо- отдачи в газовой фазе от скорости газа в свободном сечении аппарата дл исследованных противоточных тарелок с различной формой отверстий.

Тепломассообменная тарелка содержит горизонтальный лист 1 с отверстиями 2 (фиг. 1-3), кромки которых имеют переменный радиус кривизны (гипоциклоида).

Возможны и другие варианты отверстий в тепломассообменных тарелках, например отверстия 2 с криволи- нейными вогнутыми сторонами, образованными дугами окружности, а контур ;отверстий имеет от трех до пяти криволинейных вогнутых сторон.

Тепломассообменная тарелка ра- ботает следунлцим образом.

Газ поступает снизу и проходит через отверстия 2 тарелки. Жидкость подается сверху и взаимодействует с газом на тарелке, образуя турбули зованный газожидкостный слой. На нижележащую тарелку часть жидкости сткает в виде аксиального потомка в центре отверстия, другая часть стекает в углах отверстий.

Таким образом, жидкость в отверстиях тарелки стекает упорядоченно в виде нескольких струй, формирующихся по углам отверстий и по его осн. Благодаря зтому жидкость распредели ется по сечению отверстия равномернее и сток жидкости становится устойчивым. В результате повышается интенсивность тепломассопереноса и

снижается гидравлическое сопротивление тарелки.

Если размеры отверстия достаточно велики, чтобы обеспечить одновременный проход газа и сток жидкости через отверстие, сток жидкости проходит как по оси отверстия, так и в углах отверстия.

Газ при этом проходит через отверстия, контактируя с жидкостью, вытекающей из отверстия в виде нескольких струй. Таким образом, обеспечивается более равномерное распределение жидкости по сечению отверстия, что приводит к интенсификации тепломассопереноса. Сток жидкости через отверстия становится более упорядоченным и происходит одновременно череJ все отверстия. Благодаря этому снижается гидравлическое сопротивление тарелки.

Целесообразна замена ветвей гипоциклоиды дугами окружности, что обеспечивает максимальную технологичност приспособлений для получения отверстий. Радиус дуг окружностей находится в пределах от минимального до максимального радиуса кривизны ветвей гипоциклоиды. В этом случае работа тарелки не отличается от описанной. При увеличении числа сторон отверстия свыше пяти форма отверстия приближается к кругу, формирование струй жидкости в углах отверстия при этом нарушается и жидкость стекает преимущественно по оси отверстия, как на тарелке с круглым отверстием. Интенсивность тепломассопереноса при этом снижается, а гидравлическое сопротивление повышается. Поэтому увеличение числа сторон отверстия свьш1е пяти нецелесообразно. При отношении диаметров окружностей равным двум гипоциклоида вырождается в диаметр большей окружности. Таким образом, оптимальное число сторон отверстия составляет от трех до пяти.

Пример. Проводят испытания противоточных тарелок диаметром 250 мм с отверстиями различной формы площадь сечения.отверстий одинакова и составляет 0,0113 м. Отверстия имют форму круга, квадрата, треугольника, щели, гипоциклоиды с четырьмя ветвями, назьшаемой астроидой. Испытания проводят н% системе воздух - вода.

3

Коэффициент массопередачи в газовой фазе определяют по испарению воды в потоке воздуха. На всех исследованных тарелках при увеличении скорости подачи воздуха наблюдают последовательно инжекционный и пенный режимы работы.

Нагрузка по воде составляет 10000 кг/м ч, скорость воздуха в свободном сечении стенда изменяется от 0,8 до 2 м/с. В качестве характеристики для сравнения тарелок используют отношение гидравлического сопротивления к коэффициенту массопередачи в газовой фазе.

Результаты испытаний представлены в графической форме (фиг. 7) и характеризуют удельные затраты энергии на процесс массопередачи для различных форм отверстий, предлагаемая конструкция характеризуется линией 5,

Полученные значения удельных затрат энергии на процесс массопередачи для отверстия в форме астроиды

10

315284

следует считать завышенными, так как для одиночного отверстия исключается положительный эффект от одновременного стока жидкости через все отверс- тия тарелки.

Как видно из фиг. 7, предлагаемая конструкция позволяет снизить удельные затраты энергии на проведение .процесса массопередачи в среднем в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

1.Тепломассообменная тарелка в виде листа с отверстиями различной формы, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет упорядоченного стока жидкости, кромки отверстий выполнены вогнутыми к центру отверстий.

2.Тарелка поп.1, отличающаяся тем, что кромки имеют

25 переменный радиус кривизны.

15

20

Фиг.1

Фиг. 2

Фаг.З

9lЛ.

П-Г

j -г

/А

.5

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к тепломассообменным тарелкам. Цель изобретения - интенсификация процесса за счет упорядочения слива жидкости. Тепломассообменная тарелка для контактирования газа (пар) с жидкостью представляет собой горизонтальный лист с отверстиями. Кромки отверстий выполнены вогнутыми к их центру. Криволинейные вогнутые стороны отверстий имеют переменный радиус кривизны и оптимальное их число - от трех до пяти. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. САЭ СО СЛ ьо 00

.Г в

6

ч

«

ъ,

ais 0.8 JM 1,2 1.41.6 1X2.0 w.M/c ФигЛ

Составитель А. Сондор Редактор А. Ворович Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 3752/5 Тираж 656Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, «1-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4