Регулярная насадка Советский патент 1987 года по МПК B01D53/20 

113

Изобретение относится к химической ч другим отраслям промышленности и ожет быть использовано для проведения массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость.

Цель изобретения - повьшение эффективности работы насадки за счет увеличения удапьной поверхности насадки и снижение гидравлического со- противления за счет исключения местных сопротивлений, связанных с гидравлическим ударом газа.

На фиг. 1 изображена регулярная насадка с дополнительными пластинами установленными параллельно, вид сверху; на фиг. 2 - регулярная насадка с /дополнительными пластинами в виде продольного оребрения, вид сверху; на фиг. 3 - насадка с продольным оребрением и нер авным расстоянием маж,цу ребрами, вид, сверху.

Рег,улярная насадка (фиг. 1-3) содержит вертикально расположенные листы 1, расстояние между которыми увеличивают от центра к периферии, а . все каналы, кроме двух центральных, снабжены дополнительными пластинами 2. Дополнительные пластины (фиг. 1 установлены параллельно вертикально расположенным листам, между которыми о; увеличивают от центра к периферии по формуле

4Z®

или

- 4Z

и насадка снабжена, установленными в каналах насадки дополнительными пластинами, суммарная ширина которых увеличивается от центральных каналов к периферийным в соответствии с уравнением:

г Ь,

гм

R

(2)

где R - радиус аппарата;

Z - число каналов в полукруге. Дополнительные пластины 2 (фиг. 2) выполнены в виде продольного оребрения вертикально расположенных листов 1, причем число пластин увеличивают от центральных каналов к периферийным, а суммарную их ширину для каждого i-ro . канала вьтолняют равной ширине дополнительнои пластины , определяемой по уравнению (2).

Расстояния между пластинами 2 (фиг. 3) в каждом канале увеличивают от продольной оси вертикально расположенных листов 1 к их периферии.

Насадка работает следующим образом.

Жидкость с помощью распределителе и газ подают сверху. При их взаимодействии получают газожидкостную

15

) 20

25

30

35

, . поступает в каналы, образованные вертикально расположенными листами 1 (фиг. 1-3). Газ отбрасывает частицы

жидкос ти на листы 1 и дополнительные пластины 2 за счет того, что его скорость во много раз больше, чем скорость жидкости (предлагаемая насадка устойчиво работает при скорости газа до 50-60 м/с, в то время как известная насадка - в режиме противотока, где скорость газа порядка 3,5-4 м/с). Газ, двигаясь по каналам насадки, интенсивно взаимодействует с пленкой жидкости, стекающей по обеим сторонам вертикально расположенных листов 1 и дополнительных пластин 2.

В пленочных-аппаратах имеет место два основных гидродинамических режима: режим слабого и сильного гидродинамического взаимодействия фаз, в первом из них в меньшей, а во втором в большей степени по поверхности жидкой пленки.

Дополнительные пластины 2 (фиг. 1) установлены параллельно вертикально распололсенным- листам 1 . Такая конст- 40 рукция позволяет повысить эффективность работы насадки за счет обеспечения равномерного распределения фаз ,по сечению аппарата в плоскости, перпендикулярной поверхности вертикально расположенных листов и увеличения удельной поверхности насадки, умень- шить гидравлическое сопротивление за счет исключения местных сопротивлений, связанных с многократными резкими изменениями направления, сужением и расширением газового потока, с его гидравлическим ударом о наклонные лепестки. Удельная поверхность предлагаемой насадки больше, чем у извег ных насадок за счет того, что установлены дополнительные пластины и расстояние между листами увеличивав ся от центра к периферии, т.е. при одинаковом количестве листов большй

45

50

55

их часть находится в центральной части аппарата.

Дополнительные пластины 2 (фиг. 2 вьтолнены в виде продольного оребре- ния вертикально расположенных листов 1. Такая конструкция, сохраняя преимущества насадки (фиг. 1) увеличивает жесткость листов насадки и долговечность работы аппар ата.

Расстояние между пластинами 2 (фиг. 3) в каждом канапе увеличивают от продольной оси вертикально расположенных листов 1 к их периферии с целью улучшения равномерности распре деления фаз по сечению аппарата и в плоскости, параллельной поверхности вертикально расположенных листов.

Для плоско-параллельной насадки определяющим является сопротивление трения , которое определяется по известной формуле Дарси-Вейсбаха;

ЛР.

1 Рп«2

(3)

Р da 2

где Л - коэффициент сопротивлениятрения;

1 - длина насадки; dg - эквивалентный диаметр насадки;

р2 - плотность газа; О - относительная скорость газа Гидравлическое сопротивление насадки должно быть равно гидравлическому сопротивлению каждого канала. На основании этого можно написать

ЛР

тр,

;

или

-Pj- i a--i-

d.

2

Для квадратичной области лентного режима коэффициент является постоянным, тогда, зуя уравнение (4), получают

;0,5 d

d

а со-,

Из выражения (5) следует, что Q, W;

или TV 9 i

Таким, образом, условием равенства скоростей 1 аза в каналах является равенство эквивалентных диаметров каналов

31

d

ji

(6)

Аналогичным образом можно доказать, что при выполнении равенства (6) при турбулентном режиме, описываемым уравнением Блазиуса, скорости газа во всех каналах также одинаковы.

Эквивалентный диаметр i-ro канала определяется по формуле

(7)

4F;

d,; - ---,

смоченный периметр i-ro канала;

площадь поперечного сечения

1-го канала.

ательно, условие (6) можно в следующем виде:

25

F. F; ; П, П; .

(8) (9)

,

35

.;

50

55

Таким образом, выпапнив условия (6), (8) и (9), добиваются равенства

30 скоростей по сечению аппарата, а следовательно, и равномерного распределения фаз.

Разработана программа для расчета на-ЭВМ цилиндрического аппарата с предлагаемой насадкой, в основу которой положены условия (8) и (9). Для . работы необходимо ввести только два параметра: радиус аппарата R и число каналов Z в полукруге .

4Q Результаты расчета показывают, что для выполнения условия (8) в цилиндрическом аппарате необходимо расстояние между листами S ; увеличивать от центра к периферии. Для выполнения

- условия (9) все каналы, кроме двух центральных, необходимо снабдить дополнительными пластинами, причем ширину пластин увеличивать от центральных каналов к периферийным.

Проанализировав результаты расчета ЭВМ для различньк сочетаний R и Z ,, получают эмпирические формулы для определения расстояния между вертикально расположенными листам S; (1) и ширины дополнительных пластин

bnl (2). .

Формула изобретения

1. Регулярна я насадка для тепломассообменных аппаратов, содержащая

51вертикально расположенные листы, образующие каналы, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности ее работы за счет увеличения удельной поверхности насадки и снижения гидравлического сопротивления за счет исключения местных сопротивлений, гидравлических ударов газа, расстояние между листами увеличивается от центра к периферии сог ласно формуле

8.Л. 4Z

и насадка снабжена установленными в ее каналах дополнительными пластинами, суммарная ширина которых Ь„; увеличивается от центральных каналов к периферийным в соответствии с уравне нием

b

R

где

R Z

храдиус аппарата; число каналов в полукруге; расстояние от оси аппарата до центра i-ro канала.

2.Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительные пластины установлены параллельно вертикально расположенным листам.

3.Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительные пластины вьшолнены в виде продольного оребрения вертикально расположенных листов.

4.Насадка по п. 3, отличающая с я тем, что расстояние между дополнительными пластинами в каждом канале увеличивается от продольной оси вертикально расположенных листов к их периферии..

Фиг.г

Составитель А. Сондор Редактор Н. РогуЛич Техред И.Попович КорректорА. Обручар

4542/5

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

(Риг.З

Изобретение относится к химической, нефтехимической, газодобывающей, пищевой и др. отраслям промышленности. Цель изобретения - повыше- ние эффективности работы насадки и снижение гидравлического сопротивления. Сущность изобретения состоит в том, что в регулярной насадке для тепломассообменных аппаратов, содержащей вертикально расположенные листы 1, образующие каналы, расстояние между листами S; увеличивается от центра к периферии, а все каналы, кроме двух центральных, снабжены дополнительными пластинами 2, причем ширина пластин Ь„- увеличивается от центральных каналов к периферийным. Дополнительные пластины устанавливают либо параллельно вертикально расположенным листам, либо выполняют в виде продольного оребрения вертикально расположенных листов, причем число ребер увеличивается от центральных каналов к периферийным, а суммарная их высота для каждого i-ro канала вьшолняется равной ширине дополнительной пластины Ь„; . Расстояние между листами рассчитывают по ф-ле: S; irH/4Z е , а ширина пластин bnj , где R - радиус аппарата; Z - число каналов в полукруге; X - расстояние от оси аппарата до центра i-ro канала. 3 з.п, ф-лы, 3 ил. & (Л со 4 N5 СЛ ГО ю