Насадка для массообменных колонн Советский патент 1990 года по МПК B01J19/30 

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а также может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой промышленности.

Цель изобретения - интенсификация теп- ломассопереноса за счет ликвидации застойных зон, уменьшения брызгоуноса и уменьшение металлоемкости устройства.

На фиг. 1 изображена насадка, аксонометрия; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3-5 - графики зависимости интенсивности испарения / от соотношения S/h, от размера ячейки, от угла наклона гофр соответственно; на фиг. 6 - зависимость сопротивления от числа газового потока.

Предлагаемая насадка состоит из чередующихся плоских 1 и гофрированных 2 и 3 сетчатых листов, соприкасающихся между собой так, что часть выступов гофрированного листа образует с плоским листом зазор 4. Гофрированные листы 2 и 3 выполнены следующим образом: отношение шага расположения гофров к расстоянию между плоскими листами S/h составляет 0,7- 0,8, гофры выполнены наклонными под углом ( к плоскому листу, а смежные гофрированные листы 2 и 3 имеют противоположное направление гофрирования.

Принцип работы массообменной колонны с описанной насадкой заключается в следующем: жидкость подается в верхнюю часть насадки, растекается по поверхности каналов, образованных плоскими 1 и гофрированными 2 и 3 сетчатыми листами, и, стекая в виде пленки в нижнюю часть аппарата, взаимодействует с потоком воздуха, который может двигаться как в противоточном, так и в прямоточном направлении. Расположение гофров под углом 60° к плоскому листу, соблюдение отношения их шага к расстоянию между плоскими листами ,7-0,8,

п

а также противоположное направление гофрирования смежных рядов, способствует турбулизации пленки жидкости, в то же время действие адгезионных сил на сетчатой

О1

СЭ

to

о

N3 ГС

поверхности насадочных листов стабилизирует пленку, увеличивает время контакта газа с жидкостью. Совокупность описанных признаков интенсифицирует процессы теп- ломассопереноса в предлагаемом насадочном аппарате, что позволяет уменьшить его габариты и металлоемкость по сравнению с известным.

Аппараты описанной конструкции могут использоваться в качестве испарителей или конденсаторов смешивающего типа. В первом случае жидкость нагревается за счет передачи теплоты от горячего газа, во втором парожидкостная смесь подается в газовый поток. Наклонное расположение гофров создает также условия для сепарации жидкостной фазы, уменьшает брызгоунос.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого аппарата зависит от области его применения. В качестве примера приводится расчет экономического эффекта при использовании насадочной колонны для выработки пара на геотермальной электростанции.

В качестве примера частного случая обобщенного признака предлагаемого объекта рассмотрим использование насадки в схеме топливоприготовления газотурбинной установки компрессорной станции магистрального газопровода. В данном случае в качестве дополнительного топлива используется конденсат природного газа, который перед подачей в камеру сгорания необходимо испарить, что и осуществляется на сетчатой насадке в потоке горячего газа. С целью оптимизации конструкции такого испарителя были проведены исследования закономерностей тепломассопереноса при испарении жидкости в потоке горячего газа на насадках различных геометрических параметров при изменении режимных условий процесса. Результаты опытов, подтверждающие целесообразность введения в формулу изобретения перечисленных отличительных признаков, представлены на фиг. 3-6. На фиг. 3-б приняты обозначения: 1 - температура газового потока 152°С; 2-115°С, 3-77°С; .

На фиг. 3 представлена зависимость максимальной интенсивности испарения жидкости /, характеризующей количество жидкости, испарившейся в единицу времени с единицы поверхности насадки, от отношения шага гофрированных листов к расстоянию между плоскими листами S/h при скорости газового потока, соответствующей и различных его температурах. На фиг. 3 видно, что независимо от температуры потока газа максимум величины / соответствует значению соотношения ,7-0,8.

На этой же фиг. 3 представлены экспериментальные данные по интенсивности процесса испарения жидкости на поверхности гладких гофрированных листов при температуре газа 152°С, которые располагаются значительно ниже данных для сетчатых поверхностей. Это обстоятельство можно

объяснить турбулизирующим воздействием газового потока на пленку испаряемой жидкости, что и приводит к интенсификации процессов тепломассопереноса при испарении с сетчатой поверхности. В качестве характерного параметра сетки принят размер ячейки в свету а. Оптимальный для изготовления предлагаемой насадки является сетка с мм (фиг. 4).

Обосновать значение угла наклона гофров можно с помощью фиг. 5 и 6. На фиг. 5

° представлена зависимость величины / от угла наклона гофров относительно поверхности плоских листов, из которой следует, что при всех значениях температуры газового потока t оптимальным является . Этому же

5 значению q соответствует минимальное аэродинамические сопротивление насадки, что видно по фиг. 6. На этой же фиг. 6 нанесена зависимость аэродинамического сопротивления от числа Re газового потока для гладких гофрированных листов, свидетельствую0 щая об увеличении сопротивления насадоч- ного аппарата по сравнению с сетчатыми поверхностями.

На фиг. 6 приняты обозначения: 1 - угол наклона гофров 2-45°, 3-60°, 4 - гладкая поверхность, .

5Формула изобретения

1. Насадка для массообменных колонн, состоящая из чередующихся плоских и гофрированных листов, соприкасающихся между

Q собой так, что часть выступов гофрированного листа образует с плоским зазор , отличающаяся тем, что, с целью интенсификации, тепломассопереноса за счет ликвидации застойных зон, уменьшения брызгоуно- са и уменьшения металлоемкости устройств,

5 гофры расположены под углом 60° к плоскому листу, а отношение их шага к расстоянию между плоскими листами составляет 0,7-0,8, при этом смежные ряды имеют противоположное направление гофрирования.

0 2. Насадка цо п. 1, отличающаяся тем, что листы выполнены сетчатыми.

M

CM

о

(M

UD Ю

MltJ

fo

CM

7 о to o ю

C3

7

Изобретение относится к массообменным колоннам. Цель - интенсификация массопереноса и уменьшение металлоемкости. Насадка для массообменных колонн состоит из чередующихся плоских и гофрированных листов, соприкасающихся между собой так, что часть выступов гофрированного листа образует с плоским зазор. Листы выполнены сетчатыми, гофры расположены под углом 60° к плоскому листу, а отношение их шага к расстоянию между плоскими листами составляет 0,7 - 0,8, при этом смежные ряды имеют противоположное направление гофрирования. Изобретение обеспечивает равномерные распределение жидкости по поверхности насадки и взаимодействие ее с газовым потоком, улучшает тем самым гидронадинамические и тепломассообменные характеристики по сравнению с существующими. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

3 4 56789 а,мм ФигМ

УЬ

891Q3

Фиг.6

20 30 40 50 6D708090100yitpagf Фиг 5