Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов Советский патент 1990 года по МПК B01J19/30 

Изобретение относится к области устройств для проведения тепломассообменных процессов в условиях контактного проти- воточного взаимодействия газов и жидкостей, предназначено для утилизации теплоты продуктов сгорания энергетических установок и может применяться для проведения других тепломассообменных процессов: очистки газов от пыли, кондиционирования воздуха и т. д.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса тепломассообмена путем обеспечения поперечного перемешивания и распределения жидкой и газовой фаз по сечению насадки.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство, регулярная насадка; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема распределения жидкости в каналах насадки.

Регулярная насадка состоит из гофрированных листов 1, установленных взаимопараллельно с образованием зигзагообразных каналов 2. В вершинах гофров выполнены щели 3, при этом на соседних разнонаправленных гофрах щели расположены в шахматном порядке, а длина щелей больше ширины перемычек 4.

Насадка работает следующим образом.

Подача газа осуществляется снизу, подача жидкости - сверху. Насадка предназначена для работы в режиме подвисания жидкой фазы, характеризующимся диспергированием жидкости в пространство каналов 2. Жидкость стекает по поверхностям гофрированных листов 1 к верхним кромкам щелей, откуда под действием сил инерции и потока газа срывается в виде капель и струй в пространство каналов 2. Возле каждой вершины зигзагообразного канала 2 образуется веер жидкой фазы, состоящей из наиболее крупных капель и струй, и вихрь, образующийся за вершиной по ходу газа. Основная масса жидкости переносится в веере, ограниченном векторами и сПри этом можно определить следующие потоки жидкой фазы:

1. По направлению вектора а, т. е. на противоположный смежный лист 1, выше щели 3. Вся жидкость из этого потока срывается с

(Л

О5 О 1

СО

о

05

кромки щели 3 смежного листа 1 и попадает в соседний канал, т. е. участвует в поперечном перемешивании.

2.По направлению вектора в жидкость переносится в соседний канал непосредственно через щель в смежном листе и тоже участвует в поперечном перемешивании.

3.По направлению вектора с жидкость переносится на противоположный смежный лист 1 в зону, расположенную ниже щели 3. Эта часть жидкости не участвует в поперечном распределении жидкой фазы по сечению насадки, но наличие этой части жидкости необходимо в общем случае для осуществления противотока.

Расположение веера относительно каждой вершины гофра, а также угол его раскрытия зависит от соотношения расходов газовой и жидкой фаз.

К основным потокам следует отнести поток жидкости, отсепарированный из вихря, по направлению вектора d.

Сушествует еще один поток - на верхнюю ступень взаимодействия (брызгоунос), но он не является основным в рабочем диапазоне насадки.

Ширина щелей в соответствии с формулой Р(Н+б) 0,45-0,55 определена экспериментально из условия исключения перекрытия каплями жидкости кромок щелей при малых нагрузках по газовой фазе, а также из соображений целесообразности, поскольку, с одной стороны, при увеличении щелей вырождается их влияние на nonepe4j ное перемешивание жидкой фазы, с другой стороны, особенно при малых значениях б, увеличение щирины щели приводит к нарушению гидродинамического режима процесса диспергирования вследствие того, что исчезает сама геометрия зигзагообразного канала, уменьшается и количество активных взаимодействий жидкой и газовой сред в единице высоты насадки, т. е. снижается эффективность насадки.

Пример. Экспериментально проводилось сравнение гофрированных насадок без выполнения щелей в вершинах гофр и со щелями. Эксперименты проведены на трехканаль- ной лабораторной колонке. В качестве парогазовой смеси использовался наружный воздух, смешанный с водяным паром. Образованная таким образом паровоздущная смесь подавалась в нижнюю часть колонки. Вода подводилась сверху. Контролировались режимные параметры смеси и воды на входе и выходе, а также расход наружного воздуха и воды на входе. Эксперименты проведены для двух типоразмеров насадок, причем насадки с углом гофрирования 90° была

ыполнена как со щелями, так и без них. пыты 1 и 2 проведены для насадки высотой 720 мм, расстояние по горизонтали межу гофрированными поверхностями мм, ериод гофрирования 2Н 120 м, угол гофрирования , причем для насадки со щеями ширина щелей составляет 10 мм. Опыт мм; мм, мм, , мм.

Таким образом, за счет выполнения щелей в верщинах гофров достигается, по сравнению с известной насадкой, повышение эффективности процессов тепломассообмена в режиме диспергирования жидкой фазы и снижение аэродинамического сопротивления. Повышение эффективности достигается в результате того, что:

1.Исключаются протечки жидкости на поверхности насадки. В отличие от известной насадки вся жидкость в режиме диспергирования переносится с верхних кромок щелей в пространство каналов и далее на смежную гофрированную поверхность.

2.Осуществляется поперечное перемещи- вание газовой, а особенно жидкой фазы, равномерное распределение обеих фаз по сечению насадки, что обеспечивает снижение

требований к начальному распределению жидкости, т. е. появляется возможность упрощения конструкции распределителей жидкости. Увеличивается длина пути жидкой и газовой фаз. Часть жидкости и газа соверщает перекрестно-противоточное движение. В известной насадке отсутствует поперечное перемешивание.

Аэродинамическое сопротивление насадки снижается вследствие того, что: возможно увеличение угла гофрирования 120°

без нарушения гидродинамики режима дис- пергирования, т. е. снижается сопротивление сухой насадки; происходит равномерное распределение жидкости по сечению насадки. Особенно это сказывается при неравномерном орошении.

Формула изобретения

Регулярная насадка для тепломассооб- менных аппаратов, содержащая параллельно расположенные вертикальные горизонтально

гофрированные листы, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса тепломассообмена путем обеспечения поперечного перемешивания и распределения жидкой и газовой фаз по сечению

насадки, вершины гофров листов выполнены с щелями, при этом на соседних разнонаправленных гофрах щели распол ожены в щахматном порядке, а длина щелей больше щирины перемычек.

}Кидкость

Изобретение относится к конструкции регулярной насадки и предназначено для проведения тепломассообменных процессов, в частности, для утилизации теплоты продуктов сгорания природного газа на энергетических установках при противоточном действии газа и жидкости. Целью изобретения является повышение эффективности процессов тепломассообмена путем обеспечения поперечного перемешивания и распределения жидкой и газовой фаз по сечению насадки. Насадка содержит параллельно расположенные вертикальные горизонтально гофрированные листы. В вершинах гофров листов выполнены щели, при этом на соседних разнонаправленных гофрах щели расположены в шахматном порядке, а длина щелей больше ширины перемычек. 3 ил.

А -А

Иидность

Фиг.:5