Тепломассообменный аппарат Советский патент 1991 года по МПК B01D3/30 

Изобретение относится к роторным аппаратам для осуществления процессов массообмена между газом (паром) и жидкостью, таких как абсорбция, десорбция, хемосорбция, ректификация и т.п., и может быть использовано в химической, нефтегазовой, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности,

ijenb изобретения - интенсифика- ция процесса за счет многократного обновления поверхности контакта в пределах одной ступени и снижения материалоемкости.

На фиг. 1 изображен тепломассооб- менный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - контактный элемент; на фиг. 3 - участки конической тарелки- роторы и тарелки-статоры.

Тешшмассообменный аппарат содер- жит корпус I, в котором на валу 2 укреплены конические тарелки-роторы 3, на которых смонтированы контактные элементы в виде концентричных вертикальных колец 4. На корпусе 1 установлены тарелки-статоры 5, с укрепленными на них на опорах 6 контактными элементами в виде колец 7 треугольного сечения с углом при вершине 4 - 15°. При этом кольца 7 установлены таким образом, что вершина треугольника находится в плоскости сливного борта вертикального кольца 5. На корпусе 1 имеются патрубки 8 и 9 для подвода газа и жидкости и -патрубки 10 и 11 отвода газа и жидкости. i

Аппарат работает следующим образо При вращении вала 2, установленного в корпусе 1, начинают вращаться тарелки-роторы 3, Жидкость подается в рабочий объем аппарата по патрубку 9; а газ - по патрубку 8. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении тарелки-ротора 3, жидкость устремляется к периферии тарелки. При этом жидкость встречает на своем пути вертикальные кольца 4 и перетекает через них. Жидкость с перелив

5

0

5

о

Q

5

0

ного борта вертикальных колец 4 диспергируется в виде капель, размер которых зависит от частоты вращения вала 2 и диаметра вертикального кольца 4. Капли жидкости под действием центробежной силы движутся в радиальном направлении, причем капли движутся не в одной плоскости, а при наличии случайных воздействий на них их поток является веерообразным и угол при вершине веера зависит от многих факторов, таких как частота вращения вала 2, диаметра кольца 4, вида переливного борта кольца 4, вибрации тарелки-ротора 3, физических свойств жидкости и т.д. Далее капли жидкости попадают по касательной на поверхность кольца 7, Удары капель о поверхность ведут к увеличению межфаэной турбулентности, что способствует интенсификации процесса тепломассообмена. При этом удары капель о поверхность кольца 7 происходят по касательной, что говорит о том, что на увеличение межфазной турбулентности идет вся кинетическая энергия капли. Чтобы все капли, поток которых представляет собой веер, ударялись о поперхность кольца 7, по касательной, его сечение выполнено треугольным с углом при вершине 4-15°, причем вершина треугольника лежит в плоскости сливного борта вертикального кольца 4. Капли с поверхности кольца 7 стекают на тарелку 3 и движутся далее в радиальном направлении к следующему контактному элементу. Процесс мессообмена между газом и жидкостью на каждой тарелке идет при пленочном на поверхности тарелки-ротора 3 и горизонтальных колец 6 и капельном режимах течения жидкости, образуя при этом максимальную поверхность контакта фаз. Выполнение контактных элементов на тарелках-статорах в виде колец треугольного сечения с углом при вершине 4-15 и установка их таким образом, что вершина треугольника располагается на одном уровне со сливным.бортом контактного элемента тарелки-ротора, позволяет на

516

20-30% снизить материалоемкость конструкции за счет ее упрощения, так как материалоемкость (при прочих равных условиях и весе) кольца треуголь- ного сечения гораздо ниже, чем на всех лопаток одного контактного элемента.

При этом отпадает необходимость в огромном количестве изогнутых по

траектории движения капли лопаток, имеющих большой вес. Вместе с тем замена лопаток на кольца треугольного сечения позволяет вести процесс мас- сообмена с такой же интенсивностью, как и в аппарате, принятом за прототип.

Если угол при вершине треугольника меньше 4°, то при определенном режиме работы (при большой частоте вра- щения ротора, когда веер капель максимальный) наблюдается неполное попадание капель на поверхность горизонтального кольца и интенсивность мас- сообмена между ними и газом оследст- вие отсутствия удара оказывается невысокой.

При увеличении угла сныше 15° наблюдается уже при любом режиме удар капель о поверхность кольца не касательный, а с наличием вертикальной составляющей, что не способствует интенсификации массообмена. Это приводит лишь к образованию мельчайших брызг и уносу их газовым потоком, что резко снижает интенсивность массообмена и КПД ступени контакта.

5

0

5

0

5

Таким обррзом, оптимальтый угол при вершине треугольного сечения для различных режимов находится в пределах 4-I58.

В пределах одной ступени происходит многократное обновление поверхности контакта за счет образования капель из пленки жидкости и возвращение капель в пленку. При этом газ движется в противотоке с жидкостью, тарелками-роторами 3 интенсивно перемешивается, что ведет к интенсификации процесса массообмена. Проконтак- тировав на всех тарелках, газ удаляется из аппарата по патрубку 10, а жидкость - через патрубок 1i. Формула изобретения

Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус, на внутренней поверхности которого закреплены конические тарелки-статоры с контактными элементами, вал с закрепленными на нем коническими тарелками-роторами, с контактами элементами в виде концентричных пертикапы ых колец со сливными бортами, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счот многократного обновления поверхности контакта в пределах одной ступени и снижения материалоемкости, контактные элементы на тарелках-статорах выполнены в виде ко- сечения с углом при этом вершина треугольника расположена на одном уровне со сливными бортами контактных элементов тарелок-роторов.

лец треугольного вершине 4-15 , при

Изобретение относится к конструкции роторных аппаратов для проведения физико-химических процессов с участием жидкой и газовой (паровой) фаз. Целью изобретения является интенсификация процесса за счет многократного обновления порерхности контакта в пределах одной ступени и снижение материалоемкости конструкции. Аппарат содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого установлены конические тарелки-статоры 5 с контактными элементами в виде колец 7 треуголь

Фил. г