Насадка для тепло- и массообменных аппаратов Советский патент 1991 года по МПК B01J19/30 

Изобретение относится к насадкам для тепло- и массообменных колонных аппаратов и может быть использовано в азотной, химической .нефтехимической и смежных отраслях промышленности.

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет дополнительной турбулизации потока.

На фиг. 1 показана насадка с разрезом, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3-насадка с двумя парами плоских поверхностей, каждая из которых соединена частью Поверхности тора, общий вид; на фиг. 4 - то же, с одной парой плоских поверхностей.

Насадка представляет собой пустотелый цилиндр с выступающими элементами, выполненными в виде перпендикулярно пересекающихся цилиндров через равные промежутки пар параллельных друг другу

плоских поверхностей 1 и 2, каждая из которых соединена частью поверхности тора 3. Цилиндрические промежутки выполнены с острыми кромками 4 в местах своего сочленения с плоскими поверхностями 2 и снаб1 жены отверстиями 5. Радиус внутренней окружности тора 3 соизмерим с высотой отверстия 5 на цилиндрических промежутках.

Насадка работает следующим образом.

Как и другие нерегулярные насадки она загружается в аппарат внавал. Контакт между газом и жидкостью осуществляется как на внешней, так и на внутренней поверхности элементов насадки. При движении по наружной поверхности насадки жидкость попадает на цилиндрический промежуток и в виде пленки перемещается по перпендикулярной ему плоской поверхности 2 на поверхность тора 3, далее на поверхность 2. а потом на поверхность 1. При этом пленка

О

ю о

00

о о

жидкости меняет свою толщину, а в местах наличия отверстий 5 наблюдается обновление пленки жидкости, что интенсифицирует процесс. При движении жидкости по внутренней поверхности насадки на острой кромке 4 происходит отрыв пленки жидкости, что также приводит к улучшению перемешивания контактирующих потоков вследствие местных завихрений. Наличие местных завихрений увеличивает частоту обновления пленки жидкости на поверхности насадки, что обеспечивает интенсификацию тепло- и массообмена на 21-33%.

Наличие цилиндрических участков с острыми кромками позволяет дополнительно турбулизировать пленку жидкости на внутренней поверхности насадки, а также газовый поток. Достигаемое при этом увеличение частоты обновления пленки жидкости на поверхности насадки обеспечивает интенсификацию процесса тепло- и массообмена на 21-33%.

Отверстия на цилиндрических участках обеспечивают дополнительную турбулиза- цию потока и интенсификацию процесса.

Выполнение чередующихся участков насадки соизмеримыми по длине упрощает технологию изготовления насадки при ее крупносерийном производстве.

Выполнение насадки, цилиндрическая поверхность которой пересекается парой выступающих плоских поверхностей, параллельных друг другу и торцевой плоскости насадки, соединенных между собой частью поверхности тора,обеспечивает увеличение пропускной способности насадки при одновременном снижении гидравлического сопротивления за счет того, что при загрузке внавал у такой насадки имеет место свойство самоориентируемости (подавляющее большинство насадки при этом падает плашмя).

Выполнение насадки с величиной отношения ее максимального диаметра к высоте в пределах 4-6 обеспечивает самоориентацию насадки при ее загрузке внавал, малое гидравлическое сопротивление и развитую удельную поверхность. При отношении максимального диаметра насадки к ее высоте более 6 сокращается удельная поверхность насадки при ее хаотической загрузке в аппарат. При отношении максимального диаметра насадки к ее высоте менее 4 увеличивается гидравлическое сопротивление, что недопустимо. Выполнение насадки с радиусом внутренней окружности тора, соизмеримым с высотой отверстия на цилиндрических участках насадки обеспечивает увеличениепоперечного перемешивания контактирующих потоков.

Положительный эффект обеспечивается в результате свойства самоориентируемо- сти насадки при ее выполнении таким образом, что ее цилиндрическая поверхность

пересекается парой выступающих плоских поверхностей, параллельных друг другу и торцевой плоскости насадки, соединенных между собой частью поверхности тора. При этом 74-80% насадки при загрузке ее вна0 вал укладывается в аппарате плашмя соос- но потоку. В результате: возрастает пропускная способность приблизительно на 18% по сравнению с прототипом. Результаты испытаний насадки, выпол.5 ненной в виде элементов из пластмассы со следующими размерами: высота 10 мм; наружный диаметр тора 4 мм; диаметр цилиндрической части 52 мм; толщина стенки 1 мм; высота цилиндрической части внутри

0 насадки 6 мм, а снаружи 4 мм. показали, что при загрузке насадки внавал приблизительно 80% ее в аппарате ориентируется соосно контактирующим потокам. Это обеспечивает снижение гидравлического сопротивле5 ния на приблизительно 30%. Из-за выполнения отношения максимального диаметра элемента насадки к ее высоте, равным 5,2 (т. е. в пределах от 4 до 6), она обладает свойством самоориентируемости,

0 укладывается в аппарате плашмя соосно потоку. В результате возрастает пропускная способность насадки приблизительно на 18% по сравнению с прототипом.

Результаты испытаний насадки, выпол5 ненной из пластмассы, со следующими размерами: высота 30мм; наружный диаметр тора 4мм; диаметр цилиндрической части 52мм; толщина , стенки 1 мм; высота цилиндрической части внутри насадки 6 мм, а снаружи 4 мм, пока0 зали. что коэффициент теплоотдачи по сравнению с обычным цилиндром идентичных размеров увеличивается в 2.4 раза. Коэффициент теплоотдачи по сравнению с прототипом возрастает на 21 %.

5 р. Результаты испытаний насадки из пластмассы со следующими размерами: высота 20 мм; диаметром цилиндрической части 52 мм; толщина стенки 1 мм, высота цилиндрической части внутри насадки 6 мм, снаружи

0 4 мм показали, что при загрузке насадки внавал, 76% насадки ориентируется соосно контактирующим потокам и укладывается в аппарат плашмя. В результате увеличивается живое сечение насадки в аппарате и, сле5 довательно, возрастает пропускная способность на 18%.

Изобретение позволяет интенсифицировать процесс за счет дополнительной тур- булизации потока, что выражается в увеличении коэффициента теплоотдачи на

21 %, возрастании пропускной способности на 18%. Кроме того, гидравлическое сопротивление снижается на 30%. Формула изобретения Насадка для тепло- и массообменных аппаратов, включающая пустотелый цилиндр с выступающими элементами, расположенными на всей поверхности цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет турбули0

зации потока, выступающие элементы выполнены в виде установленных через равные промежутки одной или нескольких пар, параллельных друг другу и торцевой плоскости насадки плоских поверхностей, соединенных между собой частью поверхности тора, при этом цилиндрические промежутки выполнены с острыми кромками в местах своего сочленения с плоскими поверхностями и имеют отверстия.

Изобретение относится к насадкам для тепло- и массообменных колонных аппаратов и может быть использовано в азотной, химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация процесса за счет дополнительной турбулизации потока. В насадке для тепло- и массообменных аппаратов, включающей пустотелый цилиндр с выступающими элементами, выполненными в виде кольцевых гофр, причем цилиндрическая поверхность через равные промежутки пересекается парами выступающих параллельных друг другу и торцевой плоскости насадки плоских поверхностей, соединенных между собой частью поверхности тора, причем цилиндрические промежутки выполнены с острыми кромками в местах своего сочленения с плоскими поверхностями и имеют отверстия. 4 ил. Ё

А-А

12

Фиг. 2

Фиг.З

Редактор Н.Федорова

Составитель А.Сондор Техред М.Моргентал

J.

Фиг.1

Фиг. 4

Корректор Т.Палий