Тепломассообменная колонна Советский патент 1992 года по МПК B01D53/18 B01D3/32 

Изобретение относится к конструкциям тепломассообменных колонн с регулярными насадками, Преимущественная область применения предлагаемой конструкции - аппаратурное оформление ректификационных и абсорбцмонно-десорбционных процессов.

Цель изобретения - интенсификация тепломассообмена за счет создания активного гидродинамического режима контактирующих фаз.

На фиг.1 представлен общий вид колонны; на фиг.2 и 3 выявлены геометрические особенности тепломассообменных пакетов; на фиг.4 показан механизм передвижения струй пара в смежных каналах тепломассообменных пакетов в угловых зонах шевронных гофр.

Тепломассообменная колонна включает корпус 1, разделитель жидкости 2, перераспределительные 3 и тепломассообменные 4 пакеты, уложенные на опорную решетку 5.

Через штуцеры 6 осуществляется подвод питающей (флегмовой) жидкости, а через штуцер 7 - вход пара в корпус колонны. Через штуцеры 8 и 9 производится вывод жидкости и пара из корпуса колонны.

Перераспределительные пакеты 3 набраны из вертикальных косорифленных листов с различными по абсолютной величине углами наклона гофр (каналов) (р к горизонтали. На фиг.1 показан перераспределительный пакет, в котором косорифленные листы выполнены с двумя значениями р и pz , причем pi (pi . Тепломассобменные пакеты 4 набраны из вертикальных листов с шевронными профилем гофр. На фиг.1 и 4 изображены тепломассообменные пакеты 4, шевронные гофры (каналы) которых сформированы полугофрами 10i,2 и . Как с перераспределительных 3, так и тепломассообменных 4 пакетах гофры (каналы) смежных листов имеют противоположный угол наклона х вертикали. Угол наклона шевровых гофр к горизонту а меньше значений и #2 1 что обеспечивает интенсивный режим движения пара. Значения р, (pi и а, a также эквивалентного диаметра косых и шевровых гофр выбраны так, чтобы пропускная способность и гидравлическое сопротивление тепломассообменных 4 и перераспределительных 3 пакетов были одинаковыми. В тепломассообменных пакетах 4 высота гофр hi в верхней и нижней

сл

ел

00

зонах листов больше, чем высота этих гофр h2 в средней зоне 11 (см. фиг.2-4).

Тепломассообменная колонна работает следующим образом. Питающая флег- мовая жидкость через штуцеры 6 поступает с распределитель жидкости 2, из которого перетекает на поверхность верхнего перераспределительного пакета 3 и перераспределяется на элементарные струйки, стекающие по направлению косых каналов (см. фиг.1). Благодаря большому количеству и разливной величине угла наклона этих каналов обеспечивается равномерное орошение тепломассообменных пакетов 4 в масштабе локального элемента поверхности контакта фаз. При течении жидкости с верхних торцов тепломассообменных пакетов 4 до зоны 11 венцов шевровых каналов 101,2 (см. фиг.1) линии тока незначительно отклоняются от вертикали. При дальнейшем передвижении жидкости по поверхности каналов 10i,2 от зоны 11 к нижнему торцу пакета 4 знак отклонений линий тока меняется на противоположный. Благодаря такому механизму передвижения орошающей жидкости и равномерному первоначальному орошению обеспечивается полное покрытие пленкой поверхности тепломассообменных пакетов 4. Плотное прилегание вершин гофр смежных листов (см. фиг.З) в зонах верхних и нижних торцов пакетов 4 также способствует интенсификация тепломассопереноса за счет перемешивания и перераспределения жидкостной пленки в указанных зонах.

Поток пара через штуцер 7 поступает в корпус колонны и проходит через щели опорной решетки 5 и каналы тепломассообменных 4 и перераспределительных 3 пакетов, обмениваясь теплом и массой со стекающей жидкостной пленкой. При передвижении через каналы 10i,2 и 1C) i,2 тепломассообменных пакетов 4 происходят многократные повороты струй пара в зонах 11 венцов шевронных каналов 10i,2 и 10i,2 (см. фиг.4). В зонах 11 благодаря наличию зазоровд (см. фиг.2) между вершинами гофр смежных листов сформированы зоны а б с d

для прохода пара. Под воздействием скоростного напора струи пара, движущиеся в смежных каналах 10i и 102. в зонах а б с d активно перемешиваются и перераспределяются соответственно в смежные каналы 102 и 10i (см. фиг.2 и 4).

Поток пара, отходящий из каналов верхнего перераспределительного пакета 3, проходит через щели распределителя жидкости 2 и отводится из корпуса колонны через штуцер 7; жидкость, стекаемая с нижнего тепломассообменного пакета 4, отводится через штуцер 6.

В соответствии с описанным выше механизмом передвижения контактирующих потоков, в предложенной конструкции достигается максимальная поверхность контакта фаз, интенсивное перемешивание и перераспределение жидкости и пара за счет

этого обеспечивается наиболее активный режим тепломассообмена.

Формула изобретения Тепломассообменная колонна, включающая корпус, распределительные и опорные узлы, насадку, выполненную в виде перераспределительных и тепломассообменных пакетов, собранных из вертикальных гофрированных листов, отличающаяся

тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена за счет создания активного гидродинамического режима контактирующих фаз, листы выполнены с шевронными гофрами и венцами в центральной зоне, а перераспределительные пакеты выполнены в виде косорифленных листов с различными углами наклона в горизонтали гофр, у которых эквивалентный диаметр меньше, а угол наклона к горизонтали больше, чем у тепломассобменных пакетов, при этом высота вверху и внизу шевронных гофр тепломассообменных пакетов больше, чем в центральной зоне, а вершины гофр смежных листов по торцам тепломассобменных пакетов прижаты одна к другой и венцы шевронных гофр между вершинами гофр смежных листов имеют зазор.

8

/

Использование: в тепломассоообмен- ных процессах. Сущность изобретения: теп- ломассообменные пакеты выполнены из листов с шевронными гофрами и венцами в центральной части, а перераспределительные пакеты выполнены в виде косорифлен- ных листов с различными углами наклона. 4 мл.

Фиг.

/J-/J по&ернуго

. фиг. 2

Б-Б nobpitfo

Фиг.З

1L /с,1

фи f