Насадка для проведения тепло- и массообменных процессов Советский патент 1993 года по МПК B01J19/30 

Изобретение относится к контактным устройствам для осуществления тепло- и массообменых процессов в химической технологии, нефтехимии, газовой, пищевой, медицинской промышленности, а также в теплоэнергетике.

Целью изобретения является увеличение пропускной способности и снижение гидравлического сопротивления.

На фиг.1 изображена насадка; на фиг.2 и 3 - то же, разрезы; на фиг.4 - график зависимости гидравлического сопротивления и пропускной способности.

Она представляет собой тонкостенное кольцо, имеющее симметричные, расположенные на одном уровне, прямоугольные отверстия, перемычки которых вдавлены внутрь и образуют в плане омегообразный профиль (Ј§.

В местах сопряжения перемычек с кольцом образуется криволинейная поверхность. Высота перемычек h определяется из соотношения

h 0,33 х Н,

где Н А х D, здесь Н - высота кольца, D - его диаметр, А - коэффициент, величину которого выбирают в пределах от 1/5 до 1/2.

Величину D выбирают в пределах от 25 до 150 мм.

Омегообразный профиль перемычек, вдавленных внутрь кольца, обеспечивает насадке в совокупности с другими отличительными признаками свойство односторонней самоориентированности. При этом даже при загрузке насадок в аппарат вна- вал она падает плашмя, что обеспечивает увеличение пропускной способности слоя насадки при одновременном снижении гидравлического сопротивления.

Обоснование выбора высоты перемычек представлено на фиг.4. Здесь приведен график зависимости гидравлического соXJ

О х| О О

противления АР и пропускной способности заявленной насадки от высоты перемычек. Из анализа кривых видно, что оптимальное значение коэффициента А лежит в пределах от 1/5 до 1/2, как раз при этих величинах достигается максимум пропускной способности при минимуме гидравлического сопротивления.

Симметричное расположение отверстий на одном уровне, образующих в местах сопряжения перемычек с кольцом криволинейную поверхность, кроме того обеспечивает повышение жесткости конструкции насадки на 36% по сравнению с прототипом. Этот дополнительный положительный эффект является весьма важным при использовании насадки, например, в крупнотоннажных агрегатах синтеза аммиака, где высота насадочных аппаратов (абсорберов и регенераторов) составляет семь метров.

На фиг.4 кроме графической зависимости величины гидравлического сопротивления и.пропускной способности насадки от относительной высоты перемычек h в долях от диаметра кольца (D) показаны соответст- вующие значения коэфффициента А. Зона оптимальных значений высоты перемычек на фиг.4 показана штриховкой между двумя пунктирными линиями.

Предлагаемая насадка имеет следующие геометрические характеристики (табл.1).

Сопоставление геометрических характеристик заявленной и известных промышленных насадок показывает, что удельная поверхность заявляемой насадки примерно на 16-20% выше, чем у колец Палля и колец Рашига, доля свободного объема выше на. 8%, чем у колец Палля. По эквивалентному диаметру заявляемая насадка существенно (до 30%) превосходит известные насадки,

0

5

0

55

0

5

0

что обеспечивает ей повышенную пропускную способность при одновременном снижении гидравлического сопротивления (опытные данные в табл.2).

Насадка выполняется из металлического листа или металлической полосы. Марку металла подбирают из условий коррозионных свойств контактирующих сред.

Насадка работает следующим образом.

Элементы насадки загружают в колонный аппаратвнавал. Насадка заполняет собой внутренний объем аппарата, создавая необходимую геометрическую поверхность, на которой происходит контакт движущихся фаз. Газовая фаза подается в нижнюю часть аппарата под слой насадки, жидкая фаза орошает насадочный слой сверху.

Формула изобретения Насадка для проведения тепло- и массообменных процессов в системах аз - жидкость, выполненная в виде кольца, имеющего прямоугольные отверстия, перемычки которых вдавлены внутрь с зазором между ними, о т л и чающаяся тем, что, с целью увеличения пропускной способности при одновременном снижении гидравлического сопротивления за счет большой открытости набегающему потоку газа, отверстия расположены симметрично на одном уровне, а вдавливание перемычки в плане имеют Q-образные профили, образуя в местах своего сопряжения с кольцом криволинейные поверхности, причем высота h этих перемычек определяется из соотношения

h 0,33xH,

где H A x D, здесь Н - высота кольца, D - его диаметр, А - коэффициент в пределах от 1/5 до 1/2.

Область использования: изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к конструкции насадки для тепло- и массообменных процессов, которая может быть применена в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения состоит в том, что насадка выполнена в виде кольца с прорезями и вдавленными внутрь перемычками, образующими в плане омего- образные профили. 4 ил., 2 табл.

Геометрические характеристики насадки ГИАП в сравнении с кольцами Палля

Таблица

Т а б л и ц а 2

Результаты опытов в колонне диаметром 500 мм для колец диаметром 75 мм, высотой 15 мм, шириной перемычки 5 мм при нагрузках по газу от 1,9 до 3,05 м/с и жидкости

от 20 до 135м3/м2ч.

Фиг. 2

Редактор Т. Горячева

Составитель А. Пушнов Техред М.Моргёнтал

Корректор М. Самборская