Насадка для тепломассообменных аппаратов Советский патент 1993 года по МПК B01J19/30 

Изобретение относится к тепломассо- обменным процессам и может быть использовано в химической промышленности и теплотехнике для стабилизации и интенсификации процессов, а также в авиации и на скоростном транспорте в качестве газодинамического маятника для преобразования, энергии газовоздушного .потока в технологические виды энергии.

Цель изобретения - интенсификация процессов тепломассообмена за счет турбу- лиэации газо-жидкостного потока и регулирования частоты и амплитуды ее колебаний.

На фиг.1 изображен разрез насадочно- готела; на фиг,2 - схема установки насадоч- кого тела внутри воздуховода; на фиг.З - пример выполнения системы принудительного изменения профиля тела; на фиг.4 - массообменный аппарат с насадкой {разрез); на фиг.5 - разрез А-А на фиг. 4.

Насадочное тело 1 выполнено обтекае,- мым и имеет наименьшее сечение в хвостовой части, которая затем расширяется, образуя загиб в обе стороны симметрично. Насадочное тело 1 устанавливается вертикально в воздуховоде 2 носовой частью навстречу организованному газовоздушному потоку.

Насадочное тело 1 в качестве газодинамического маятника выполняется полым и состоит из двух упругодеформируемых боковин, скрепленных между собой по передней кромке 3 и в сечении 4, элемент хвостовой части 5 устанавливается с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием регулируемой по длине стяжки, например, гидроцилиндра 6. В элементе крепления 3 располагают ось вращения 7 насадочного тела. Элементы крепления 3, 5 связаны между собой стяжкой 6, которая свободно проходит через элемент 4 жесткого крепления боковин тела 1. Изменение профиля насадочного тела производится следующим образом: при втягивании от управляющего сигнала штока 6 гидроцилиндра, он увлекает за собой подвижный элемент 5,выполненный в виде пластины, представляющей собой в сечении равнобедренную трапецию. Участок тела. на котором осуществляется перемещение

со

с

оо

ю о о

элемента 5, изменяет кривизну. Одновременно с возрастанием осевого усилия изменяется (увеличивается) кривизна боковин тела на участках. При фиксировании штока тело сохраняет отличную от начального положения кривизну боковин. Устройство изменения профиля тела позволяет маятнику адаптироваться к изменяющимся условиям движущейся газовой среды, т.е. изменять амплитуду и частоту колебаний,

работа насадочного тела в качестве газодинамического маятника осуществляется следующим образом. При набегании газовоздушного потока на боковые плоскости тела и. благодаря тому, что его передняя кромка шарнирно закреплена в корпусе тоннеля 2, возникают поперечные колебания тела за счет сил Кармана, которые тем интенсивнее, чем выше скорость среды относительно системы.

Конкретный пример использования насадки в массробменном аппарате представлен на ф иг.4.

Прямоточный аппарат 8 прямоугольной формы содержит кожухотрубную секцию 9, опирающуюся на упор 10. Секция 9 включает в себя ряд прямоугольных труб-тоннелей 11,8 которых установлены насадочные тела 1, в которых насадочные тела нанизаны на ось 12 (например, стальной прут), ограниченную стенками аппарата или шплинтами. Для устранения трения насадочные тела отдалены друг от друга и от стенок аппарата втулками 13.

Установка насадочных тел в кожухот- рубной секции 9 может быть осуществлена несколькими способами: в верхнем сечении в одной плоскости, под углом к горизонту в плоскости и зигзагообразно по ломаной. В первом случае суммарное лобовое сопротивление насадки велико, второй вариант расположения насадки предпочтительнее первого, третий является промежуточным.

Работа абсорбера с предлагаемой насадкой в фазах газ-жидкость, пар-жидкость осуществляется следующим образом. Поток газа (пара) с большой скоростью поступает в горловину аппарата 8, проходитчерез оросительную систему и рассеивается по каналам тоннелей 11, где встречает препятствие в вице подвижных насадочных тел 1. Потоки, огибая криволинейную поверхность насадочных тел, завихряются. В результате создается неустойчивое равновесие и насадочные тела начинают раскачиваться в по2 перечном направлении вокруг оси (играют роль газодинамического маятника). Вихри, - ..

отражаясь от стенок тоннеля 11, создают подъемную силу Жуковского. Последняя будет смещать вихри в направлении, где скорость больше, т.е. от периферии к оси

потоками если движение происходит в трубе, то эта сила будет направлена от стенки трубы внутрь жидкости (газа). Насадочное тело 1, стараясь вернуться в исходное положение, по инерции проходит точку равновесия,

возникнувшая разность давлений с разных сторон криволинейной поверхности тела отбрасывает его от стенки в противоположную сторону и процесс повторяется. Возникают автоколебания насадочного теда (маятника). Возмущенная колебаниями насадочных тел газо-жидкостнэя фаза тур- булизируется. Вихрь, рожденный колебаниями тела, в начале тоннеля отдает потоку свою энергию, а при наличии массообмена

переносит массу вещества. В турбулентном потоке имеет место не только продольный перенос, но и поперечный, что и приводит к возникновению дополнительного касательного напряжения и соответственно

дополнительного переноса вещества. В результате при турбулентном движении жидкости (газа) возникают пульсации скоростей - скорость пульсирует около некоторой средней величины.

Формула изобретения

Насадка для тепломассообменных аппаратов, включающая оси с установленными на них телами, выполненными в виде крыла симметричного профиля с осью вращения и загибом в хвостовой части, о т л и-. ч а ю щ а я с я тем, что, с целью интенсификации процессов тепломассообмена за счет турбулизации газо-жидкостного потока и регулирования частоты и амплитуды ее колебаний, хвостовая часть тела отогнута в обе стороны симметрично, а тело выполнено полым из упругодеформируемого листового материала, снабженного неподвижно установленными в ней элементами крепления по передней кромке, в месте наименьшего сечения тела, и элементом крепления хвостовой части тела,,установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а насадка снабжена регулируемой по длине стяжкой, соединяющей все элементы крепления между собой, при этом стяжка жестко закреплена на элементах крепления передней кромки и хвостовой части и свободно пропущена через элемент

крепления, установленный в месте наименьшего сечения тела, а ось вращения расположена на передней кромке.

CvSS5

Использование: в химической промышленности. Сущность изобретения: хвостовая часть тела отогнута в обе стороны симметрично, а тело выполнено полым из упругодеформируемого листового металла, снабженного неподвижно установленными в нем элементами крепления по передней кромке,в месте наименьшего сечения, и хвостовой части, соединенными регулируемой стяжкой. 5 ил.

Фа г. 2.

У// Л7 ///////////////////# #/ /// /# /7/ ЯР /// /// /Г/ /// /7/

ЩигА

л-л

i

-Я

фиг5