Регуляторная пластинчатая насадка Советский патент 1974 года по МПК B01D53/20 

I

Изобретение относится к конструкциям контактных устройств тепло-массообменных аппаратов.

Известна регулярная пластинчатая насадка с отверстиями, расположенными в пшхматном порядке. ,, ,

Испытания этой, насадки с выштампованнымй прямоугольными отверстиями размером 22X6 мм, расположенными в шахматном порядке па расстоянии 5 мм друг от друга по горизонтали и 10 мм по вертикали показали, что конструкция «асадки может быть улучшена путем изменения коифигурации отверстий. Однако при низких нагрузках по жидкости и низких скоростях движущегося противотоком газа Жидкость обтекает отверстия и течет только по телу пластины, в то время как для интенсивного обновления контактирующих поверхностей желательно, чтобы жидкость собиралась в капли и капала с верхних кромок отверстий иа нижпие. Кроме того при повышенных скоростях газа (порядка 3,5-5 м/сек) значительная часть жидкости обтекает отверстия даже при больших плотностях орошения; меньшая же часть жидкости стекает по отверстиям в виде капель и струй - в зависимости от нагрузок по жидкости и газу; при всех скоростях газа, а также при однофазном течении жидкости отдельные капли и сгруи жидкости по мере стекания собираются в более крупные струи.

Цель изобретения - интенсификация массообмена на перфорированных пластинчатых насадках путем создания отверстий такой конфигурации, которая препятствует ухудшению равномерности орошения пластин насадки по мере стекапия жидкости и создает условия для непрерывного интенсивного обновления контактирующей поверхности жидкости.

Для этого верхняя и нижняя кромки расположенных горизонтально прямоугольных отверстий имеют зубчатую форму. Зубья верхней кромки отверстий образованы с помощью направленных вверх прорезей. Отношение высоты зубьев к ширине прорезей между зубьями равно примерно двум. В нижней кромке отверстия имеют зубья, расположенные по осям зубьев или прорезей верхней кромки. Высота и ширина зубьев нижней кромки соизмеримы.

На фиг. 1 показан лист насадки с отверстиями, причем зубья нижней кромки расположены по осям прорезей верхней кромки; на фиг. 2- регулярная пластинчатая иасадка с отверстиями, причем зубья нижней кромки отверстий расположены по осям зубьев верхней, аксонометрическая проекция.

В теле пластины 1 выполнены отверстия с зубчатой верхней и нижней кромками. Зубья 2 верхней кромки отверстий образованы с помощью прорезей 3. Ширина прорезей 3 равна 3-4 мм, а высота 5-6 мм, т. е. равна высоте, на которой происходит подвИсание и утолщение пленки жидкости (для воды эта в еличина при нормальных условиях равна 5-в мм). Отношение высоты зубьев 2 к ширине прорезей 3 равпо двум. Ширина зубьев 2 может супдественно изменяться.

Выступающие вверх зубья 4 в нижней кромке отверстий имеют соизмеримую высоту и ширину, равную примерно половине высоты зубьев верхней кромки отверстий. Оси зубьев 4 совпадают с ося.ми прорезей 3. Зубья 4 можно располагать также по осям зубьев 2. Сдвиг осей зубьев недопустим, так как это приводит к отклонению и перераспределению потока жидкости на одну из сторон листа насадки. Таким образом, отверстия в верхней кромке имеют высокие, cpaвниteльнo большой ширины, зубья с узкими просветами между нами, в то время как на нижней кромке расположены на значительном расстоянии друг от друга зубья малой ширины.

Насадка работает в условиях противотока или нисходящего прямоточного движения газовой и жидкостной фаз. Л идкость с помощью распределительного устройства подается на верхний торец насадки и стекает вниз, контактируя с газом (паром). Встречая на своем пути отверстия с зубчатой верхней кромкой, жидкость на зубьях 2 собирается в капли. Обтеканию отверстий препятствуют боковые прорези. Прорези между зубьями (средние прорези) служат для того, чтобы капли не перетекали к боковым стенкам отверстий, что наблюдается даже при незначительном отклонении кромок отверстий от горизонтали. Ширина прорезей должна быть такой, чтобы препятствовать перетеканию капель с зуба на зуб или на боковую стенку отверстий, а высота должна быть больше (или равна) высоты утолщения жидкостной пленки при формировании капель.

Зубья в нижней части отверстий предназначены для стабилизации и более равномерного распределения потоков жидкости при их разбивании о нижнюю кромку отверстий.

Наиболее эффективно при заданной плотности орошения насадка работает в случае частого скапывания капель с зубьев, предшествующего появлению струек, при этом образуется наибольшая поверхность контакта фаз. Из этого условия и следует выбирать размер зубьев. При низких плотностях орошения ширина зубьев верхней кромки может составлять 12-15 мм. При увеличении плотности орошения до величины приводящей к появлению струек, ширину зубьев следует уменьшить до .размеров 4-5 мм, что будет способствовать работе в капельном режиме.

(Помимо создания благоприятных условий для контактирования материально обменивающихся сред, шахматное расположение отверстий с прорезями в верхней части и выступающими вверх зубьями в нижней части позволит в щироком диапазоне плотностей орошения сохранить равномерность распределения жидкости по всей высоте насадки почти в таком же виде, в каком она была в верхнем

сечении.

Насадка может работать также в режиме восходящего прямотока. В этом случае она должна быть перевернута. Предполагается, что в условиях прямотока насадка будет работать эффективнее, чем при противотоке.

Интенсификация массообмена на насадке достигается за счет улучшения гидродинамических условий стекания орошающей жидкости: обеспечивается равномерность орошения

насадки по всей высоте; в момент подвисания жидкости на зубьях верхних кромок отверстий и образования капель происходит интенсивное обновление поверхности контакта, сопровождаемое турбулентными пульсациями, пронизывающими всю толщину пленки, так как капля не ограничена твердой стенкой с прилегающим к стенке вязким подслоем, в котором гасятся турбулентные пульсации. Насадка проста в изготовлении и может

быть получена штамповкой или прокаткой плоских и гофрированных листов из металла, пластмассы.

Предмет изобретения

1. Регулярная пластинчатая насадка для тепло- массообменных аппаратов с отверстиями, расположенными в шахматном порядке,

отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена путем улучшения условий подвисания жидкости на верхних кромках отверстий, предотвращения обтекания жидкостью отверстий и сохранения

равномерности орошения по высоте насадки, отверстия выполнены прямоугольной формы с зубчатой верхней и нижней кромками, а оси их расположены горизонтально.

2.Насадка по п. I, отличающаяся тем, что зубья нижней кромки отверстий расположены по осям зубьев верхней.

3.Насадка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что зубья нижней кромки отверстий расположены по осям прорезей верхней кромки.

4. Насадка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что отношение высоты зубьев к ширине прорезей между ними для верхней кромки примерно равно двум.