Массо-и теплообменный аппарат Советский патент 1978 года по МПК B01D3/30 

и невозможность осуществления мастабного перехода, кроме того, сама онструкция аппарата сложна по техологическому исполнению.

Известен Абсорбер для сушки хлор- 5 аза , выполненный в виде колонного ппарата. В-средней части колонна аборбера выполнена в чиде конфузора, нижней -.в виде диффузора и снабена отбойной тарелкой, смонтиро- ю анной внутри конфузора 2J.

Существенный недостаток в кон- . труктивной особенности аппарата сосоит в том, что при ведении технологического процесса тяжелая фаза дис- jg пергируется на отбойной тарелке при малой линейной скорости легкой фазы в конфузоре, при этом значительная часть тяжелой фазы попадает на внутреннюю поверхность конфузора ив „о виде пленки последовательно проходит конфузор, горловину и диффузор. Остальная часть тяжелой фазы в виде капель получает ускорение в горловине и вместе с легкой фазой при одинаковых линейных скоростях выходит из диффузора. .;

Следовательно, такая организация гидродинамической обстановки способствует потере энергии не на эффективное контактирование фаз. И естест- 30 венно, что процесс массообмена протекает, в основном в диффузионной области как на внутренней поверхности конфузора, горловины и диффузора, так и в движущемся двухфазном потоке диф- 35 фузора. Кроме того, такая конструктивная особенность усложняет автоматизацию технологического процесса. К числу недостатков можно также отнести невозможность осуществления масштаб- 40 ного перехода и конструктивную сложность технологического исполнения ап парата типа трубы Вентури-.

Наиболее близок по конструкции к настоящему изобретению аппарат, со- g держащий корпус, сепарационное контактное устройство с газоподводящим патрубком в форме трубы Вентури, разделительные наклонные перегородки,. помещенные внутри сечения аппарата с KOH-JL фузором, направляющие поверхности 3j .,

Конструктивный недостаток аппарата заключается в том, что в газоподводящем патрубке формы трубы Вентури безвозвратно расходуется энергия для npe-i55 одоления сопротивления дросселирующего устройства - горловины, где легкой фазе сообщается максимальная кинети.ческая энергия, которая в диффузоре переходит в потенциальную, то есть в .статическое давление.

Такая организация гидродинамической обстановки в газоподводящем патрубке типа трубы Вентури не способствует интенсивнол{у Обновлению поверхности контактируёмых. фаз. Для подво- 65

да газа к направляющим поверхностям газоподводящий патрубок типа трубы Вентури выполняет функцию патрубка круглого сечения, но только с большими энергетическими потерями. Скоро.сть легкой фазы для данного типа-полого форсуночного скруббера с разделительными наклонными перегородками по его сечению такая же, как и для известных полых форсуночных аппаратов.

Кроме того, чтобы скруббер отличается большой металлоемкостью, громоздкостью, что создает дефицит производственных площадей. В то же время увеличение геометрических размеров не способствует увеличению производительности и эффективности.

Цель настоящего изобретения - устранение указанных недостатков и интенсификация процессов массо- и теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что контактное устройство установлено внутри корпуса аппарата и выполнено в виде цилиндрической камеры, причем один торец ограничен стенкой корпуса, а второй торец выполнен открытым для ввода контактируёмых фаз, лопатки.установлены под углЬм к горизонтальной оси устройства, причем первая лопатка снабжена вращающейся осью и закреплена в нижней части контактного устройства со стороны ввода фаз, вторая лопатка - в его верхней части и третья ударно-диспергирующая лопатка закреплена жестко одним концом в торце контактного устройства, а вторым концом - в сепарационном устройстве.

Конструктивная особенность расположения направляющих и ударно-дисперч гирующей лсотаток в контактном устройстве позволяет организовать гидродинамическую обстановку, при которой кинетическая энергия фаз расходуется на их диспергирование, а при некотором ее значении может протекать проу цесс образования гомогенной систекы из гетерогенной.

Поскольку массо- и теплообменные процессы, в основном, характеризуются гидродинамической обстановкрй контактируёмых фаз, предлагаемая конструкция аппарата отвечает условию проведения процесса в широкой области установившегося турбулентного реясима.

Кроме того, такая конструкция контактного устройства не только позволяет интенсифицировать процессы массо- и теплообмена, но и представляет определенный интерес для практического и теоретического изучения процессов массопередачи и теплопередачи.

На фиг. 1 показан общий вид массои теплообменного аппарата ударно-диспергирующего типа; на фиг. 2 - его горизонтальная проекция.

Массо- и теплообменный аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1 и содержит контактное устройство 2 и с парационное устройство 3. В нижнюю часть корпуса 1 установлено контактное устройство 2, которое перпендику лярно к корпусу, а нижняя его часть установлена касательно к цилиндру корпуса. В нижней части контактного устройства 2 на вращающейся оси 4 жестко закреплена направляющая плоская лопатка 5, которая может вращать ся вместе с осью 4 на величину угла от 5 до 45 по отношению к горизонтальной оси контактного устройства fipoTHB движения потока фаз. На уровне свободного конца вращающейся лопатки 5 в верхней части кон тактного устройства одним концом жес ко закреплена направляющая лопатка 6 которая образует угол от 5 до 13 с горизонтальной осью контактного устройства при движении против потоков фаз. Длина лопатки б составляет 1/3 длины лопатки 5, . Перпендикулярно горизонтсшьной ос контактного устройства установлена ударно-диспергир5кицая лопатка 7, которая установлена так, что один коне ее закреплен в точке пересечения его горизонтальной оси с корпусом аппарата, а второй конец также закреплен на корпусе аппарата, но в сепарационном устройстве. Лопатка 7 установлена на расстоянии от лопатки 6 на 1/3 большем, чем среднерасчетная дли на сечения для прохода контактируеки фаз между свободным концом лопатки 5 и верхней частью контактного устройства 2. Патрубок 8 является продолжением контактного устройства и служит для ввода легкой фазы. На патрубке 8 кре пится патрубок 9, который служит для ввода тяжелой фазы (фиг.1). Сепарсщионное устройство 3 содержит полукольцо 10 и кольцо 11, а так же перегородку 12, которые служат дл разделения контактируемых фаз (фиг.2 в нижней части сепарационного устрой ства 3 по всей его длине укреплен сборник 13, служащий для сбора тяжелой фазы, и. патрубок 14 для ее вывод из аппарата. Для выхода легкой фазы из аппарата служит Патрубок 15. Со стороны сепарационного устройства укреплен фланец 16, к которому с помощью болтов крепится крышка 17. Со сто роны контактного устройства прикрепле на крышка 18. Ступени аппарата взаимозаменяемы и при необходимости монтируются в МНО гоступенч 1ый аппарат. В массо- и теплообменном аппарате ударно-диспергирующего типа протекают процессы следующим образом. С помощью лопатки 5, которая вращается вместе с осью 4, устанавливается необходимое сечение для прохода контактируемых фаз. Легкая фаза подается в контактное устройство через патрубок 8, который является продолжением контактного устройства 2, из цилиндрического корпуса 1. Тяжелая фаза в виде струи подается через патрубок 9 по направлению потока легкой фазы. Потоки контактируемых фаз, проходя через сечение, установленное с помсяцью лопатки 5, приобретают необходимую скорость. В промежутке между направляющими лопатками 5 и 6 за лопаткой 6 по направлению движения потока фаз тяжелая фаза предварительно дробится на капли, которые в свсио очередь одновременно получают ускорение за счет кинетической энергии легкой фазы. При этом относительная скорость потоков фаз приближается к нулю, а линейные скорости стремятся выравняться по абсолютному значению. Тяжелая фаза после предварительного скоростного дробления на капли и их ускорения вместе с легкой фазой направляется лопаткой 6 на ударнодиспергирующую лопатку 7. Вблизи ударно-диспергирующей лопатки 7 давление и плотность легкой фазы увеличиваются, кроме того, резко изменяется скорость и направление ее движения. На некотором расстоянии от ударно-диспергирующей лопатки и на самой лопатке относительная скорость фаз принимает максимальное значение или наибольшую величину сложного движения фаз. Здесь же в результате эффекта удара ускоренных капель тяжелой фазы об уплотненный слой легкой фазы и ударно-диспергирующ то лопатку 7 протекает интинсивное обновленке и увеличение развитой поверхности фаз. Изменение направление движения, поток диспергированных фаз из контактного устройства 2 направляется в сепарационное устройство 3. В верхней цилиндрической части сепарационного устройства 3 над контактным устройством 2 между полукольцом 10 и крышкой 18 происходит процесс разделения диспергированных фаз. В результате центробежной силы тяжелая фаза прижимается к внутренней цилиндрической поверхности корпуса сепарационного устройства 3, где об разуется подвижная пленка. Легкая фаза пссле разделения направляется через патрубок 15 на следующую ступень. Тяжелая фаза в виде пленки стекает а перегородку 12, где часть ее попаает в сборник 13, а остальная часть о кольцу 11 - в карман , образованый между кольцом 11 и крышкой 17. з кармана она попадает в сборник 13, из сборника 13 через патрубок. 14 ыводится из аппарата.