Тепломассообменный аппарат Советский патент 1981 года по МПК B01D3/32 

Изобретение относится к устройствам оСщего назначения для осуществления различных фи зических и химических npouieccoB, в частности к тепломассообменным аппаратам пленочного типа с нисходящей пленкой, и может быть ис пользовано в энергетической и химической про. мышленностях. Известна массообменная колонна, содержа щая тарелки, расположенные одна над другой и снабженные отверстиями для прохода восходящего потока гаэоо азной фазы, а также для ввода и вывода жидкой фазы. Тарелки укрепле 1Ш на { нтральной трубе, причем для отвода жидкой фазы предусмотрены желобки, доходящие до внешнего края тарелки. Внутри центральной трубы 1мжду двумя соседними тарелками расположены сборники для жидкости 1. Однако в известной массообменной колонне массообмен происходит с поверхности жидкости текущей по желобку, вследствие чего рабочая поверхность соприкосновения фаз ограничена. Кроме того, рабочий объем используется не в полной мере, причем при больших металлозатратах, что является причиной снижения эффективности теплообмена. Известен роторный пленочный аппарат, содержащий корпус, выполненный из сое;дв Ю1ных между собой секций, каждая юкоторых выполнена в виде конуса, имеющего переркпределнтель, вал с разбрызгивающими устройствами 2. Однако зтот аппарат недостаточно эффективен. Известен также тепломассообмешшй ашпрат, содержаищй корпус и расположенные одю над другой вокруг центральной трубы тарепкя с кольцевыми желобками для форм1фови1Н)1 стекающей пленки. Тарелки выполнены с диаметрами, увеличивающимися по высоте anmt рата, и имеют дополнительиые трубы по числу тарелок, расположенные коаксиально цея ншьной трубе 3.. Недостатками известного аппарата являются сложность конструкции и большая металлоемкость из-за наличия тарелок и коаксиальных труб; прерывистый процесс стекания пленки, дая обеспечения которого необходимы дополяятельные насосы для подачи жидкости на очередную тарелку; а также малые коэффициенты теплоотдачи от греющего пара к пленке ввиду попутного движения пленки жидкости и греющего пара.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена за счет организации непрерывного каскадного стек1й1ия пленки жидкости и передачи теплоты ей непосредственно от греющего теплоносителя без разделяющей эти теплоносители поверхности путем встречного движения закрученного потока греющего пара.

Поставленная цель достигается тем, что корпус выполнен в виде коаксиально расположенных обечаек, снабжен размещенными между обечайками кольцевыми диафрагмами, -между которыми расположены коллекторы, сливными раструбами, на нижних основаниях которых установлены желоба-накопители с пленкообразователями.

Целесообразно аппарат выполнять из соединенных между собой дополнительных обечаек, выполненных с увеличивающимися по высоте диаметрами,

На чертеже изображен аппарат, продольный . разрез.

Тепломассообменный аппарат имеет корпус, выполненный из двух коаксиальных ступенчатых обечаек 1 и 2, закрываемых крыщкой 3, нижний кольцевой коллектор 4 греющего пара. Между обечайками в верхней части аппарата смонтирован жалюзийный сепаратор S пара, под которым установлен кольцевой желоб-накопитель 6 с кольцевым пленкообразователем 7. Ниже по ступеням в местах изменения диаметра корпуса установлены внутренне диафрагмы 8, 9 и 10 и внещние , диафрагмы 11, 12 и 13, между которыми расположены кольцевые приемные коллекторы 14, 15 и 16.

Коллекторы 14 и 15 имеют конические сливные раструбы 17 и 18, на нижних основаднях которых установлены кольцевые желобанакопители 19 и 21 с пленкообразователями 20 и 22. Нижний коллектор 16 снабжен патрубками 23 для отвода неиспарившейся жид. кости. Во внутренних диафрагмах 8, я 10 лопатки установлены под углом 30° к вертикальной оси для закручивания потока пара по часовой стрелке по ходу движения пара, во внешних диафрагмах 11, 12 и 13 - под углом 45 для закручивания потока пара против часовой стрелки. К паровому коллектору 4 пар подводится через патрубки 24. Снаружи аппарата в верхней его части установлен кольцевой коллектор 25 питательной воды и радиальные патрубки 26. В паровом пространстве аппарата установлен дополнительный инерционный сепаратор 27 пара. Пар из аппарата удаляется чере

патрубок 28, труба 29 служит для удаления отсепарированной влаги.

Аппарат работает следующим образом. Исходная таггательная вода подается насосом (не показан) В кольцевой коллектор 25, откуда через радиальные патрубки 26 поступает в желоб-накопитель 6. Переливаясь через край желоба-накопителя 6, вода стекает по пленкообразователю 7, образуя цилиндрическую

пленочную поверхность. Пленка подающей жидкости попадает в приемный коллектор 14 следующей ступени, откуда стекает по коническому раструбу 17 в желоб-накопитель 19. Переливаясь через его край, вода стекает по пленкооб5 разователю 20, образуя цилиндрическую пленочную поверхность следующей ступени, жидкость которой попадает в приемный коллектор 15 очередной ступени, откуда, стекая по коническому сливному раструбу 18, поступает в желоб

„ накопитель 21. Стекая по пленкообразователю 22, жидкость формируется в виде сплошной цилиндрической пленки в следующей ступени и т.д. (Количество ступеней может быть значительно больншм).

Неиспаривщаяся вода поступает в кольцевой приемный коллектор 16, откуда через патрубки 23 удаляется в . Греющий пар через патрубки 24 подается в паровой коллектор 4, откуда, пройдя {ша4фагмы 9 и 13, двумя противоположно закрученными потоками движется встречно течению цилиндрической пленки жидкости, общ-ревая ее со стороны внутренней и внешней образующих. Пройдя нижнюю ступень, пар проходит диафрагмы 10 и И и формируется двумя прот1юоположно закручен ными потоками по обе стороны пленки в следующей ступени. Пройдя диафрагмы 8 и 12, пар подходит к верхней части аппарата, где происходит сепарация пара в жалюзи ом сепараторе 5. В паровом пространстве аппарата пар

0 проходит дополнительную сепарацию в инерционном сепараторе 27 и через патрубок 28 отсасывается из аппарата. Отсепарированная влага удаляется через трубу 29.

В предлагаемом пленочном бесповерхност5 ном тепломассообменном аппарате исключены из конструкции трубы и тарелки, что снижает металлоемкость аппарата на 25%. Противоточная схема движения теплоносителей и дополнительная турбуяизация греющей среды вслед0 ствие закрутки потока обеспечивают увеличение коэффициента теплоотдачи на 30%. Построечная стоимость аппарата уменьшается на 70%.

Формула изобретения

51. Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус, кольцевые коллекторы и желобанакопители с увеличивающимися по высоте аппарата диаметрами с пленкообразователями.