Тепломассообменная тарелка Советский патент 1982 года по МПК B01D3/20 B01D3/22 

(54) ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА

Изобретение относится к устройствам для контактирования газа (пара) и жидкости и может найти применение в массо-теплообменных аппаратах для процессов абсорбции, ректификации, дистилляции и др.

Известна тепломассорбменная тарелка, состоящая из параллельно установленных пластин с отогнутым верхним краем, разделенная на участки с противоположным наклоном пластин, и переливное устройство l .

Однако известная конструкция малоэффективная вследствие того, что имеют место перемешивание жидкости на тарелке в результате ее рециркуляции и малоинтенсивный контакт фаз из-за однонаправленного движения газа (пара) и жидкости по тарелке.

Кроме того, тарелка имеет низкую пропускную.способность по газу (пару) , так как при высоких скоростях; газа (пара) происходит отдув распыленной в капли жидкости в межтарельчатое пространство и образование уплотненных зон в конце рабочих участков тарелки. Это препятствует попаданию жидкости в сливные отверстия и способствует накоплению ее на тарелке. В результате резко возрастает сопротивление тарелки и унос жидкости с нее.

Цель изобретения- - повысить эффективность тепломассообмена и пропускную способность.

Поставленная цель достигается тем, что тепломассообменная тарелка, состоящая из параллельно установленных пластин с отогнутым верхним краем,

10 разделенная на участки с противопрложHfciMнаклоном пластин, и переливного устройства, снабжена продольными перегородками, разделяющими ее на центральный и периферийные участки, а

15 переливное устройство снабжено по ширине центрального участка тарелки. сужающимся книзу переливным каналом, задняя стенка которого установлена с наклоном, а остальные - вертикаль20но при этом периферийные участки переливного уст|: ойства выполнены заглушенными.

Целесообразно периферийные участки переливного устройства снабдить

25 пластинами, установленными с наклоном к переточному каналу и перекрывающими их.

Целесообразно снабдить тарелку жалюзийными элементами, лстановленны- 0 ми между каждыми двумя соседними пластинами и соединяющими верхнюю часть одной пластины с нижней частыо последуюа1ей пластины, при этом в смежных рядах жалюзийные элементы расположены под углом друг к другу 40-120. На фит.1 изображена прямоточная пластинчатая тарелка в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на-фиг. на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - переливное устройство в изометрии; на .5 - узел 1 на фиг,2; на фиг.б - 8 - варианты кон структивного исполнения жалюзийных элементов; на фиг,9 - общий вид в изометрии. Прямоточная пластинчатая тарелк составленная из параллельно устано ленных наклонных пластин 1 с отогн тым верхним краем, разделена двумя перегородками 2 на участки; централ ный 3 и два периферийных 4, Перели ное устройство 5 тарелки содержит вертикальную стенку.6,.расположенну по всему периметру его, и нагслонно ступенчатое днище 7. Боковые част переливного устройства 5, примыкающ к периферийным участкам 4 рабочего полотна тарелки, имеют наклон ступенчатого днища 7 к центру перелив ного устройства, а центральная часть выполнена с наклоном ступенч того днища 7 к центру тарелки. При этом нижний край центральной части наклонного ступенчатого днища 7 и центральная часть вертикальной стен ки 6 переливного устройства образуют отверстие 8 для стока,жидкости. В зазоре между каждыми двумя соседними наклонными пластинами 1 установлен ряд жалйзийных элементов 9 соединяющих верхнюю часть одной пла тины с нижней частью последующей пластины. Элементы в смежных рядах расположены под углом 40-120°. Жалюзийные элементы 9 могут быть выполнены илизаодно с пластиной (при изготовлении элементов из пластМассы, фиг.6), или в виде отдельных шта пованных деталей (при изготовле нии их из жести фиг.7), которые кре ятся к пластине электроконтактной сваркой, Край рабочего полотна тарелки, расположенный против переливного устройства, снабжен наклонной переливной планкой 10. На нерабочей сегментной части 11 тарелки напротив центрального участка установлен отбойная переорородка 12, Тарелка работает следующим обра,зом. Таз или пар поступает снизу колонны и проходит со скоростью 1040 м/с через зазоры между наклонным пластинами 1. При этом он делится жалюзийными элементами 9 на отделькые потоки, направления которых в соседних рядах повернуты один к другому на угол 40-120 . В зоне контакта фаз потоки соседних рядоЬ взаимодействуют, и за счет кинетической энергии газа происходит дробление жидкости, вытекающей с определенной скоростью из переливного устройства, и турбулизация потоков. Газ увлекает капли жидкости, создавая высокотурбулизированный газо-Чпаро) - жидкостный поток, по центральному участку 3 к отбойной перегородке 12. Здесь газо- (паро) жидкостный поток делится отбойной перегородкой 12 на две равные части, причем каждая кз них меняетсвое направление на 180 . Капли жидкости на отбойной перегородке 12 эффективно сепарируются за счет гравитационных и центробежных сил, возникающих при резком изменении направления потока газа (пара), и стекают на нерабочую сегментную часть 11 тарелки. Газ попадает в периферийныеучастки 4 и только потом поступает на вьшележащую тарелку. Далее жидкость переливается через наклонную переливную планку 10 на контактную поверхность периферийных участков 4 и диспергируются. В конце рабочих периферийных участков 4 в результате резкого изменения направления газа (пара) весь, поток распыленных капель под действием центробежных и гравитационных сил эффективносепарируется в результате касательного удара их о стенку над переливным устройством. При этом на стенке образуется слой жидкости, который двигаясь по ней вперед вниз, попадает на наклонное ступенчатое днище 7 центральной части переливного устройства и, соединяясь с жидкостью, стекающей с его боковых частей, перетекает на нижележащую тарелку. Большая часть газового (парового) потока, изменяя резко направление движения, попадает в центральный участок 3 рассматриваемой тарелки и только потом на вышележащую тарелку. Меньшая часть поступает сразу на вышележащую тарелку. Таким образом, в конце рабочих участков тарелки создается благоприятная гидродинамическая обстановка, препятствующая возникновению уплотненных зон, неравномерности распределения газовой фазы по рабочему сечению тарелки, а также вторичному брызгоуносу, за счет резкого изменения направления движениягазо - (паро)- жидкостного потока в конце рабочих участков. Проверка работы прямоточной пластинчатой тарелки проводилась, на опытном стенде. В .колонне стенда

дигиметром 3000 мм устанавливалось три, тарелки с межтарельчатым расстоянием 400 мм. Свободное сечение рабочего полотна тарелки составляло 0,17 . Испытание проводили на системе вода - воздух при; скорости воздуха от 1/5 до 4,О м/с на рабочую площадь тарелки и расходе жидкости до 88 MVM.4. Осуществимый унос жидкости на вышележащую тарелку (свыше0,1 кг/кг) начинался при скоростях воздуха свыше 3,5 м/с.

Сопротивление тарелки при нагрузке по жидкости 8,4 .ч. для скоростей- воздуха 1,5-3,5 м/с изменяется в пределах 12-42 мм.вод.ст. С ростом нагрузки по жидкости сопротивление тарелки возрастает. Так при нагрузке по жидкости 68 MVM.4 сопротивление тарелки для тех же скоростей изменяется в пределах 2156 мм.вод.ст. Тарелка показала высокую разделительную способность. Так, при десорбции углекислого газа из воды ее КПД составлял 90-92% при нагрузке по жидкости 8,4 м для скоростей воздуха 1,5-3,5 м/с и 83-86% при нагрузке по жидкости 68 .ч для тех же скоростей.

Предлагаемая тарелка эффективна в работе, чем пластинчая тарелка с рециркуляцией жидкости за счет того, что

исключается перемешивание жидкости на тарелке, но при этом запас ее на последней сохраняется, так .как удлиняется путь прохождения жидкости;

увеличивается интенсивность взаимодействия фаз, связанная с изменением, направления газо - (паро) жидкостных потоков на тарелке;

достигается более равномерное распределение газовой (паровой) , фазы по поперечному сечению колонны.

Предлагаемая тарелка имеет высокую пропускную способность по газу (пару), что обеспечивается применением переливного устройства с наклонным ступенчатым днищем и эффективной сепарацией жидкости из газо - (паро) - жидкостного потока при резком изменении направления его движения в конце рабочих участков тарелки.

Формула изобретения

отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена и пропускной способности, тарелка снабжена продольными перегородками, разделякицими ее на центральный и периферийные участки, а переливное устройство снабжено по ширине центрального участка тарелки сужающимся книзу переливным

каналом, задняя стенка которого установлена с наклоном, а остальные вертикально, при этом периферийные участки переливного устройства выполнены заг лушеннЕлми.

принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 416098, кл. В 03 D 1/24, 10.02.69.

Г

TS f

ч

;/

Фиг. 6

Фиг,.Ь

Фи1.1