Массообменная тарелка Советский патент 1982 года по МПК B01D3/22 

(54) МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов и может быть использовано для проведения процессов тепломассопереноса в системе пар (газ) - жидкость в химической и пищевой промышленностях, а также в лабораторных исследовательских установках. Известна тарелка, состоящая из горизонтального полотна, снабженного однонаправленными чещуйками, переливной и рециркуляционной трубчатых систем 1. Указанная конструкция тарелки обладает рядом недостатков. Закручивание жидкой фазы осуществляется газовым потоком за счет сил трения. При этом на выходе из чешуек угол траектории .газового потока в слое жидкости составляет 45-60°С несмотря на то, что угол направляющих чещуек составляет всего 15-25°С (к плоскости тарелки). Объясняется это двумя причинами: несоверщенством чещуек, как закручивающих устройств, и при входе в слой жидкости газовая фаза стремится идти по пути наименьшего сопротивления - вертикально вверх, т. е. стремится выйти из слоя жидкости, а не по направлению чешуек. Таким образам, в полной скорости газового потока доминирует осевая составляющая. Это приводит к выбросу жидкости в виде отдельных капель, возникновению барботажа во время пуска аппарата и относительно слабому закручиванию жидкой фазы. Последнее сопровождается малыми центробежными силами и приводит к сужению рабочего диапазона нагрузок по жидкой и газовой фазам. Целесообразно закручивание жидкой фазы осуществлять не только за счет вращательного движения парового потока. Известна конструкция массообменной тарелки, состоящая из горизонтального чешуйчатого полотна, над которым установлены тангенциальные направляющие пластины в виде спирали Архимеда, и переливной системы 2. Однако в момент запуска аппарата, когда скорость парового потока еще не достигла рабочей величины, на тарелке возникает барботажный режим, который нарушает направленное движение жидкости и усложняет пуск аппарата. Спирали Архимеда обеспечивают ликвидацию на тарелке слоя пены, нб не создают дополнительного закручивания парожидкостной смеси. Скорость вращения жидкости

относительно мала, что сужает рабочий диапазон нагрузок.

Отбойные пластины пересекают концентрические окружности, по которым расположены чешуйки. При этом паровой поток, выходящий из чешуек, расположенных в непосредственной близи у отбойных пластин, встречает на своем пути преграду - плоскость. Двигаясь снизу вверх под острым углом к плоскости отбойных пластин, паровой поток, обтекая пластины, изменяет свою траекторию, приобретает дополнительное осевое движение. Последнее уменьшает скорость вращения парожидкостной смеси и центробежные силы, приводя к уменьшению диапазона рабочих нагрузок тарелки.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих нагрузок тарелки за счет увеличения окружной составляющей скорости парожидкостной смеси на тарелке.

Сущность изобретения заключается в том, что в массообменной тарелке, состоящей из горизонтального полотна, снабженного однонаправленными чешуйками и тангенциальными направляющими пластинами, переливной и рециркуляционной трубчатых систем, тангенциальные направляющие пластины установлены по концентрическим окружностям между рядами однонаправленных чешуек.

При таком расположении исключается пересечение пластинами траектории движения струй пара, выходящих из чешуек. Следовательно, предложенная конструкция тарелки обеспечивает большую скорость вращения, чем известные конструкции, так как отсутствует эффект раскрутки пара. Это упорядочивает движение потоков, на тарелке и увеличивает диапазон нагрузок.

На фиг,. 1 изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Тарелка установлена в корпусе 1 колонны и состоит из плоского горизонтального полотна 2, снабженного однонаправленными чешуйками 3, переливной системы 4 и рециркуляционной системы 5. На полотне 2 тарелки по концентрическим окружностям установлены вертикальные плоские пластины 6 таким образом, что плоскость пластин Направлена по касательной к соответствующей окружности и между предыдущей и последующей пластинами образован проход для парожидкостной смеси. Пластины установлены между рядами однонаправленных чешуек.

Тарелка работает следующим образо.м.

Жидкая фаза поступает в вышележащую тарелку в центр нижележащей через переливную систему 4. Паровой поток поднимается по корпусу 1 колонны снизу вверх и, проходя через чещуйки 3 в полотне 2 тарелки, приобретает вращательное движение. Струи парового потока, выходящие из чешуек 3, проходят через слой жидкости на тарелке и за счет сил трения сообщают ему вращательное движение. Возникающие центробежные силы вынуждают двигаться жидкость от центра к периферии тарелки по спиралеобразной траектории. При этом парожидкостная смесь обтекает плоские вертикальные пластины 6, за счет чего

0 радиальная составляющая скорости парожидкостной смеси преобразуется в окружную (вращательную) составляющую, увеличивая тем самым центробежные силы. Жидкая фаза проходит между отдельными пластинами 6 и движется в радиальном направлении к .переливному карману, от куба переливную систему 4, стекает на нижележащую тарелку. Паровая фаза отделяется от жидкости в поле центробежных сил и поднимается на нижележащую тарелку.

Процесс массообмена протекает везде, где осуществляется контакт фаз.

Предложенная конструкция тарелки обладает рядом преимуществ по сравнению с известной.

В предложенной конструкции тарелки осуществляется двойное закручивание парожидкостного потока. Как и в известной конструкции, струи пара, выходящие из

чешуек, сообщают вращательное движение парожидкостной смеси на тарелке. Кроме того, парожидкостная смесь приобретает дополнительное вращение за счет обтекания плоских вертикальных пластин 6. Большей вращательной скорости соответствуют

большие центробежные силы, которые сепарируют жидкую фазу. В момент пуска аппарата жидкость приобретает быстрое вращение, приче.м любое радиальное перемещение жидкости преобразуется во вращательное, что и исключает возникновение

барботажа и уноса. Увеличение скорости вращения парожидкостной смеси позволяет расширить диапазон рабочих нагрузок тарелки. Последнее увеличивает производительность промышленного аппарата и создает устойчивый режим его работы при некотором колебании расходов фаз.

Формула изобретения

Массообменная тарелка, состоящая из горизонтальнс1го полотна, снабженного однонаправленными чешуйками и тангенциальными направляющими пластинами, переливной и рециркуляционной трубчатых систем, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона нагрузок тарелки за счет увеличения окружной составляющей скорости парожидкостной смеси, тангенциальные направляющие пластины уста