Тепломассообменный аппарат Советский патент 1983 года по МПК B01D53/18 

1

Изобретение относится к аппаратному оформлению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ (пар) - жидкость.

Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус, по высоте которого установлены контактные ступени, выполненные в виде трубок с коаксиальными распределительными патрубками, на поверхности которых размещены спиральные элементы 1 .

Недостатком данного аппарата является низкая интенсификация процесса тепломассообмена, в результате невозмо)кности использования тепла отходящих газов от подогрева поступающей сверху жидкости.

Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус, по высоте которого установлены контактные ступени, выполненные в виде трубок с коаксиальными распределительными патрубками, на поверхности которых размещены спиральные элементы, верхнюю, промежуточную и нижнюю камеры со штуцерами ввода и вывода жидкости и щтуцерами вывода 2.

В известном аппарате в верхней секции отходящий газ движется противотоком жидкости, однако интенсификация процесса тепломассопередачи все еще недостаточно высокая, вследствие невысокого температур ного напора (0 + 25°С) так как контакт происходит между газом с температурой 75-78°С и жидкостью с температурой от 50-55 до 75-78°С.

Целью изобретения является интенсифи10 кация процесса тепломассообмена за счет увеличения температурного напора.

Указанная цель достигается тем. Что в аппарате, включающем корпус, по высоте которого установлены контактные ступени, выполненные в виде трубок с коаксиаль15ными патрубками, на поверхности которых размещены спиральные элементы, верхнюю, промежуточную и нижние камеры со щтуцерами ввода и вывода жидкости и щтуцерами вывода газа, 10-15% трубок вы20 шерасположенной контактной ступени снабжены установленными в них с зазором патрубками с раструбами, а верхние концы соосных их распределительных патрубков нижерасположенной контактной ступени

установлены внутри раструбок, при этом остальные верхние концы распределительных патрубков этой ступени снабжены заглушками, а штуцер вывода газа нижней камеры соединен трубой со штуцером вывода газа промежуточной камеры.

Предлагаемая конструкция аппарата позволяет часть выделившегося в нижерасположенной контактной ступени газа направить непосредственно в трубы вышерасположенной ступени, тем самым уменьшить скорость и напор газового потока, передаваемого из нижней камеры. Наличие патрубков с раструбами, установленных с зазором в трубы вышерасположенной контактной линии ступени, обеспечивает разрушение цилиндрической жидкостной пленки, выходящей из этих труб, открывая свободный вход в трубы . газу, пришедшему из нижерасположенной ступени. Поднимаясь навстречу стекающей по внутренним поверхностям труб тонкой пленке жидкости, газ отдает ей тепло в основном за счет конденсации содержаш,егося в нем пара, подогревая жидкость и, таким образом, происходит утилизация тепла отходящего газа, при этом температурный напор возрастает до 30-35°С, что значительно интенсифицирует процесс тепломассообмена.

Указанный интервал, а именно снабжение 10-15% трубок вышерасположенной контактной ступени раструбами, является оптимальным. Оптимальность этого количества труб вытекает из того, что трубки в трубных пучках контактных ступеней установлены в шахматном порядке, при этом каждую трубку окружают шесть труб по вершинам шестиугольника, поэтому установка патрубков с раструбами производится в каждую седьмую трубу, расположенную в центре шестиугольника, что позволяет равномерно воздействовать стекающей с раструбов пленкой жидкости на цилиндрические жидкостные пленки, стекающие из окружающих раструб шести труб, и разрушать их, открывая свободный вход в трубы газу. Таким образом,, количество труб с раструбами составляет 1/7 от общего количества или 14,3%. Однако с учетом неравномерности размещения щестиугольников по краям трубного пучка эта цифра в зависимости от количества труб в пучке колеблется от 10 до 15%.

На чертеже изображен аппарат, продольный разрез.

Тепломассообменный аппарат содержит корпус I, по высоте которого установлена выщерасположенная 2 и нижерасположенная 3 вертикальные контактные ступени, выполненные в виде трубок 4, установленных в трубные доски 5 и 6. Сверху в трубки 4 коаксиально вставлены распределительные патрубки 7, на поверхности которых размещены спиральные элементы 8 для

создания пленочного течения жидкости по внутренней поверхности трубок 4. 10-15% трубок 4 выщерасположенной ступени 2 снабжены установленными в трубки с зазором патрубками 9 с раструбами 10.

В патрубки 9 с раструбами 10 введен верхний срез противоположных распределительных патрубков 7 трубок 4 нижерасположенной контактной ступени 3. Остальные распределительные патрубки снабжены заглущками И. Кроме того, аппарат содержит верхнюю 12, промежуточную 13 и нижнюю 14 камеры со штуцерами подвода 15 и отвода 16 жидкости и штуцерами 17-19 отвода газа, причем штуцер 17 соединен трубой 20 со штуцером 18 и промежуточной камеры. Для подвода и отвода теплоносителя в контактные ступени 2 и 3 предусмотрены штуцера 21 и 22.

Тепломассообменный аппарат работает следующим образом.

Жидкость через штуцер 15 поступает в камеру 12 и, пройдя по спиральному каналу, образованному спиральным элементом 8, стекает в виде пленки по стенкам труб 4. Стекая с нижнего среза труб 4

цилиндрическая пленка жидкости распадается под действием стекающей с раструбов 10 жидкости. Попадая в спиральные каналы нижерасположенной ступени 3, жидкость вновь стекает в виде пленки по стенкам труб 4. Выделяющийся при нагреве

жидкости за счет конденсации в межтрубном пространстве парогазовой смеси (теплоносителя) газ, в основном в нижерасположенной ступени, поднимается вверх по части труб, верхний срез распределительных патрубков которых введен в трубы 4 верхней секции, снабженные патрубками 9 с раструбами 10. В остальных трубах нижерасположенной ступени, снабженных заглушками 11, выделяющийся газ движется вниз и через штуцер 17 трубу 20 и штуцер 18 поступает в промежуточную камеру 13, откуда в трубы 4 ступени 2. Двигаясь противотоком стекающей в трубах жидкости , газ нагревает ее и отводится через полость патрубков 7 и штуцер 19 из камеры 12.

Данный Тепломассообменный аппарат по сравнению с известным позволяет интенсифицировать процесс тепломассообмена за счет использования тепла отходящих газов в результате увеличения температурного напора до 30-35°С против О- 25°С.

Формула изобретения

Тепломассообменный аппарат, включающий корпус, по высоте которого установлены контактные ступени, выполненные в виде трубок с коаксиальными распредели