Тепломассообменный аппарат

 

ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ ударно-диспергирующего типа-, содержащий корпус, сепарационное устройство и контактное устройство с направляющими лопатками, одна из которых установлена с возможностью вращения и ударнодиспергирующей лопаткой, установленной в торце контактного устройства, отличающийся тем, что, с целью обеспечения эффективного процесса диспергирования жидкостей , суспензий, контактное устройство выполнено в виде коаксиальных труб и на внутренней трубе перпендикулярно горизонтальной ее оси по периметру выполнена сквозная щель между свободным концом вращающейся лопатки и концом жестко закрепленной лопатки. (Л /У со о оо 77

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1044303

3(5!) В 01 Р 3/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

» .i

:I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,""

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ ударно-диспергируюшего типа, содержащий корпус, сепарационное устройство и контактное устройство с направляюшими лопатками, одна из которых установлена с возможностью вращения и ударнодиспергируюшей лопаткой, установленной в торце контактного устройства, отличаюи1ийся тем, что, с целью обеспечения эффективного процесса диспергирования жидкостей, суспензий, контактное устройство выполнено в виде коаксиальных труб и на внутренней трубе перпендикулярно горизонтальной ее оси по периметру выполнена сквозная щель между свободным концом вращающейся лопатки и концом жестко закрепленной лопатки. (21) 3456688/23-26 (22) 24.06.82 (46) 30.09,83. Бюл. № Зб (72) И. Ф. Панечко, В. С. Масляев, А. Г. Холява и Г. И. Жук (71) Донецкий ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт (53) 66.015.23 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 336038, кл. В 01 D 47/01, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 772561, кл. В 01 D 3/30, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР № 596261, кл. В 01 D 3/30, 1976 (прототип).

С0

1044303

Изобретение относится к химической, нефтехимической, газовой -отраслям промышленности, а также может быть использовано и в других областях народного хозяйства, где осуществляются массо- и теплообменные процессы.

Известен аппарат, содержащий корпус, сепарационное и контактное устройства с газоподводящим патрубком в форме трубы

Вентури, разделительные наклонные перегородки, помещенные внутри сечения аппарата с конфузором, направляющие поверхности (1).

Недостаток данного аппарата заключается в том, что в газоподводящем патрубке безвозвратно расходуется энергия для преодоления сопротивления дросселирующего устройства — горловины, где легкой фазе сообщается максимальная кинетическая энергия, которая в диффузоре переходит в потенциальную, т.е. в статическое давление.

Такая организация гидродинамической об- 20 становки в газоподводящем патрубке типа трубы Вентури не способствует интенсивному обновлению поверхности контактируемых фаз.

Известен тепломассообменный аппарат, в котором имеется ударно-диспергирующая лопатка, установленная с возможностью осуществления колебательного движения, имеющая профиль, соответствующий прилегающей к ней поверхности сепарационного и контактного устройства (2).

Известен также массо- и теплообменный аппарат ударно-диспергирующего типа, состоящий из цилиндрического корпуса, сепарационного устройства и контактного с направляющими лопатками, патрубков для ввода и вывода контактируемых фаз, причем контактное устройство установлено внутри аппарата и выполнено в виде цилиндрической камеры, в которой один конец ограничен стенкой корпуса, а второй выполнен открытым для ввода фаз, лопатки установ- 4О лены под углом к горизонтальной оси устройства, первая лопатка снабжена вращающейся осью и закреплена в нижней части контактного устройства, вторая лопатка— в его верхней части, а третья закреплена . 45 жестко одним концом в торце контактного устройства, вторым — в сепарационном устройстве (3) .

Недостаток известного аппарата заключается в том, что при осуществлении процесса диспергирования жидкостей или суспензий часть тяжелой фазы попадает на внутреннюю поверхность контактного устройства и в виде пленки, капель движется по ней к ударно-диспергирующей лопатке, поэтому эта часть тяжелой фазы не подвергается гидродинамическому удару и не обеспечивается необходимая межфазная поверхность, поскольку она не диспергируется.

Цель изобретения — обеспечение эффективного процесса диспергирования жидкостей, суспензий.

Поставленная цель достигается тем, что в массо- и теплообменном аппарате ударно-диспергирующего типа, содержащем корпус, сепарационное устройство и контактное устройство с направляющими лопатками, одна из которых установлена с возможностью вращения, и ударно-диспергирующей лопаткой, установленной в торце контактного устройства, последнее выполнено в виде коаксиальных труб и на внутренней трубе перпендикулярно горизонтальной ее оси по периметру выполнена сквозная щель между свободным концом вращающейая лопатки и концом жестко закрепленной лопатки.

Это позволяет организовать гидродинамическую обстановку, при которой всей подаваемой в аппарат тяжелой фазе сообщается скорость за счет кинетической энергии легкой фазы с последующим осуществлением гидродинамического удара с целью получения необходимой межфазной поверхности (дисперсности) .

Расположение щели между свободным концом вращающейся лопатки и концом жестко закрепленной лопатки обусловлено тем, что в этой области контактного устройства динамический напор потока фаз имеет наибольшее значение, а статический— минимальное, поэтому через щель из межтрубного пространства поступает легкая фаза перпендикулярно основному потоку фаз, вследствие чего обеспечивается поступление тяжелой фазы в основной поток той части, которая движется по внутренней поверхности контактного устройства.

На фиг. 1 показан аппарат, общий вид; на фиг. 2 — то же, горизонтальная проекция.

Тепломассообменный аппарат содержит цилиндрический корпус 1, контактное устройство 2 и сепарационное устройство 3.

В нижней части внутри контактного устройства 2 на вращающейся оси 4 жестко закреплена направляющая лопатка 5, в верхней его части жестко закреплена лопатка 6.

На внутренней трубе 7 контактного устройства 2 между свободным концом вращающейся лопатки 5 и лопаткой 6 прорезана сквозная щель 8 с высотой не меньшей, чем расстояние до горизонтальной его оси, и перпендикулярно ему. Между трубами 9 и 7 образовано межтрубное пространство 10, через которое осуществляется подача легкой фазы в щель 8.

Перпендикулярно горизонтальной оси контактного устройства установлена ударно-диспергирующая лопатка 11.

Труба 9 является продолжением контактного устройства и служит для ввода легкой фазы — основного потока — в трубу 7

1044303 и межтрубное пространство 10. На трубе 9 в нижней части крышки 12 крепится патрубок 13, который служит для ввода тяжелой фазы.

Сепарационное устройство 3 содержит полукольцо 14, кольцо 15 и перегородку 16, которые служат для разделения контактируемых фаз (фиг. 2). В нижней части сепарационного устройства 3 по всей его длине укреплен сборник 17, служащий для сбора тяжелой фазы, и патрубок 18 для ее вывода из аппарата. Для выхода легкой фазы из аппарата служит патрубок. 19. Со стороны сепарационного устройства укреплен фланец 20, к которому с помощью бол- . тов крепится крышка 21. 15

Аппарат работает следующим образом.

В патрубок 9 подают легкую фазу, которая одновременно поступает в межтрубное пространство 10. С помощью лопатки 5, которая вращается вместе с осью 4, устанавливают необходимое сечение для прохода контактируемых фаз.

Тяжелая фаза в виде струи подается s контактное устройство 2 через патрубок 13.

Потоки контактируемых фаз, проходя через сечение, установленное лопаткой 5, приобретают необходимую скорость. Здесь же в области щели 8 динамическое давление (скоростной поток) приобретает наибольшее значение, а статическое — минимальное, вследствие этого легкая фаза из межтрубного пространства 10 через щель 8 посту- 30 пает в контактное устройство 2 перпендикулярно основному потоку фаз. Основное назначение подачи легкой фазы через щель 8 заключается в том, чтобы направлять ту часть тяжелой фазы, которая попадает на внутреннюю поверхность контактного устройства между патрубком 13 и щелью 8, в основной поток фаз, вследствие чего всей тяжелой фазе сообщается необходимая скорость.

В промежутке между направляющими ло- 4О патками 5 и 6. за лопаткой 6 по направлению движения потока фаз, вся тяжелая фаза находится внутри легкой фазы, предварительно дробится на капли, которые в свою очередь одновременно получают ускорение за счет кинетической энергии легкой фазы. При этом относительная скорость потоков фаз приближается к нулю, и линейные скорости выравниваются по абсолютному значению.

Тяжелая фаза после предварительного дробления на капли и ускорения их направляется лопатками 5 и 6 на ударно-диспергирующую лопатку 11, Вблизи ударно-диспергирующей лопатки 11 давление и плотность легкой фазы увеличивается, кроме того, резко изменяется скорость и направление ее движения. На некотором расстоянии от ударно-диспергирующей лопатки ll и на самой лопатке относительная скорость фаз принимает максимальное значение или наибольшую величину сложного движения фаз. Здесь же в результате гидродинамического удара ускоренных капель всей тяжелой фазы об уплотненный слой легкой фазы и ударно-диспергирующую лопатку 11 осуществляется интенсивное обновление и увеличение поверхности фаз.

Изменив направление движения, поток диспергированных фаз из контактного устройства 2 направляется в сепарационное устройство 3 для разделения фаз и их вывода из аппарата.

Конструктивная особенность контактного устройства типа труба в трубе с наличием щели на внутренней части патрубка состоит в том, чтобы всей подаваемой тяжелой фазе сообщать необходимую скорость, а затем подвергать ее гидродинамическому удару с целью получения необходимой межфазной поверхности или образования молекулярно-дисперсной системы из гетерогенной.

Получение необходимой поверхности или молекулярно-дисперсной системы из гетерогенной обеспечит возможность оптимизировать массо- и теплообменные процессы такие, как сорбция, десорбция, распылительная сушка растворов, суспензий, охлаждение и очистка газов и т.д.

Кроме того, предлагаемая конструкция контактного устройства аппарата позволяет создавать гидродинамическую обстановку, при которой кинетическая энергия фаз в основном направляется на интенсивное обновление и увеличение межфазной поверхности.

1044303

Редактор Л. Филь

Заказ 7403/4

Составитель С. Баранова

Техред И. Верес Корректор О. Билак

Тираж 688 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4