Устройство для массообмена

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАССООБМЕНА, включающее цилиндрический корпус, внутри которого по высоте его установлены лопаточные завихрители с расположенными между ними тангенциальными пластинами, отличающее с я тем, что, с целью перегонки жидкостей , пенящихся при кипении, и создания по высоте устройства пульсирующих потоков, тангенциальные пластины наклонены к плоскости нижележащего завихрителя под острым углом по направлению от центра к периферии устройства , при этом каждый нечетный ряд тангенциальных пластин, начиная снизу устройства, выполнен с шириной пластин на 30-60% и диаметром окружности , по которой установлен 1 пластины , на 20-40% меньще, чем ширина пластины и диаметр соответствукнцей окружности каждого четного ряда тангенци9 альных пластин.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3400076/23-26 (22} 26.02.82 (46) 30.10.88. Бюл. У 40 (71) Краснодарский политехнический институт

-(72) П.П.Любченков и Н.П.Рябченко . (53) 66;015.23.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР я 828463, кл. В 01 D 3/32, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИАССООБИЕНА, включающее цилиндрический корпус, внутри которого по высоте его установлены лопаточные завихрители с расположенными между ними тангенциальными пластинами, о т л и ч а ю щ е е„.Я0„„1045463 A с я тем, что, с целью перегонкижидкостей, пенящихся при кипении, и создания по высоте устройства пульсирующих потоков, тангенциальные пластины наклонены к плоскости нижележащего завихрителя под острым углом по направлению от центра к периферии устройства, при этом каждый нечетныйряд тангенциалъных пластин, начиная снизу устройства, выполнен с ияриной пластин на 30-60Х и диаметром окружности, по которой установлены пластины, на 20-40Х меньше, чем ширинапластины и диаметр соответствующей окружности каждого четного ряда тангенциальных пластин. ®

1 045463

Изобретение относится к конструкциям устройств массообменных аппаратов и может быть использовано для перегонки жидкостей, пенящихся при кипении, в пищевой и химической промьпп5 ленностях.

Известно устройство для массообмена дистиллятора, включающее цилиндрический корпус, внутри которого по вы- 1О соте его установлены лопаточные завихрители с расположенными между ними тангенциальными пластинами.

Дистиллятор обеспечивает высокую устойчивость жидкостной пленки, что позволяет использовать его в качестве выпарного аппарата. Однако при перегонке жидкостей, пенящихся при ки-. пении, например дрожжевых осадков или молодых виноматериалов, содержащих 20 большое количество углекислогî газа, образующаяся пена поднимается через центральную часть завихрителей вверх, по дистиллятору. Так как при ректификации необходимо обеспечить противо- 25 ток фаз, и среднерасходная.скорость пара достигает всего 3-5 м/с, то вертикальные пластины, установленные на периферии, не обеспечивают полное гашение пены. Возникновение пены в ап- 30 аппарате приводит к нарушению противотока фаз и снижает общую производительность. Кроме того, вертикальное расположение периферийных тангенциальных пластин создает условия для раскрутки парового потока. Паровой поток, 35 выходя из завихрителя, соприкасается " с тангенциальными пластинами под остJ рым углом (в вертикальной плоскости) .

При этом пар частично движется вдоль пластин и приобретает дополнительное вертикальное движение, что увеличивает угол наклона полной скорости (к горизонту) и приводит. к дополнительной раскрутке потока.

При проведении процесса ректификации не используются прогрессивные формы контакта фаэ - пульсирующие потоки.

Целью настоящего изобретения является перегонка жидкостей, пенящихся при кипении, и создание по высоте аппарата пульсирующих потоков.

Эта цель достигается тем, что в устройстве, включающем цилиндрический корпус, внутри которого установлены лопаточные завихрители с расположенными между ними тангенциальными пластинами, последние наклонены к плоскости нижележащего эавихрителя под острым углом по направлению от центра к периферии устройства, при этом каждый нечетный ряд тангенциальных пластин, начиная снизу устройства, выполнен с шириной на 30-607. и диаметром окружности, по которой установлены пластины, на 20-407 меньше, чем ширина пластин и диаметр соответствующей окружности каждого четного ряда тангенциальных пластин.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого устройства (вертикальный разрез); на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство состоит иэ следующих основных элементов. В цилиндрическом корпусе 1 на несущей штанге 2 поэтажно установлены лопаточные завихрители 3. Между соседними завихрителями 3 установлены по окружности ряды тангенциальных пластин 4, 5. Плоскость тангенциальных пластин 4, 5 наклонена к плоскости нижележащего завихрителя под острым углом о . Величина угла o(зависит от диаметра аппарата и лежит в о пределах 1Π— 30

Ширина пластин каждого нечетного ряда, начиная снизу аппарата, выполнена с шириной В на 30-60Х и диаметром окружности D, на 20-40Х меньше, чем ширина пластин В и диаметр окружности 0 каждого четного ряда.

Отсчет рядов снизу вверх аппарата обусловлен необходимостью обеспечения максимальной пропускной способности нижнего завихрителя, так как на нем происходит ломка осевого потока,. снижающего его цропускную способность.

Завихрители 3 образуют с корпусом

1 устройства кольцевой сливной зазор

Работает аппарат следующим образом.

Жидкая фаза подается сверху и стекает по боковой поверхности корпуса 1. Паровой поток поднимается снизу вверх и проходя через лопаточные завихрители 3, *риобретает вращательное движение. Выходя из каналов завихритепя 3 паровой поток отжимается пластинами 5 не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной, так как пласти-" ны 5 наклонены к плоскости завихрителя под острым углом a(. Это уменьшает раскрутку парового потока при соприкосновении с пластинами 5. позволяет перерабатывать жидкости, пенящиеся при кипении, интенсифицирует процесс массообмена между фазами за счет проведения контакта s пульсирующих потоках.

Экономический эффект от.использо» вания аппарата получают за счет увеличения производительности и уменьшения потерь ценных компонентов с кубовым остатком. э t 04546

3а счет сил трения паровой поток сообщает стекающей пленке жидкости вращательное движение, турбулизируя ее и увеличивая поверхность контакта

5 эа счет интенсивного волнообраэования. Процесс массообмена протекает при контакте фаз.

Жидкая фаза удаляется из аппарата снизу, паровой поток — сверху. I0

Предложенная конструкция аппарата обеспечивает перегонку жидкостей, пенящихся при кипении, например молодых виноматериалов с большим содержанием углекислоты, что невозможно реализовать в прототипе.

Расположение тангенциальных пластин под острым углом o(к плоскости нижележащего завихрителя уменьшает раскрутку парового потока, выходяще- 0 го из завихрителя. Пар соприкасается с наклоненными в вертикальной плоскости пластинами 4, 5, что уменьшает его раскрутку, увеличивает центробежные силы и отжатие аарожидкостного потока к периферии.

В центральной части потока, закрученном лопаточным завихрителем, наблюдается эона обратных токов, приводящая к резкому снижению центробежных 30 сил и проскакиванию через центральную часть завихрителя образующейся пены и отдельных капель жидкости. Располо- жение пластин 4 и 5 под углом о(смещает нижний край пластин к центру за35 вихрителя.

Парожидкостный поток, выходящий из, центральной части эавихрителя, сразу же отжимается и приводится во вращение тангенциальными пластинами. При этом увеличивается не только скорость вращения, но и радиус вращения потока, Возникающие центробежные силы в соче3

4 танин со смешением потоков к перифе; рин гасят возникающую пену в пределах кажцой ступени контакта.

Для интенсификации массообмена контакт фаз осуществляется в.пульсационных потоках. Максимальные пульсации потоков,.без нарушения противоточного движения, достигается как показывает эксперимент, за счет выполнения каждого нечетного ряда тангенциальных пластин 4, начиная снизу аппарата, с шириной пластин В, (фиг.2) на

40-60Х и диаметром окружности Р1, по которой установлены пластины на 20-40Х меньше, чем ширина-,В (фиг.З) и диаметр окружности D< .пластин 5 каждого четного ряда. Указанное сочетание размеров пластин создает пульсации скорости и давления потоков, т.к. меняется степень отжатия фаз к периферии, При этом размеры пластин выбраны исходя из условия создания максимальной величины пульсаций (изменения давления и скорости потока при переходе от нечетной контактной ступени к четной) при сохранности работоспособности аппарата на пенящихся жидкостях.

Таким образом предложенная конст" рукция аппарата по сравнению с прототипом. обладает следующими достоинствами;

1045463 д-4 умен.

1045463

Редактор Н. Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай

Заказ 4897

Тираж 642 Подписное.

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.. Ужгород, ул. Проектная, 4