Способ взаимодействия фаз и тепломассообменный аппарат для его осуществления
1. .Способ взаимодействия фаз, включающий подачу легкой и тяхселой фаз в тепломассообменный аппарат противотоком и взаимодействие их на ступени контакта,.при этом тяжелая Фаза взаимодействует с параллельно движущиглисп потоками легкой фазы в радиальном направлении от центра к периферии контактного элемента, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса тепломассообмена путем турбулизации легкой фазы, параллельно двих ущиеся потоки легкой фазы делят на струи, которые приводят во взаимодействие с соседними по высоте струями легкой фазы. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что взаимодействие струй соседних по высоте потоков осуществляют при их дви-. жении в противоположном направлении по криволинейной траектории. 3.Способ по п.-2, отличающийся тем, что струи одного из соседних потоков направляют от центра к периферии контактного элемента в радиальном направлении 4.Тепломассообменный аппарат для взаимодействия фаз, включающий корпус с тарелками, каждая из которых снабжена контактными элементами , отличающийся тем, i что контактные элементы выполнены в виде пластин, установленных па (Л раллельными рядами по высоте, пластины одного ряда изогнуты по криволинейной поверхности, а другую - ориентированы в радиальном напраьлении, 5.Аппарат по п. 4, о т л ич а ю щ и а с я тем, что пластины двух соседних рядов изогнуты по криволинейной поверхности и ориентированы в противоположном направ-. . лении. 6.Аппарат по пп. 4 и 5, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что он 00 снабжен коническим обтекателем, расположенным в центре контактного N) элемента и прикрепленным своим ос нованием к тарелке.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1061827 А
„, B 01 D 3/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3415695/23-26 (22) 26.03.82 (46) 23.12.83. Бюл. 9 47 (72) Л.И. Гудим и Б.С. Сажин (71) Московский ордена Трудового
Красного Знамени текстильный институт им. А.H. Косыгина (53) 8) (56) 1. Чернобыльский И.И. Машины
-и аппараты химических производств.
N. Машгиз, 1969, с. 302.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 702564, кл. В 01 D 3/32, 1977, (54) СПОСОБ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФАЗ И
ТЕПЛОМАССООБМЕННЫП АППАРАТ ДЛЯ ЕГО
ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1..Способ взаимодействия фаз, включающий подачу легкой и тяжелой фаз в тепломассообменный аппарат противотоком и взаимодействие их на ступени контакта,.при этом тя>келая фаза взаимодействует с параллельно движущимися потоками легкой фазы в радиальном направлении от центра к периферии контактного элемента, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса тепломассообмена путем турбулизации легкой фазы, параллельно двих<ущиеся потоки легкой фазы . делят на струи, которые приводят во взаимодействие с соседними по высоте струями легкой фазы.
2. Способпоп, 1, о тлич а ю шийся тем, что взаимодействие струй соседних по высоте потоков осуществляют при их дви-. жении в противополо>кном направле.нии по криволинейной траектории.
3. Способ по и. 2, о т л ич а ю шийся тем, что струи одного из соседних потоков направляют от центра к периферии контактного элемента в радиальном направлении.
4. Тепломассообменный аппарат для взаимодействия фаз, включающий корпус с тарелками, каждая из которых снабх<ена контактными элементами, отличающийся тем, что контактные элементы выполнены се в виде пластин, установленных параллельными рядами по высоте, пластины одного ряда изогнуты по криволинейной поверхности,адругук †о-, С ентированы в радиальном напраьлении, 5. Аппарат по и. 4, о т л ич а ю шийся тем, что пластины двух соседних рядов изогнуты по Ою криволинейной поверхности и ориентированы в противоположном направ- 4 Р лении.
6. Аппарат по пп. 4 и 5, о тл и ч а ю шийся тем, что он снабх<ен коническим обтекателем, Q) расположенным в центре контактного ,элемента и прикрепленным своим основанием к тарелке.
1061827
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу взаимодействия фаз, включающему подачу легкой и тяжелой фаэ в тепломассообменный аппарат противотоком и взаимодействие их на ступени контакта тяжелой фазы с параллельно движущимися потоками легкой фазы в радиальном направлении от центра к периферии контактного элемента, параллельно движущиеся потоки легкой фазы делят на струи, ко <Ьрые приводят во взаимодействие с соседними по высоте струями легкой фазы.
60
Изобретение относится к области проведения тепломассообменных процессов, в частности к способам взаимодействия фаз, например, в процессах абсорбции и ректификации, и может найти применение .н химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности. Кроме того, способ может найти применение для улавливания из газон капель жидкости и пыли.
Известен способ проведения тепломассообменных процессов, который заключается но взаимодействии фаз на контактной поверхности в барботажном слое. Процесс тепломассообмена, 15 например, в случае ректификации при использовании этого способа протекает следующим образом. Пары жидкости направляют снизу вверх по колонне, а навстречу парам. сверху 20 вниз стекает жидкость в виде флегмы. Взаимодействие фаз осуществляется при этом на различного типа контактных устройствах(ситчатые,колпачковые, клапанные и др. тарел- 25
> Известен также способ взаимодействия фаз, включающий подачу легкой и тях<елой Фаз в тепломассообменный аппарат противотоком и взаимодействие их на ступени контакта, при этом тяжелая фаза взаимодействует с параллельно движущимися потоками легкой фазы в радиальном направлении от центра к периферии контактного элемента (2 ). Недостатки известных способов низкая эффективность, являющаяся следствием того, что при взаимодействии легкой и тях<елой фаз происходит быстрое слияние отдельных 40 капель жидкости в пленку (тяжелая фаза). Массопередача в такой пленке, как известно, практически отсутствует, контактная поверхность незначительна. 45 Целью изобретения является интенсификация процессов тепломассообмена за счет турбулизации легкой Фазы. При этом целесообразно взаимодей-. ствие струй соседних по высоте потоков осуществляют при их движении в противополох<ном направлении по криволинейной траектории. Струи одного из соседних потоков направляют от центра к периферии контактного элемента в радиальном направлении. Кроме того, тепломассообменный аппарат для взаимодействия фаз, включающий корпус с тарелками, каждая из которых снабжена контактными элементами, которые выполнены в виде пластин, установленных параллельными рядами по высоте, пластины одного ряда изогнуты по криволинейной поверхности, а другого ориентированы в радиальном направлении. При этом, пластины двух соседних рядов изогнуты по криволинейной поверхности и ориентированы в противоположном направлении. Целесообразно аппарат снабжать коническим обтекателем, расположенным в центре контактного элемента и прикрепленным своим основанием к тарелке. На фиг. 1 показано направление движения соседних по высоте струй под углом 90 ; на фиг. 2 — взаимодействие струй по фиг. 1, план; на фиг. 3 — распределение струй р<> высоте контактного элемента; на фиг. 4 — направление движения струй в контактном элементе по фиг. 3, план; на фиг. 5 — направление движения струй под углом, план; на фиг. 6 — направление движения струй одного из рядов н радиальном направлении, а в соседнем по эвольвенте; на фиг. 7 — тепломассообменный аппарат, продольный разрез; на фи.г. 8 — контактный элемент, продольный разрез; на фиг. 9 — разрез A-Ë на фиг. 8. Способ осуществляют следующим образом. Взаимодействующие фаз<<, например газ и жидкость, подают в зону контакта и разделяют на параллельные потоки А и Б (фиг. 1). Это разделение можно осуществить, например, путем подачи газового потока в центральное отверстие (цилиндрический патрубок ) 6 (фиг. 3 ) контактного элемента с дальнейшим отведением этого потока н радиаль— ном направлении по параллельным плоскостям. Потоки можно формировать плоскими (A и .Б) путем подачи в каждый четный ряд газового потока от одного патрубка, а в нечет ный — от другого патрубка (фиг. 1). Затем каждый параллельный поток ,делят на ряд тождественных струй С, которые контактируют со струями 1 061827 3 через перфорацию в крышке 7 про никает жидкость. Она движется сверпредыдущего потока Д, и ричем струи С направляют под углом к струям Д смежного пото::а. Сформированное множество струй закручивают друг друга, так как касаются друг друга и пересекаются. В закрученных струях каждого потока происходит взаимодействие фаз. В результате турбулизации, диспергирования и увеличения поверхности контакта и относительной )скорости фаз достигается интенсифп- 10 кация процесса. Способ взаимодействия фаз может быть осуществлен в тепломассообменном аппарате, который состоит иэ корпуса 1, переливных трубок 2 15 и контактных элементов 3, включающих цилиндрическую обечайку 4, перфорированное днище 5 с центральным, отверстием 6 и перфорированную крышку 7 с вертикальными газоотводящими 20 патрубками 8 и коническим обтека-телем 9, установленным на крышке 7 внутри контактного элемента 3. На днище 5 установлены направляющие пластины, представляющие собои тон- 25 кие прямоугольные листы, изогнутые по эвольвентной кривой. Первый ряд пластин устанавливают на днище 5 в направлении от отверстия 6 к .стенкам обечайки 4, причем плоскость пластин 10 перпендикулярна плоскости днища 5. Второй ряд пластин устанавливают на первый таким же образом, однако направление кривизны пластин второго ряда противоположно направлению кривизны пластин первого ряда. Количество рядов, формирующих параллельные потоки, определяется, исходя из высоты контактного элемента 3 и его произво дительности. Контактные элементы 40 3 закреплены в тарелках 11 посредством болтов 12. Тепломассообменный аппарат работает следующим образом. Легкая фаза (газ ) поступает в 45 контактный элемент 3 (фиг. 3) через центральное отверстие б, выполненное в днище 5. Далее газ направляется от оси пакета пластин к периферии,равномерно разделяясь на ряд парал- 50 лельных радиальных потоков, каждый из которых, в свою очередь, делится на множество струй, формируемых направляющими пластинами. Смежные струи газа, находящиеся в соседних по высоте потоках, имеют противопо1 ложную кривизну, благодаря чему контактирующие струи з акручивают ,пруг друга. В контактный элемент ху вниз через пакет пластин и вступает в многократное контактирующее вз аимодействие с газовой фазой во множестве закрученных струй каждого из параллельных потоков. Газовая фаза покидает контактный элемент 3 через выходные патрубки .8, а жидкость вдоль боковых поверхностей направляющих пластин 10 стекает на перфорированное дйище 5, а затем на следующую тарелку 11 массообменной колонны.. Вследствие вращения струй происходит эффективная центробежная сепарация тяжелой фазы и ее осаждение на боковые поверхности пластин. Это объясняет минимальный унос с контактного элемента газом жидкости, а также возможность применения такого контактного элемента в качестве капле- и пылеуловителя. Пример 1. Лабораторные исследования процесса массопередачи проводились при десорбции СО2 из воды воздухом; Содержание СО в воде до контактных ступеней тейло= массообменного аппарата 1,1 г/л, после контактных ступеней 0,18 мг/л. Скорость »а входе 10 м/с, скорость струй 20 м/с. Потери давления в каждом контактном элементе 300 Н/тл Средний КПД аппарата 92;. Испытания проводились при диаметре обечайки контактного элемента 250 мм. Пример 2. Исследовался процесс улавливания капель воды из воздуха. Уловленная года выводилась через патрубок в днище и собиралась в мерную емкость. Распыление воды производилось пневматической форсункой, установленной в центральном подводящем газоходе на входе воздуха в элемент. Расход воздуха при 20 С 600-1200 м /ч, расход воды 0,01-0,2 кг/м воздуха. Эффективность улавливания капель воды соответствовала 97-99,33. Использование изобретения позволит интенсифицировать процессы тепло|лассообмена, протекающие в системе газ (пар ) жидкость, а также процесс мокрого обеспыливания газовых потоков. 1061827 10б1827 1061827 Составитель 11. Рыбинская Редактор О. Черниченко Техред Ж,Кастелевич Корректор И. Иуска Ф Заказ 1P097/6 Тираж 688 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 Ю филиал ПЛП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
