Насадка

 

1. НАСАДКА, выполненная в виде одноосных гипоциклоидных тел, расположенных рядами в шахматном порядке относительно друг друга, о т л и.ч a ю щ a яся тем, что, с цепью интенсификации процесса, выпуклая сторона гипоциклоидного тела выполнена ступенчатой. 2. Насадка по -п. 1 ,о т л и ч a ю щ a я с я тем, что ступени выпуклой стороны выполнены в виде жалюзей, a вогнутые стороны перфорированы.3 .Насадка по п.1, отличаю щ a я с я тем, что ступени вьтуклой стороны выполнены в виде рифлений. 4.Насадка по п.1, о т л и ч a ю щ a я с я тем, что гипоциклоидное тело выполнено полым. 5.Насадка по п.1, от л и ч ающ a я с я тем, что профиль гипоцик .лоидного тела имеет сферическую форму . 6.Насадка по п.1, о т ли ч a ющаясятем , что профиль гипоциклоидного тела имеет коническую форS му. 7.Насадка по п.1, о т ли ч a щ a я с я тем, что профиль гипоциклоидного тела имеет эллипсоидную форму. 8.Насадка поп.1, отличацщ a я с я тем, что профиль гипоциклоидного тела имеет форму тора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) . з

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3605963/23-26 (22) 21.04.83 (46) 15.12.84. Бюл.В 46 (72) А.Н.Филимонов, А.Ф.Махоткин, Р.Х.Замалиева и Л.Н.Филимонова (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени химико-технологический институт им. С.М.Кирова (53) 66.0174.513(088.8) (56) 1; Авторское свидетельство СССР

В 944604, кл. В 01 O » /04, 1982. (54)(57) 1. НАСАДКА, выполненная в виде одноосных гипоциклоидных тел, расположенных рядами в шахматном порядке относительно друг друга, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса, выпуклая сторона гипоциклоидного тела выполнена ступенчатой.

2. Насадка по п.l î т л и ч а ю— щ а я с я тем, что ступени выпуклой стороны выполнены в виде жалюзей, а вогнутые стороны перфорированы.3. Насадка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что ступени выпуклой стороны выполнены в виде рифлений.

4. Насадка по п.l, о т.л и ч а ющ а я с я тем, что гипоциклоидное тело выполнено полым.

5. Насадка по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что профиль гипоциклоидного тела имеет сферическую форму °

6. Насадка по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что профиль гипоциклоидного тела имеет коническую форму. 3

7. Насадка по п.l, о т л и ч а ю. щ а я с я тем, что профиль гипоциклоидного тела имеет эллипсоидную форму.

8. Насадка по п.l, о т л и ч а и - р щ а я с я тем, что профиль гипоциклоидного тела имеет форму тора, 1128968 Изобретение относится к контактным устройствам для проведения процессов массо-теплообмена в центробежных и гравитационных аппаратах и химических реакторах.. 5

Известна насадка, выполненная в виде одноосных гипоциклоидных тел, расположенных рядами в шахматном .порядке относительно друг друга 13.

Однако известную насадку невозмож-10 но применить при проведении экзо(энцо термических процессов, требующих подвода (отвода ) тепла, без непосредственного контакта с взаимодействующими фазами. Следовательно, 15 снижается область применения данной. насадки.

Указанные недостатки, обусловлены тем, что в известной насадке отсутствуют полости для подвода теплоносителя(хладагента) в контактную зону аппарата.

Цель изобретения — интенсификация процесса.

Поставленная цель достигается тем, 25 что в насадке, выполненной в виде одноосных гипоциклоидных тел, расположенных рядами в шахматном порядке. относительно друг друга, выпуклая сторона гипоциклоидного тела выполнена ступенчатой.

Целесообразно, чтобы ступени выпуклой стороны были выполнены в виде жалюзей, а вогнутые стороны перфорированы.

Кроме того, целесообразно, чтобы ступени выпуклой стороны были выполнены в виде рифлений.

Целесообразно, чтобы гипоциклоидные тела были выполнены полыми.

Кроме того, целесообразно, чтобы профиль гипоциклоидного тела имел сферическую форму.

Целесообразно, чтобы профиль гипоциклоидного тела имел коническую

45 форму.

Кроме того, целесообразно, чтобы . профиль гипоциклоидного тела имел эллипсоидную форму.

Целесообразно, чтобы профиль гипоциклоидного тела имел форму тора.

Размещение насадки в аппарате: гипоциклоидные тела расположены радиально относительно оси ротора с образующей гипоциклоидного тела,, параллельной оси ротора, а диаметры описанных окружностей гипоциклоидных тел каждого ряда изменяются по

Радиусу аппарата согласно отношенйя в случае применения в центробежном аппарате, гипоциклоидные тела собраны в пакеты и установлены горизонтально или под углом, причем каждый следую- ) щий пакет повернут относительно предыдущего на 90 — в случае применения в гравитационных аппаратах.

Как в случае применения насадки в центробежном,так и в гравитационном аппарате, гипоциклоидные тела в насадочной зоне аппарата ориен тированы таким образом, чтобы выпуклая сторона (ветвь) гипоциклоидноГо тела была обращена к вектору скорости дисперсной фазы.

Ориентация гипоциклоидных тел в насадочной зоне аппарата укаэанным образом и выполнение выпуклой стороны (ветви ) гипоциклоидного тела ступен-. чатыми,жалюзийными или рифлеными позволяет оптимальным образом исполь1зовать эффект многократного обновления поверхности за счет разрушения пленки жидкости, движущейся по выпуклой поверхности гипоциклоидного тела с последующим диспергированием и редиспергированием капель. Выполнение гипоциклоидных гел полыми позволяет использовать их при проведении ,экзо(эндо)термических процессов с подключением блоков к коллекторам для подачи хладагента (теплоносителя) в полость гипоциклоидного тела.

На фиг.1 изображено гипоциклоидное тело, выполненное полым; на . фиг.2 — то же, выпуклая сторона (ветвь ) выполнена рифленой (канавкй могут быть, выполнены различного про1 филя и формы);на.фиг. 3 то же,выпуклая сторона (ветвь ) выполнена ступенчатой; на фиг.4 . — то же; выпуклая сторона (ветвь) выполнена жалюзийной, а вогнутые стороны (ветви ) перфорированными, на фнг.5 — то же, в плане и диаметр описанной окружности1 на фиг.б и 7 — различные варианты ориентации гипоциклоидного тела по отношению к вектору скорости (И} дисперсной фазы на фиг.8. — гидродинамическая картина в аппарате, для случая, когда) насадочная часть ап-парата заполнена гипоциклоидными телами, у которых выпуклая сторона (ветвь.) выполнена жалюзийной, а вогнутая сторона (ветви) перфорированной; на фиг.9 - вариант компойовки (2) Использование изобретения позволяет интенсифицировать процесс

3 112896 гипоциклоидных тел в пакет, предназначенный для установки в гравитационные аппараты; на фиг.10 — вариант . размещения гипоциклоидных тел в насадочной части центробежного аппара5 та, вид в плане; на фиг,ll — профиль одноосного сферичного гипоциклондного тела; на фиг.12 — профиль одноосного конического гипоциклондного тела; на фиг.13 — профиль одноосного эллипсоидального гипоциклоидного тела; на фиг.14 — 16 — профили одноосного гнпоциклоидного тела в виде тора; на фиг.14 — плоского кругового тора; на фиг.l5 - сферически-кругового тора; на фиг.16, — коническикругового тора.

Насадка выполнена из .набора одноосных гипоциклоидных тел, расположенных с зазором, зазоры между элементами одного ряда расположены по ..отношению к тем же зазорам соседнего ряда в шахматном порядке. Гипоциклоидное тело представляет собой гипоциклоиду с тремя ветвями, описываемую уравнениями:

Х=Г(2совЧ+сов2Ч)

У r(2sinч -sin2Y) где à — радиус окружности, Ч вЂ” угол.

При этом выпуклая сторона 1 (ветвь) ° может быть выполнена ступенчатой, жалюэийной или рифленой, с нанесе-, нием канавок различного профиля и формы. Гипоциклоидные тела могут быть. выполнены полыми, а при выполнении 35 выпуклой стороны (ветви) жалюзийной, вогнутые стороны 2 (ветви) могут бить выполнены перфорированными. . Работу насадки рассмотрим для слу- . чая, когда выпуклая сторона 1 (ветвь) 40 гипоцнклоидного тела выполнена жалюзийной, а вогнутая сторона 2 (ветви) — перфорированной (фиг.4 и 8 ).

При противоточном движении фаэ капли дисперсной фазы под действием массо- 45 вых сил, двигаясь в насадочной зоне аппарата, достигают выпуклой (жалюзийной ) поверхности гипоциклондного тела, ударившись о нее, разрушаются и в виде пленки дисперсная фаза те- 50 чет по жалюэийной. (выпуклой) поверхности. Достигнув кромки первого ряда жалюзи, пленка срывается с него, разрушаясь с образованием новых капель, которые при своем движении дос- 55 тигают следующего (по ходу движения) жалюзи, и далее весь процесс повторяется.

8 4

Таким образом, при движении по жа люзийным поверхностям гипоциклоидных тел и в целом в насадочной нас- . ти аппарата происходит многократное обновление поверхности за счет бесконечного числа актов дробления и коалесценции капель дисперсной фазы.

Сплошная фаза, двигаясь противотоком к дисперсной, равномерно рас- пределяется в насадочной зоне аппарата. Благодаря хорошей обтекаемости гипоциклоидных,. тел со стороны сплошной фазы и наличию перфораций на вогнутых поверхностях последних, сплош ная фаза, свободно обтекая гипоциклондные тела, через перфорации поступает внутрь гипоциклоидного тела, достигнув жалюзийной поверхности, сплошная фаза через щели в виде струй вытекает из последней, интенсивно взаимодействуя с дисперсной фазой.

Таким образом, при противоточном движении фаз в насадочной зоне аппарата осуществляется интенсивное взаимодействие фаз, сопровождаемое многократным, систематическим процессом обновления межфазной поверхности, выражающееся через бесконечное число актов разрушения и образования капель. Все зто. интенсифицирует .процессы, происходящие в аппарате.

Был изготовлен лабораторный вариант предлагаемой насадки, выполненной из набора одноосных гипоциклоидных тел, расположенных с зазором, зазоры между элементами одного ряда расположены по отношению к тем же зазорам соседнего ряда в шахматном порядке, которая проверялась для с у ,чая, когда выпуклая сторона (ветвь) гипоциклоидного тела выполнена жалюзийной, а вогнутые стороны ветви перфорированными. Данной насадкой была заполнена насадочная зона центробежного экстрактора диаметром

350 мм. Исследования проводились на системе керосин-фенол-вода (извлече- ние фенола из керосина водой) при объемном соотношении тяжелой фазы к.легкой9 (Й =3/1 и числе оборотов ротора N=-1500 об/мин.

Исследования показали, что .эффективность массобмена (степень извлечения фенола ) по отношению к прото- тину возрастает на 48-56Х.

)!28968 фие. 2

Фиг. 4 фиг. 3

Фиг. 5

Фиг.b

w Cnnour a (Ищут

° ÷ дислЕрсноя фага лимит втююуниг течение фиг 7 увеличить интенсивность массобмена на 48-56Х по сравнению с известными насадками (кольца Рашига -" широко применяемыми в промышленности в гравнтационных аппаратах, и волнообразная насадка — в центробеаных экстракторах позволяет интенсифицировать процесс массообмена.

1128968

1128968

Фиг. 13 фиг. 12

Составитель 3. Александрова

Редактор Н.Горват Техред М.Надь Корректор С.Шекмар

Заказ 9272/7,. Тираж 681

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4