Тепломассообменный аппарат

 

1. ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, состоящий из корпуса, вентилятора , каплеуловителя, распределителя жидкости и насадочного слоя в виде стержней из эластичного материала, опорной решетки , отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и интенсификации процесса тепломассообмена, стержни выполнены не менее чем из двух отрезков, соединенных между собой и установленных на расстоянии 1-2 диаметров стержня один от другого . 2.Аппарат по п. I, отличающийся тем, что в стержнях выполнены продольные отверстия . 3.Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что стержни укреплены на опорной решетке шарнирно. 4.Аппарат по пп. 1-3, отличающийся тем, что отрезки стержней соединены между собой шарнирно. 5.Аппарат по пп. I-4, отличающийся тем. что стержни выполнены из вилатерма. э (Л //| // I Х ts3 4 -Ч 5 О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1162464

4(5D В 01 D 53/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3732461/23-26 (22) 23.11.83 (46) 23.06.85. Бюл. № 23 (72) А. И. Боровцев, В. А. Губанов, Б. И. Гуревич, А. В. Дорошенко, И. А. Иванов и Л. В. Шестаков (53) 66.074.513 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 220225, кл. 12 е, 2/01, 1958.

2. Балтабаев Л. Ш. Канд. дис. ЛТИ им. Ленсовета, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР № 793620, кл. В Ol D 53/20, 1977. (54) (57) 1. ТЕПЛОМАССООБМЕННЫ Й

АППАРАТ, состоящий из корпуса, вентилятора, каплеуловителя, распределителя жидкости и насадочного слоя в виде стержней из эластичного материала, опорной решетки, отлггчающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и интенсификации процесса тепломассообмена, стержни выполнены не менее чем из двух отрезков, соединенных между собой и установленных на расстоянии 1 — 2 диаметров стержня один от другого.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в стержнях выполнены продольные отверстия.

3. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что стержни укреплены на опорной решетке шарнирно.

4. Аппарат по пп. 3. отличающийся тем, что отрезки стержней соединены между собой шарнирно.

5. Аппарат по пп. 1 — 4, отличающийс.г тем, что стержни выполнены из вилатерма. Я

1162464

Изобретение относится к аппаратам энергетического и химического машиностроения и может быть использовано преимущественно в области испарительного охлаждения воды и газовой абсорбции.

Известен массообменный аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса с помещенной в нем стационарной насадкой, расположенной над распределительной беспровальной решеткой с дутьевыми колпачками и провальной решеткой для стока орошающей жидкости, на провальной решетке которого расположены элементы насадки, выполненной в виде тел обтекаемой формы, предпочтитель о шаровой (1).

Недостатки этого аппарата — большие энергозатраты на организацию процесса массообмена из-за большого гидравлического сопротивления аппаратов вследствие неупорядоченности структуры насадочной части аппарата и малой доли живого сечения опорной решетки, пониженная эффективность процесса массообмена вследствие явления продольного перемешивания и сложная система водораспределения, склонная к забиванию в условиях работы на загрязненных средах.

Известна также конструкция абсорбера с расположением шаровой насадки на упругих нитях, идущих в продольном и поперечном направлении. Конструкция позволяет несколько увеличить пропускную способность аппарата и уменьшить гидравлическое сопротивление (2).

Однако указанная конструкция характеризуется низкой интенсивностью процесса тепломассообмена из-за невозможности соударений элементов, турбулизирующих потоки контактирующих сред и невозможностью самоочистки насадочных элементов в процессе работы, их обрастание липкими отложениями при работе на загрязненных средах.

Известен тепломассообменный аппарат, содержащий корпус, вентилятор, каплеуловитель, распределитель жидкости, насадочный слой в виде стержней из эластичного материала и свободно нанизанные на них насадочные элементы, имеющие отверстия в форме гиперболоида вращения, причем отверстия выполнены диаметром в 2 — 3 раза больше диаметра каждого стержня, расстояние между стержнями равно 1,0 — 1,4 диаметра элемента опорной решетки.

Это устройство позволяет проводить процесс тепломассообмена более интенсивно как за счет соударений элементов один с другим в процессе вращательно-поступательного движения, так и за счет колебаний элас.тичных стержней. Известный аппарат обладает также более низким гидравлическим сопротивлением и некоторой способностью к самоочистке (3).

Недостатки известного аппарата — при больших скоростях газового потока элемен5

55 ты насадки стремятся к агломерированию, собираясь в верхней части аппарата, что приводит к резкому росту гидравлического сопротивления и, как следствие к увеличению энергозатрат, малая поверхность контакта газа и жидкости, при длительной работе на средах, загрязненных липкими включениями, возможно забивание направляющих отверстий насадочных элементов, насадочный слой аппарата исключает возможность поперечного перемешивания, что предъявляет повышенные требования к первоначальному распределению материальных потоков, начальная неравномерность резко ухудшает работу аппарата, вызывая проскок необработанного газа и жидкости.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и интенсификация процесса тепломассообмена.

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате, состоящем из корпуса, вентилятора, каплеуловителя, - распределителя жидкости и насадочного слоя в виде стержней из эластичного материала, опорной решетки, стержни выполнены не менее чем из двух отрезков, соединенных между собой и установленных на расстоянии 1 — 2 диаметров стержня один от другого.

В стержнях выполнены продольные отверстия.

Стержни укреплены на опорной решетке шарнирно.

Отрезки стержней соединены между собой шарнирно. Кроме того, стержни выполнены из вилатерма.

На фиг. 1 изображен тепломассообменный аппарат с колебляющейся насадкой; на фиг. 2 — вариант элемента насадки с гибким шарниром; на фиг. 3 — отрезки стержней, соединенные шарнирно; на фиг. 4— выполнение стержней с продольным отверстием.

Тепломассообменный аппарат с колеблющейся насадкой содержит корпус 1, воздухораспределительную камеру 2 с поддоном 3, рабочую зону 4 с насадочным слоем в виде стержней 5. Система водораспределения 6 и сепаратор капельной влаги 7 размещены в верхней части корпуса 1. На выходе из аппарата установлен вентилятор 8.

Элементы колеблющегося стержня 5, представляющие собой сплошные легкие эластичные стержни вилатерма с объемным весом 40 — 60 кг/м, жестко защемлены нижними концами на опорной решетке 9 на расстоянии 1 — 2 диаметров стержня один от другого, причем длина насадочных элементов равна высоте рабочей зоны 4.

Элементы колеблющегося насадочного слоя могут быть выполнены с заужениями 10 наружного диаметра стержня 5, с центральным продольным отверстием 11, с шарнирным закреплением 12 на опорной решетке 9.

Элементы колеблющегося насадочного слоя могут быть также выполнены из нескольких

1162464

Фиг.У

Составитель А. Сондор

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 3986/5 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

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

3 отрезков стержней вилатерма (например, трех), соединенных между собой шарнирами 13. В качестве шарнирного соединения возможно использование гибкой эластичной нити 14, пронизывающей отрезки стержней в осевом направлении. Зауживание 10 наружного диаметра стержня 5 также выполняет функцию шарнира (гибкий шарнир).

Теплом ассообменный аппарат с колеблющейся насадкой работает следующим образом. f0

Вентилятор 8, стоящий на выходе из аппарата, втягивает воздушный поток, который проходит последовательно через воздухораспределительную камеру 2, опорную решетку 9, рабочую зону 4 с находящимися в ней элементами колеблющейся насадки и сепаратор 7. Жидкость из водораспределителя 6, чаще всего форсуночного типа, распыляется на слой насадки.

При определенных значениях потоков газа и жидкости элементы колеблющейся насадки приходят в состояние псевдоожижения, характеризующееся вращательно-колебательными движениями свободных концов элементов насадки. Такое движение способ- ствует тщательному перемешиванию контак- 25 тирующих потоков. Элементы, совершая вращательно-колебательные движения, приходят в соприкосновение один с другим, тем самым очищая рабочие поверхности, что особенно важно для работы в средах, содержащих липкие и твердые примеси.

Применение вилатерма с объемным весом 40 — 60 кг/мз в качестве элементов колеблющейся насадки позволяет использовать для приведения рабочей зоны в псевдоожиженное состояние вентиляторы с малым напором (100 †2 Па), что значительно снижает энергозатраты.

Закрепление элементов насадки на опорной решетке в строгом порядке с интервалом 1 — 2 диаметров стержня упорядочивает структуру насадочного слоя, снижая гидравлическое сопротивление аппарата, что позволяет снизить энергозатраты на 5 — 8% по сравнению с известным.

Кроме того, такое закрепление позволяет избежать «захлебывания» насадки при больших скоростях газового потока, расширяя динамический диапазон работы аппарата.

Выполнение элементов колеблющейся насадки в виде стержней, длина которых равна высоте рабочей зоны, обеспечивает большую поверхность контакта материальных потоков, а центральные продольные отверстия позволяют значительно увеличить ее. Шарнирное закрепление элементов на опорной решетке позволяет интенсифицировать процесс теплом ассообмена за счет увеличения амплитуды их колебаний.

Выполнение элементов колеблющейся насадки из нескольких (по меньшей мере двух) отрезков стержней вилатерма, соединенных шарнирно, позволяет изменить форму колебаний элемента и тем самым интенсифицировать процесс тепломассообмена, вовлекая в активную работу нижние участки стержней. Шарнирное крепление отрезков элемента одного с другим и к опорной решетке позволяет им вращаться, кроме того, вокруг собственной оси, что дополнительно турбулизирует поток и положительно сказывается на интенсификации процесса.