Тепломассобменный аппарат

 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена , протекающих в системе газ (пар) - жидкость, и может быть использовано для проведения абсорбции, десорбции, ректификации , охлаждения и очистки газов в химической , нефтехимической и смежных отраслях промышленности, в частности на стадии поглощения 5Оз серной кислотой в производстве последней. Цель изобретения - повыщение эффективности тепломассообмена путем турбулизацин стекающей пленки жидкости спутным г.азовым потоком. Тепломарсообменный аппарат включает корпус с теплообменными трубами, тарелками с контактными элементами (КЭ) в форме труб Вентури, которые установлены соосно теплообменным трубам. Диффузоры КЭ оыполнены за одно целое с основанием тарелки, а конфузоры (К) установлены ё его углублениях . Нижние торцы К снабжены прорезями , направленны.ми по касательной к поверхности трубы. 3 йл. с (Л 00 to ;о со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1327938

А1 (50 4 В 01 D 53 18, 3 26 р (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

> !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4033082/31-26 (22) 05.03.86 (46) 07.08.87. Бюл. № 29 (71) Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова и Уральский научно. исследовательский химический институт (72) В. М. Косырев, Л. Я. Живайкин, С. Г. Дубинкин, Л. А: Бахтин, И. Г. Бляхер и М. С. Гофман (53) 66.015.23.05 (088.8) (56) Патент Японии № 52 — 35026, кл. В 01 D 53/18, опублик. 07.09.?7.

Авторское свидетельство СССР № 191472, кл. В 01 D 53/18, 1963.

Авторское свидетельство СССР № 1166811, кл. В О! D 53/18, 1982. (54) ТЕЛЛОМАССООБМЕННЫЙ АППА.

PAT (57) Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ (пар) жидкость, и может быть использовано для проведения абсорбции, десорбции, ректификации, охлаждения и очистки газов в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности, в частности на стадии поглощения SO3 серной кислотой в производстве последней. Цель изобретения — повышение эффективности тепло массообмена путем турбулизации стекающей пленки жидкости спутным газовым потоком. Тепломассообменный аппарат включает корпус с теплообменными трубами, тарелками с контактными элементами (КЭ) в форме труб

Вентури, которые установлены соосно теплообменным трубам. Диффузоры КЭ выполнены за одно целое с основанием тарелки, а конфузоры (К) установлены в его углублениях. Нижние торцы К снабжены прорезями, направленными по касательной к поверхности трубы. 3 ил.

Изобретение относится к аппарятуриому оформлению процессов теиломяссообмеия, протекающих в системе газ (пар) -- жидкость, и может быть использовано для проведения абсорбции. десорбции, ректификации, охлаждения и очистки газов в химической, нефтехимической и в смежных отраслях промышлегиюсти.!!елью изобретения явпяется повышение эффективности тепломассообмена путем турбулизации стекающей пленки жидкости спутным газовым потоком.

На фиг. 1 приведен теиломассообменный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 — контактный элемент аппарата с наличием углубления в тарелке, разрез; на фиг. 3 — сечение А — А на фиг. 2.

Аппарат содержит корпус 1, трубы 2 внутреннего теплообменника, распределительные камеры 3, 4 ввода и вывода 5 жидкости, камеры 6 и 7 для жидкости и газа, тарелки 8 с контактными элементами 9 в форме труб Вентури, которые установлены соосно теплообменным трубам 2. Дифузоры

10 труб Вентури выполнены за одно целое с основанием тарелки 8 (т.е. они выполнены в теле тарелки), а конфузоры 1! установлены в его углублениях 12. Горловины 13 труб Вентури (фиг. 2 и 3) имеют кольцевое сечение. В верхней 6 и нижней 7 распределительных камерах установлены вертикальные .цилиндрические перегородки 14 и 15. Для лучшего распределения газа по сечению аппарата цилиндрические перегородки 14 и 15 выполнены со скошенным нижним торцом (уклон в сторону места подвода или отвода газа).

Для прохода газа между нижними краями перегородки 14 и корпусом 1 предусмотрена кольцевая гцель 16 переменной ширины. Щель 17 под перегородкой 15 также имеет переменную ширину. Перегородки 14 и 15 могут быть выполнены с перфорацией.

Распределительная камера 4 образована верхней трубной решеткой 18 и распределительной решеткой 19, в отверстия которой пропущены трубы 2 теплообменника. Решетка 19 снабжена кольцевой гцелью 20 для орошения перегородки 14 и подачи жидкости к верхней тарелке 8.

Аппарат имеет входной 21 и выходной

22 патрубки для газа, патрубки 23 и 24 для ввода и вывода реакционной жидкости, а также патрубки 25 и 26 для ввода и вывода теплоносителя.

Нижние торцы труб 2 закреплены в трубной решетке 27. Нижние торцы конфузо ров 11 (фиг. 2 и 3) снабжены прорезями 28, которые направлены по касательной к поверхности теплообменной трубы 2. В углублении 12 конфузор 11 установлен соосно трубе 2 и диффузору 10 посредством выступив 29.

Тепломяссообмснный яииярят работает следующим образом.

Реакционная жидкость." и газ подаются в аппарат прямотоком. Прямотоком также подается и теилоноситель. Реакционный гяз через патрубок 21 поступает в распределительную камеру 6 и благодаря вертикальной цилиндрической перегородке 14 через щель 16 переменной ширины равномерно распределяется по всему периметру аппарата. Часть газа проходит через перфораци:о в,перегородке 14.

Реакционная жидкость через пятрубок 23 поступает в распределительную ка меру 4.

Через кольцевые зазоры, образованные распределительной решеткой 19 и трубами 2 теплообменника, она пленкой стекает по этим трубам. Часть жидкости по кольцевой щели 20 стекает ио перегородке 14.

Газ, проходя через отверстия перегородки

14, контактирует с текущей по ней жидкостью, срывает часть жидкости на тарелку 8 и вместе с газом, прошедшим через щель 16, поступает к контактным элементам 9, где вновь контактирует с жидкостью, которая по прорезям 28 поступает в горловину 13 в виде струй, направленных но касате.чьной х поверхности трубы, генерируя на ее поверхности закрученное течение пленки жидкости.

При больших нагрузках жидкость поступает в элементы 9 еще и переливом через верхнюю кромку конфузора. В горловине 13 скорость газа достигает 20--40 м/с.

Благодаря этому п.пенка жидкости, стекающая по трубе 2, сильно турбулизуется. Скорость течения пленки увеличивается, а толщина уменьшается. Лами нарный иодслой частично разрушается, вследствие чего на трубах происходит интенсивный подвод или отвод тепла. В горловине 13 часть жидкости диспергируется газом на мелкие частицы, контактирует с газом в элементах 9 и в пространстве между тарелками.

Б,пагодаря тому, что смоченный периметр контактных элементов 9 велик, а скорость газа относительно труб значительна, происходит интенсивный тепломассообмен. В межтарельчатом пространстве поверхность контакта фаз образована летящими каплями жидкости разной дисперсности и поверхностью труб 2. С верхней тарелки жидкость и газ поступают на нижележагцую тарелку. Каждая тарелка 8 обеспечивает, таким образом, перераспределение контактирующих газа и жидкости по сечению апиарата. На нижележащих тарелках в межтарельчатом пространстве процесс повторяется.

По патрубку 24 жидкость выводится из аппарата. Газ, проходя через кольцевую щель 17, равномерно распределяется по периметру камеры 7, где освобождается от частиц жидкости, и по патрубку 22 выводится из аппарата.!

327938

18 19 ка пь д.аь

Газ ко напо

Фиг 1

Теплоноситель по патрубку 25 поступает в распределительную камеру 3, пленкой стекает внутри труб 2 и по патрубку 26 выводится из камеры 5, 5

Таким образом, использование предлагаемого аппарата обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: повышение эффективности тепломассообмена (например, коэффициент теплоотдачи к трубам со стороны межтрубного пространства в 1,25 — 1,7 раза выше, чем в известном), что позволит улучшить качество выпускаемой продукции и уменьшить размеры, а значит и металлоемкость аппарата; за счет применения тарелок из неметаллического материала, снижения примерно на 30% числа отверстий в них упрощается и становится дешевле изготовление аппарата, экономится дорогостоящая высоколегированная сталь, шедшая ранее на изготовление тарелок и контактных элементов, кроме того, снижаются требования к точности изготовления и монтажа аппарата.

Указанные преиму1цества позволяют сократить расходы как на изготовление, так и 25 на последующую эксплуатацию аппарата, за счет чего снижается себестоимость выпускаемой продукции.

Применение предлагаемого аппарата, например, в качестве абсорбера-холодильника в сер нокислотном производстве на стадии абсорбции SO> кислотой взамен используемых в настоящее время громоздких насадочных колонн с выносными оросительными холодильниками приведет к снижению металлоемкости аппаратуры, уменьшению капитальных затрат и сокращению эксплуатационных расходов.

Формула изобретения

Тепломассообменный аппарат, включающий корпус, внутри которого размещен трубчатый теплообменник, снабженный тарелками с контактными элементами в форме труб

Вентури, распределительные камеры ввода и вывода жидкости и газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена путем турбулизации стекающей пленки жидкости спутным газовым потоком, контактные элементы установлены соосно теплообменным трубам, при этом диффузоры труб Вентури выполнены за одно целое с основанием тарелки, которые в верхней части выполнены с углублениями, в которых установлены конфузоры, а торцы их снабжены прорезями, направленными по касательной к поверхности теплообменной трубы.

1327938

А-А

РигЗ

Составитель А. Сондор

Редактор А. Во ров нч Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Заказ 3422/7 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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