Тепломассообменный аппарат

 

Изобретение относится к аппаратурно- .му оформлению процессов тепломассообмена , иротекаюц их в системе газ (пар) - жидкость, таких как абсорбция, десорбция, ректификация, охлаждение и позволяет интенсифицировать процесс тепломассопереноса за счет увеличения поверхности контакта фаз, увеличения движуп1ей силы процесса и снижения г идравлического согцютивления. Тепломассообменный анпарат вк.1ючает перпендикулярно распо. юженныс в желобах 5 трубы 7 и 8, об ьединсн- Hi.ie в коллектор 10, при том труба 8, при- И11каю1цая к торцовой стенке 23, иеп к редственно примыкает к днищу желоба 5, а ei o торцовая стенка 23 снабжена перфорированной направляющей пластиной, верхняя поверхность которой совпадает с нижней кромкой щели. Целесообразно снабжать параллельно установленными боковыми стенками , с одной стороны примыкающими к желобам 5, а также выполнять трубы 7 и 8 перфорированными, при этом желоб должен состоять из коаксиально установленных внутреннего и наружных коробов, причем днище внутреннего короба выполнено с отверстиями . 3 з.п. ф-лы, 9 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1391691 (р 4 В 01 1) 5;3, 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

®Cp

/.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / "

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2! ) 4176763, 23-26 (22) 28.11.86 (46) 30.04.88. Бюл. № 16 (71) Московский институт повышения квалификации руководя(цих работников и специалистов химической промышленности и

Ухтинский нефтеперерабатывающий завод (72) А. Г. Рыбинский, О. К. Одинцов, E. В. Ипполитов, В. Б. Коптенармусов и . 1. Я. Живайкин (53) 66.071.7.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1315000, кл. B Ol D 53!)8, 1984. (54) ТЕПЛОМАССООБМЕН НЫЛ All(lАРАТ (57) Изобретение относится к аппараз урному оформлению процессов тепломассообмена, протекаю(цих в системе газ (пар) жидкость, таких как абсорбция, десорбция, ректификация, охлаждение и позволяет интенсифицировать процесс тепломассопереноса за счет увеличения поверхщгсти к(гнтакта фаз, увеличения движущей силы проц((са и снижения Гидр() в,з ни(скоГо (. ОГ!рс) тивления. Тепломассообменный аппарат включает перпендикулярно расположенны(в желобах 5 трубы 7 и 8, обГьединеllныс в коллектор 10, при этом труба 8, примыкаю)цая к торцовой стенке 23, непосредств«нно примыкает к днищl желоба 5, а (. (.о торцовая стенка 23 снабжена перфорированной направляющей пластиной, верхняя повср. ность которой совпадает с нижней кромкой щели. Целесообразно снабжапгь параллельно установленными боковыми стенками, с одной стороны примыкающими к желобам 5, а также выполнять трубы 7 и 8 перфорированными, при этом желоб должен состоять из коаксиально установленных внутреннего и наружных коробов, причем днище внутреннего короба выполнено с отверстиям и. 3 з.п. ф -л ы,,) ил.

1391691

Изобретение относится к аппарытурному оформлению процессов, протекающих в системе газ (пар) -- жидкость, таких как абсорбция,,>есорбция, ректификация, охл а жден ие.

Цель изобретения — интенсификация проце< сы тепломыссollt .реникса зы счет увеличения поверхности контакта фаз, увеличение движущей силы процесса и снижение гидравлического сопротивления.

На фиг. 1 схематически изображена часть !О тепломассообменного аппарата, под нижней тарелкой которого установлено рыспределительнос устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез Л -А на фи>. 1; пы фиг. 3 — разрез Б Б на фиг. 2, на фиг. 4 разрез  — В ны фиг. 2; па фиг. 5 узел I на фиг. 3; ны фиг. 6 - жело6, с(>стоящий из коыкси >льно l< .111>I(вленных коробов, продольный разрез; на фиг. 7 вариант выполнения перфорации в HH,k(. прорези; на фиг. 8

9 — же>106 с ll(>р((>ори ров<>н ни) м и тр>, 63м и, I I P o Q o, 1 I> H 1>1 É P 1 3 Р с 3

1епломысс006менный аппарат содержит корпус 1, в>утри которого установлена тарелка 2 с пер(пивными устройствами 3 и 4.

К II(р<..IHHII(>(I>(>>(. )рой<. TH, 4 пОдсO<. kHHE. lll>l жело63 !, <>0<>Ilk<>kollIH(ся между собой через

)цель 6. I< ()<. желобы 5 поперек пропх щепы трубы 7 и 8, < ос,динепные через пытру6<>к

9 колл k T(>po÷ 10 и пытрубок 11 для вводы пара (газы).

Ка ж, 1ы Й же.106 5 с<)сTOHT Н3 1B>< > ко)1ксиально установлеkII(tlx внутренп«го !2 и 30 наружного 13 коробов. между которыми обpkI3oI>;IIII H(. pl IIk;Iльныс l 4 и горизонтальная

15 полости, соединенные между собой. В грубах 7 или 8 выполнены прорези !6, расположенные в вертикальных полостях 14.

Гlол(к ть l ) Р((з.)елены ilt p горо )кой H3 35 камеры ч асти ), одна и 3 которых 18 < 1136жена пытру6ком 19, соединенным гру6опроводом 20 с дополнительным поперечным

k 011ñê гором 21 и IIытрубком 22 для вво,l3 дополнительной чdñòH легкой фазы.

Одним торцом желоба 5 присоединены к 40 переливному устройству 4, 3 с пр0Tивоположной стороны опи закрыты торцовой стенкой 23, в которой выполнена щель 24, которая может 6 ITH образована путем расположения нижней части торцовой стенки 23 на 4 рысстоян>п> по отношеник> к днищу 25 внутреннего короба 12. К торцовой стенке 23 с ее боков прикреплены стенки 26, которые являются продолжением боковых стенок внутреннего короба 12, ы противоположной

Ронои прикреп >ень) к <- T(- k«(- корпусы 50

Днище 25 выступает за торцовую стенку

23 с обра.(ованием направляю)цей пластины

27, в которой выполнены отверстия 28. Днище

29 наружного коро63 13 в6лизи торцовой стенки 23 снабжено н Iilp;Ik>ляк>щим элементом

30, верхний торец которого образует щель

31 для пр<)ходы газы (113p3) с нижней <.Toðoной направляющей пластины 27. Между торцовой стенкой 23 и 6лизлежащей трубой 8 образована дегазационная камера 32. Для увеличения ее высоты труба 8 снабжена продольной перегородкои 33. Днище 25 снабжено отверстиями 34, которое в сочетании с глухими (неперфорированными) его частями образуют зону 35 барботажа и зону

36 дегазации, трубы 7 установлены на некотором расстоянии от плоскости днища 25 с образованием зазора 37.

Перфорация может быть выполнена в виде щели (прорези) 38 в днище 25 (фиг. 7), распложенной вдоль и под трубой 7, по ширине не превышающей зону проекции тру6ы ны плоскость дни>ца. Для непосредственklor o ввода газа (пара) из труб 7 в слой жидкости предусмотрено выполнение в них от>>ерсти й, 39.

ГIространство между внутренним коробом !2 и наружным коробом 13 сверху

I3k(p»iT0 пластинами 40 и 41.

Труба 8, расположенная вблизи торцовой стенки 23, установлена без зазора по отношению к днищу 25, в которой выполнены отверстия 42 для ликвидации застойной

>п> ы жидкости в пространстве 43 под тру60Й 8.

В TO>>I <. t) > I3P, k(01, )3

Отверстия 39 в трубах 7 выполняются в 1-и четk3ерти сечения трубы при исчислении пo ходу часовой стрелки, IlpH этом направление движения потока газа (пара), вышед(пего из отверстий 39 и отраженного от п,o< k(0<ти днища 25, (.ok>1)333eT с общим направлением движения жидкости OT переливного устройствы 4 в сторону торцовой стенkH 23.

Отверстия 44 выполняюгся в трубе 8 в

Iv -и четверти сечения трубы при исчислении 110 ходу часовой с1релки, при этом направление движения потока газа (пара), вышедшего из отверстия 44 и отра кенного от плоскости днища 25, является практически противоположным.

Тепломассообменный аппарат работает следующим образом

Жидкость, поступающая на тарелку 2 из переливного устройства 3, взаимодействует с газом (паром) на основании тарелки, после чего она стекает в переливное устройство 4.

Через щель 6 жидкость из переливного устройства 4 направляется в желоба 5 и заполняет их внутренний объем. Газ (пар) через патрубок 11, коллектор 10 и патрубки

9 поступает в трубы 7 и 8, а из них — — в полости 14 и 15 через прорези (окна) I6.

Из полости 15 газ (пар) через отверстия

34, 42 и 39 внедряется в слой жидкости с о6рызовынием двухфазного слоя, где происходит контакт газа (пара) с жидкостью.

I lри прохождении газа (пара) через отверстия 34 и щели 38, расположенные под трубами 7, он приобретает направленное

139!691

Формс).)а изстрегс нп.ч движение за счет отражения о поверхность трубы 7, при этом жидкость, постлпающая через зазор 37, захватывается этим потоком газа (пара) и внедряется в зону барботажа, образованную при прохождении газа (пара) через отверстия 39 и слой жидкости.

В зоне барботажа происходит интенсивный теломассообмен, активное перемешивание и образование циркуляционных контуров, в которые механически вовлечены как жидкость, так и пузырьки газа (пара). 06разование циркуляционных контуров ухудшает условия выделения пузырьков гы <ы (пара), а вместе с этим и процесс десорбции, отпарки.

Уменьшению количества циркуляционных контуров способствуст направленное движение газа (пыра), выходящего из под труб

7 и 8, а также наличие дегазационных loH

36, в которых двухфазный поток разделяется, т.е. из него выделяется легкая фаза, которая затем поступает íà контактирование с жидкостью на тарелке 2.

Трубы 7 и 8, установленные поперек желобов 5, выполняют функцию поперечных секционирующих перегородок, при этом пар (газ), проходя внутри труб 7 и 8, передает свое тепло через поверхность жидкость, находящуюся в желобах, улучшая условия десорбции, отпарки. Трубы 7 распогаются на границе зон барботажа и дегазации, при этом их обтекаемая форча позволяет возвращать непрореагированной (непроконтактировавшей) жидкость в зону взаимодействия (схема цирклляции жидкости покызына Hd фиг. 6).

Жидкость в желобах 5 движется в направлении от переливного устройства 4 к трорцовой стенке 23 и, дойдя до крайней трубы 8, поступает в дегазационную камеру

32, где происходит разделение двухфазного потока, при этом отделившийся пар (газ) уходит на вьппелeжaгцую тарелку, а жидкость через щель 24 вытекает в виде пленки и движется по направляющей пластине 27.

Часть жидкости, движугцейся по направляющей пластине 27, орошает ее нижнк)ю сторону путем ее прохождения через отверстия 28.

Жидкость, поступак)щая через отверстия

28, размазывается по нижней поверхности пластины 27 с образованием пленочного течения жидкости, газовым (паровым ) потоком выходящим из щели 31 камеры 18.

Дойдя до торца направляющей пластины

27 двухфазный поток (пленка жидкости в сочетании с движущимся газовым или паровым потоком), контактирует с жидкостью, текущей в виде пленки по верхней поверхности направляющей пластины 27.

В зависимости от скорости движения газового (парового) потока в пространстве между боковыми стенками 26, торцом направляющей пластины 27 и стенкой корпуса

1 могут возникать рызличньц гидрс)дипычические режимы. Стскыющая с пыпран, ян)гней пластины 27 жидкость н виде Ilлоски; стрл и дробится движущимся газовым IH)TohI)vl, в котором присутствует часть жидкскти, поступившей через отверстия 28., )сктигнх н стенки корпуса 1, жидкость llo его повс рхности стекает в нижнюю чы TI>,)ïll;Ið;IT;I, откуда она выводится из HIIII;I();)TH, а отделившийся газ (пар) уходит в верхнюк) часть на контактирование на тарелку 2.

Для улучшения условий истечения жидкости из дегазационной камеры, увеличения траектории полета жидкостной струи, вытекающей из гцели 24, а также повышения уровня жидкости в желобах 6 предусмотрена установка продольной псрегородки 3;3, прикрепленной к трубе 8.

Л иквидация застойной зоны в пространстве 43 осуществляется путем барботажы пара (газа) при еfo истечении из отверстий

42 и 44, при этом появляет H дополнительная зона контакта фаз.

Для интенсификации процесса теп Ioilacсопереноса за счет соударения газовых (паровых) струй и одновременно образуемых двухфазных потоков предлсмотрено одновременное истечение газа (пары) из отверстий 34, 42 и 39 и отверстий в трубах 7.

Предлагаемое изобретение обладает следук)щим преимуществом по сравнеHHII) с извести ы м.

Более высокой эффективностью процесса тепломассопереноса за счет улучшения условий взаичодействия фаз, турбулизации потоков, возникающей при ударении газожидкостного потока о поверхность труб 7 и 8 с последующим образованием новой понс рхности контакта фаз. )иквидыция механического движения проконтактировавшей части газа (пара) потоком жидкости зы счет oáразования зон дегазыции и направлснного движения газовой (пыровой) фазы при отражении от поверхно TH труб 7 и 8 или днища 25.

Процесс дегазации, отпаривания интенсифицируется путем передачи теплы через поверхность труб 7 и 8, при этом увеличивается движущая сила теплопередычи.

Процесс протекает при ченыпем гидравлическом сопротивлении, пс)сколькл пленка жидкости, вытекающая из щели 24, дробится потоком газом (паром), имея при этом импульс движения от гидростытическогo столба жидкости в дегазационной кычер» 32.

Общая движущая сила процессы выше, поскольку трубы 7 выполняют функцик) поперечных перегородок, т.е, ичеет место Ноперечное секционирование ihH. )костного Iloтока.! . Тепломассообменный аппарат, включающий корпус с патрубкыми ввода и вы1391691

Б- Б г

25

17

18

21

22 вода взаимодействующих фаз, внутри которого установлены тарелки с переливными устройствами, при этом к переливному устройству нижней тарелки прикреплены параллельно расположенные желоба, в торцовой стенке каждого из которых выполнена щель, а в желобах установлены трубы для прохода газа (пара), объединенные в коллектор, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз и движущей силы процесса и снижения гидравлического сопротивления, трубы расположены перпендикулярно желобам и установлены на расстоянии от днища, труба, прилежащая к торцовой стенке, примыкает к днищу желоба, а торцовая стенка снабжена перфорированной направляющей пластиной, верхняя поверхность которой совпадает с нижней кромкой щели.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен параллельно установленными боковыми стенками, одной стороной прикрепленными к, желобам, а противоположной стороной — к стенке корпуса.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, 1Q что трубы выполнены с отверстиями.

4. Аппарат по и. 1, отличающийся тем, что желоба выполнены в виде коаксиально установленных внутреннего и наружного коробов, при этом днище внутреннего короба выполнено с отверстиями.

1391691 в-в

Фиг. 4

28 2

43

42

29

Фи а.5

ЗЧ77 Л

Фиг. 6 (.<><тани>еаь 1,> pi «»>a

Ре ><>p . ) (.лиган 1 е><ре < г! Верее Корректор М,<(еичик

3<>ка > 178!1 1(! ираки (»42 !!о до и оно<

В!11!!1!1!! Го< у:<ар« ненного ломи ге<а (.(.(Р и >,(ела>и и.>обр<т< ний и открытий

I 13(f:f5, M<>< > »;>, Ж >,">, Ра >искан на(к, д 4»

f fp<»<3<><>;I<тв< Ht><>-<><>»«ра<ри«е<>«>« If>«l> f»<»T»< . I . .1 >кгород, <л 11рое> Т><;»>, 4