Тепломассообменный аппарат
Изобретение относится к химической и другим отраслям промышленности , может быть использовано для проведения процессов в системе газ (пар) - жидкость и позволяет создать более эффективные теплонапряженные процессы за счет повышения их движущей силы путем отвода вьщеляющегося тепла и расширения диапазона оптимальной работы при менякяцихся нагрузках по газуо Для этого в аппарате с Г-образными перегородками 8 с длинной 9 и короткой 10 полками установлены дополнительные полки 11 с образованием полостей 13 для прохода теплоносителя. Эти полости вместе с вертикальными переточными каналами 24 обеспечивают максимальное разрежение в наиболее узком сечении и минимальное гидравлическое сопротивлен1 е газожидкостного петлевого канала. 2 ил. С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А2 с>11 4 В 01 D 3/26 е ь
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61 ) 1327902 (21 ) 4180855/31-26 (22} 14.01.87 (46) 07.08.88. Бюл, Р 29 (71) Горьковский политехнический институт им. A.А,Жданова (72) Л.А.Бахтин, B М.Косырев, Л.Я.Живайкин, В.М.Ульянов и А,А.Сидягин (53) 66.015.1 2.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 1327902, кл. В 01 D 3/26, 1986. (54 ) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к химической и другим отраслям промышленности, может быть использовано для проведения процессов в системе газ
„.,SU, 141440 (пар ) — жидкость и по зволяет создать более эффективные теплонапряженные процессы за счет повышения их движущей силы путем отвода выделяющегося тепла и расширения диапазона оптимальной работы при меняющихся нагрузках по газу. Для этого в аппарате с Г-образными перегородками 8 с длинной 9 и короткой 10 полками установлены дополнительные полки 11 с образованием полостей 13 для про-" хода теплоносителя, Эти полости вместе с вертикальными переточными каналами 24 обеспечивают максимальное разрежение в наиболее узком сечении и минимальное гидравлическое сопротивление газожидкостного петлевого канала. 2 ил.
1414400
Изобретение относится к химической и другим отраслям промьппленности, может быть использовано для про5 ведения тепломассообменных процессов в системе газ(пар) — жидкость и является усовершенствованием тепломассообменного аппарата по авт.св.
М . 1 327902.
Цель изобретения — повышение эффективности теплонапряженных процессов за счет повышения их движущей силы путем отвода выделяющегося тепла и расширения диапазона оптимальной работы при меняющихся нагрузках 15 по газу.
На фиг.1 представлен теплообменный аппарат, продольный разрез; на фиг . 2 — разрез А-А на фиг,1, (Тепломассообменный аппарат содер- 2{) жит прямоугольный корпус 1 с штуцерами 2 — 4 для ввода газа, жидкости и теплоносителя и штуцерами 5 — 7 для вывода газа, жидкости и теплоносителя соответственно. Внутри аппа- 25 рата установлены Г-образные перегородки 8 с длинной 9 и короткой 10 полками. Под длинными полками расположены дополнительные полки 11, соединенные с короткими полками Г-образ- 30 ных перегородок, С противоположной от коротких полок стороны дополнительные полки соединены с длинными полками Г-образных перегородок посредством полуцилиндров 12 с образованием полостей 13 для прохода теплоносителя (ширина полости для теплоносителя
5 — 30 мм). Кроме этого, внутри аппарата установлены связанные с кор- 40 пусом пластины 14, образующие карманы 15 для сбора жидкости.
Длинные полки Г-образных перего родок и дополнительные полки расположены горизонтально на расстоянии относительно корпуса, а короткие полки расположены вниз. Со стороны расположения коротких полок к каждой нижележащей перегородке присоединены элементы 16 дугового профиля, охватывающие полуцилиндр (свободный
50 конец длинных полок Г-образных перегородок)-. Элементы 16 дугового профиля выполнены с перфорированными участками 17, расположенными ниже ли55 нии 18 крепления к ним пластин.
Указанное сочетание элементов конструкции приводит н образованию в аппарате петлевого газожидкостного канала с горизонтальными контактными участками 19 и полуцилиндрическими контактно-сепарационными участками 20.
Верхние свободные края 21 элементов дугового профиля установлены с зазором 22 относительно нижних поверхностей длинных полок и выше пластин и нижних концов 23 коротких полок с образованием питающих каналов и гидравлических затворов °
Полости для теплоносителя соединены вертикальными переточными каналами 24, выполненными в форме (фиг.2) двояковыпуклого симметричного крыла
25, наиболее широкое сечение которого расположено в вертикальной плоскости, проходящей через верхние свободные края 21 элементов дугового профиля.
Свободные края 21 элементов дугового профиля имеют вырезы под передние закругленные кромки переточных каналов. Ряд вертикальных переточных каналов, в силу своей формы, образует сужающееся устройство, причем плоскость симметрии каждого крыловидного канала расположена вертикально.
Выполнение вертикальных переточных каналов в форме двояковыпуклого симметричного крыла обеспечивает плавный вход газа в сужающее устройство и наиболее полный переход энергии газового потока в кинетическую энергию,:что обеспечивает максимальное разрежение в наиболее узком сечении и минимальное гидравлическое сопротивление газожидкостного петлевого канала.
Аппарат работает следующим образом.
Газ через штуцер 2 вводится внутрь петлевого канала, проходит его горизонтальные 19 и полуцилиндрические 20 участки, перемещаясь последовательно с нижележащих.на вышележащие, и через штуцер 5 отводит" ся от аппарата.
Жидкость через штуцер 3, расположенный в верхней части корпуса 1, подают в верхний карман 15. Через штуцер 4, расположенный в нижней части корпуса 1, в полости 13 подают теплоноситель, который последователь" но проходит их снизу вверх через сое" диняющие их переточные каналы 24 и затем восходит через штуцер 7 (возмож" на подача теплоносителя и сверху з
I 41 вниз). При движении газа между переточными каналами (в сечении ab, а Под действием гидростатического давления в кармане 15 и инжекционного разрежения в указанных сечениях жидкость через гидрозатвор (образованный короткой полкой Г-образной перегородки), питающий канал и зазор 22 поступает в нижележащий горизонтальный участок 19 петлевого канала и распределяется в виде пленки на поверхности каждого переточного устуойства 25. Газ, двигаясь в сечениях Э ( аЬ, а Ь т.д, с большой скоростью,срывает жидкость с наружной поверхности передаточного устройства„ имеющего профиль крыла, и с его задней острой кромки распыливает ее на мелкие капли с образованием капельноструйных зон контакта фаз у каждого зазора 22 и укаждого переточного канала 24, выполненного в форме двояковыпуклого симметричного крыла. За счет большой скорости газа в канале жидкость оттесняется к верхней и нижней поверхностям, образованным дополнительной полкой 11 и длинной полкой 9 Г-образной перегородки 8, ограничивающими горизонтальные участки 19 петлевого канала, с образованием жидкой пленки, которая увлекается газом в сторону его движения, Под воздействием быстродвижущегося газа жидкая пленка сильно турбулизуется, на ее поверхности возникают волны, гребни которых непрерывно отрываются в виде капель, увлека4400 ются в глубь газового потока, другие капли из газового потока падают на поверхность пленки, благодаря чему 5 в газовой фазе имеется определенное равновесное содержание капель жидкости. Таким образом, в каждом горизонтальном контактном участке петлевого канала возникает пленочно-капельная зона контакта фаз. Верхняя и нижняя поверхности горизонтального участка — дополнительная полка 11 и длинная полка 9 Г-образной перегородки представляют собой поверхности теплообмена. Пройдя горизонтальный контактный участок 19, жидкая пленка и капли жидкости из газовой фазы под действи" 20 ем центробежных сил через перфорацию 17 дугового элемента 16 выдавливаются в карман 15 нижележащей. ступени. Через зазор 22 жидкость попадает на нижележащую ступень, распыливается 25 газом, и все процессы повторяются вплоть до выхода жидкости из аппарата через штуцер 6. Таким образом осуществляется передача тепла между реакционной жидкостью и теплоноси30 телем. Эффективному отводу (подводу) тепла способствуег форма каналов 24 и полостей 13, где течение теплоносителя осуществляется в тонких слоях, что интенсифицирует процесс; Теглообмен со стороны петлевого газожидкостного канала интенсифицируется тремя факторами, первый из которых — пленочное течение охлаждаемой реакционной жидкости по поверхности длинной 9 и дополнительной 11 полок. При такой форме движения жидкости процессы теплоотдачи эффективны. В предлагаемом аппарате они интенсифицируются еще и воздействием спутного газового потока. При скоростях газа (V> = 15 — 50 м/с) имеет место сильное взаимодействие фаз. Пленка жидкости интенсивно перемешивается, что снижает толщину ламинарного пристенного слоя, уменьшает его термическое сопротивление и обеспечивает высокие коэффициенты теплоотдачи. Процесс передачи тепла интенсифицируется еще и эффектом капельного удара", когда ламинарный пристенный слой пленки жидкости подвергается интенсивной бомбардировке оседающими каплями жидкости. Все это обеспечи5 141440 Вает высокую эффективность процессов тепломассообмена в аппарате. Снабжение аппарата дополнительными горизонтальными полками обра1 5 щенными в сторону элементов дугового Профиля, края которых соединены с Длинными полками Г-образных перегородок посредством полуцилиндров, соединение противоположных краев допол" Нительных полок с короткими полками Г-образных перегородок с образованием полостей для теплоносителя, соедиНение последних вертикальными переточными каналами обеспечивает подвод Или отвод тепла в аппарате, что уве"дичивает движущую силу, а следова" Тельно, и эффективность теплонапря" кенных процессов. Кроме того, обеспечивается более 20 лавный поворот потока при его про" вхождении полуцилиндрических контактно-сепарационных участков петлевого канала и, следовательно, уменьшается гидравлическое сопротивление anna" 25 рата. Установка переточных каналов,профиль которых выполнен в форме двояковыпуклого симметричного крыла,так, что его наиболее широкое сечение рас- g0 положено в вертикальной плоскости,,проходящей через верхние свободные края элементов дугового профиля, увеличивает скорость и эжекционное pasрежение в сечениях аЬ, à, b,, и т.д. Это обеспечивает более тонкий распыл жидкости, увеличение поверхности контакта фаз, что повышает эффективность процесса. 0 6 Увеличение скорости газа вызванное, например, самопрозвольным изменением режима работы аппарата, приводит к возрастанию разрежения в сечениях аЬ, а Ü„ è др. Это вызывает увеличение подачи жидкости в контактные участки петлевого канала, что расши" ряет диапазон оптимальной работы при меняющихся нагрузках по газу. Формула и з о б р е т е н и я Тепломассообменный аппарат по авт.св, 9 113 227 9 0022, о т л и ч а юm и и с я тем, что, с целью повышения эффективности теплонапряженных процессов за счет повышения их движущей силы путем отвода выделяющегося тепла и расширения диапазона оптимальной работы при меняющихся нагрузках по газу, он снабжен дополнительными горизонтальными полками, обращенные в сторону элементов дуго" вого профиля края которых соединены с длинными полками Г-образных перегородок посредством полуцилиндров, противоположные края дополнительных полок соединены с короткими полками Г-образных перегородок с образованием полостей для теплоносителя, которые соединены вертикальными переточными каналами, профиль которых выпол" нен в форме двояковыпуклого симметричного крыла, наиболее широкое сечение которого расположено в вертикальной плоскости, проходящей через верхние свободные края элементов дугового профиля. 1414400 +148. 2 Составитель А. Сондор Техред М.Ходанич Корректор М.Васильева Редактор В.Петраш Заказ 3806/4 Тираж 642 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4
