Пленочный аппарат

 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ (пар) - жидкость, и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и смежных отраслях промышленности для проведения теплонапряженных процессов абсорбции, десорбции, осушки газов и выпаривания. Цель изобретения состоит в повышении эффективности работы аппарата за счет более равномерного распределения жидкости по его сечению. Аппарат содержит вертикальный корпус 1, распределительную 2, питающую 3 и приемную 4 камеры, закрепленные в трубных решетках 7,8 и 9 подъемные питающие 5 и опускные теплообменные 6 трубы. Он снабжен размещенной в распределительной камере 2 отбойной пластиной 12 с обратными направляющими конусами 14, которые установлены соосно трубам 5. Подъемные питающие трубы 5 распределены равномерно по сечению корпуса между трубами 6. Пленкообразователи 11 пропущены через отверстия в пластине 12 с кольцевым зазором. Межтрубное пространство аппарата служит для подачи теплоносителя. По трубам 5 жидкость, охлаждаясь, поднимается вверх и по трубам 6 в режиме нисходящего прямотока с газом стекает пленкой вниз. Скорость газа в опускных трубах 6 до 20-30 м/с. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1!

511 4 В Ol D 3/28, 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ийоне,е!иееаете

Фие!

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4328958/31-26 (22) 17.11.87 (46) 30.08.89. Бюл. № 32 (71) Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова (72) В. М. Косырев, Л..А. Бахтин, В. M. Ульянов, 1О. П. Герцен и Л. Я. Живайкин (53) 66.015.23.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 611626, кл. В 01 D 1/22, 1976.

Чугаев P. P. Гидравлика.— Л.: Энергоиздат, 1982, с. 672.

Патент Англии № 917715, кл. 32 ВЗВ, опублик. 1963.

Авторское свидетельство СССР № 775869, кл. В 01 D 1/22, 1977. (54) ПЛЕНОЧНЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ (пар)— жидкость, и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и смежных отраслях промышленности для про„„SIJ„„1503836 ведения теплонапряженных процессов абсорбции, десорбции, осушки газов и выпаривания. Цель изобретения -остоит в повышении эффективности работы аппарата за счет более равномерного распределения жидкости по его сечению. Аппарат содержит вертикальный корпус 1, распределительную 2, питающую 3 и приемную 4 камеры, закрепленные в трубных решетках 7, 8 и 9 подъемные питающие 5 и опускные теплообменные 6 трубы. Он снабжен размещенной в распределительной камере 2 отбойной пластиной 12 с обратными направляющими конусами 14, которые уста новлен ы соосно трубам 5. Подъемные питающие трубы 5 распределены равномерно по сечению корпуса между трубами 6. Пленкообразователи 11 пропущены через отверстия в пластине 12 с кольцевым зазором. Межтрубное пространство аппарата служит для подачи теплоносителя. По трубам 5 жидкость, охлаждаясь, поднимается и по трубам 6 в режиме нисходящего прямотока с газом стекает пленкой. Скорость газа в опускных трубах от 6 до 20 — 30 м!с. 2 ил. 1 табл.

1503836 для опускных труб:

Q =Г„иг/М (1 — а) . (2) 6 8 14, 20

Г .104 2 м /м. с. а 0,037 0,103 0,132 0,210 0,276

Изоб!нтенис относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, . нротекакнцих в системе газ (пар) — жидкость, и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и смежных отраслях промышленности для проведения теплонапряженных процессов абсорбции, десорбции, осушки газов и выпаривания.

Цель изобретения — повышение эффективности работы аппарата за счет более равномерного распределения жидкости по его сечению.

На фиг. 1 приведен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 — корпус аппарата, поперечное сечение.

Пленочный аппарат содержит вертикальный корпус 1 с верхней распределительной 2 и нижними питающей 3 и приемной 4 камерами. Подъемные питающие 5 и опускные 6 теплообменные трубы закреплены в трубных решетках 7, 8 и 9. Нижними концами трубы 5 соединены с питающей камерой 3, а опускные трубы 6 с приемной камерой 4, внутри сборника-сепаратора 10. На верхних концах опускных труб 6 установлены пленкообразователи 11, например, шелевого типа. Центральный канал пленкообразователя 11 служит для прохода газа (пара), а кольцевой щелевой канал— для жидкости. Возможно применение пленкообразователей других типов, например перели вного.

Аппарат снабжен горизонтальной отбойной пластиной 12 с отверстиями 13, которая установлена в распределительной камере 2. К пластине 12 основаниями присоединены обратные направляющие конусы 14, которые вершиной направлены к верхним концам подъемных питающих труб 5 соосно им. Пластина 12 делит пространство внутри камеры 2 на две части с образованием над трубной решеткой 7 успокоительной камеры 15 для жидкости. Подъемные питающие трубы 5 распределены равномерно по

Таким образом, даже при величине плотности орошения опускных труб Г„=20.10 м /

/м.с. доля подъемных питающих труб а составит 28%. Тогда остальные 72% труб в аппарате используют для нисходящего движения газа и жидкости,т. е. опускные трубы преобладают.

Предлагаемое устройство может быть ис. пользовано для ведения различных технологических процессов. Описание работы пленочного аппарата приводится для случая процесса абсорбции. сечению корпуса между опускными трубами 6 (фиг. 2). Пленкообразователи 11 труб

6 пропущены через отверстия 13 пластины 12 с зазором.

Питающая камера 3 образована трубными решетками 8 и 9 и снабжена патрубком 16 для подачи в нее жидкости.

Патрубок 17 отвода жидкости размещен в нижней части сборника-сепаратора 10. Аппарат снабжен патрубками для ввода 18 и вывода 19 газа и теплоносителя 20 и 21.

В случае использования пленочного аппарата в качестве испарителя пар подают к патрубку 21, а конденсат отводят по патрубку 20, вторичный пар отводится по патрубку 19. Необходимость в патрубке 18 отпадает.

Доля подъемных питающих труб а в аппарате составляет умеренную величину и не скажется резко на проходном сечении опускной части теплообменных труб.

Если обозначить через N — общее число труб в корпусе, через d — диаметр одной трубы, м; Ж вЂ” скорость жидкости в подъемных питающих трубах, м/с; через 1 объемную плотность орошения м /мс., можНо записать величину расхода жидкости для подъемных питающих труб

Q=N а — „W, (1) В большинстве случаев (абсорбция, десорбция) Q„=Q,, тогда имеем

Tv а= (3)

Г+ и

При диаметре труб d=0,021 м и скорости жидкости в подъемных трубах W=l м/с доля подъемных труб а имеет величины указанные в таблице.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Жидкость подается в аппарат снизу по патрубку 16 и, заполнив питающую камеру 3, равномерно распределяется между всеми питающими трубами 5. Двигаясь вверх по этим трубам, жидкость одновременно охлаждается. В верхней части труб 5 жидкость рассекается направляющими конусами 14, после чего заполняет камеру 15.

При ее избытке она по отверстиям 13 в отбойной пластине 12 образует над ней

1503836 некоторый слой. В случае выделения в трубах 5 газа (пара), но по тем же отверстиям 13 выводится в верхнее пространство камеры 2.

Жидкость из камеры 15 посредством пленкообразователей 11 поступает на орошение опускных труб 6, по которым она пленкой стекает, одновременно охлаждаясь. Из труб жидкость поступает в приемную камеру 4 сборника-сепаратора 10.

Благодаря равномерному размещению труб 5 по сечению аппарата все участки трубной решетки- 7 в одинаковой мере снабжаются свежей жидкостью, что исключает образование ее градиентов на трубной решетке или каких-либо застойных зон.

Обратные направляющие конуса 14 над подъемными питающими трубами 5 обеспечивают безударное равномерное растекание жидкости вокруг верхнего конца каждой трубы 5.

Жидкость, находящаяся в камере 15, гасит энергию струй, направленных под углом к пластине 12. Пластина 12 предохраняет слой жидкости на трубной решетке от действия динамического напора газа при высоких скоростях его подачи. В результате этого распределение и жидкости и газа происходит более автономно, что улучшает его равномерность за счет снижения взаимного влияния фаз.

Газ подается в верхней части по патрубку 18. Из пространства распределительной камеры 2 он по центральным каналам пленкообразователей 1 поступает в опускные реакционные трубы 6. В трубах газ движется в режиме нисходящего прямотока с пленкой жидкости. Благодаря его высокой скорости (до 20 — 30 м/с), стекание пленки ускоряется. Интенсивно воздействуя на пленку жидкости, газ активно перемешивается благодаря наличию в его потоке турбулентных пульсаций и шероховатостям, гребням волн на свободной поверхности пленки жидкости. За счет этого происходит интенсивное обновление поверхности контакта газа и жидкости. Это обеспечивает высокую интенсивность проводимых в аппарате процессов и высокую пропускную способность по фазам.

Использование нисходящего прямотока газа и пленки жидкости позволяет существенно интенсифицировать (в 1,2 — 2 раза) отвод тепла. Равномерное распределение жидкости по трубам аппарата обеспечивает возможность такой интенсификации применительно к условиям работы многотрубного пленочного аппарата.

Покидая трубы 6, газ и жидкость разделяются в сборнике-сепараторе 10. Газ отводится по патрубку 19, а жидкость скапливается в нижней части сборника-сепаратора, откуда она отводится по патрубку 17.

Для отвода тепла процесса в меж-,; ное пространство аппарата по патруб.I вводится теплоноситель (вода), кот >1гь,::,).водится по патрубку 21. Наличие дмго ; тельного охлаждения жидкости в lilt;, ; ю,;.:; подъемных трубах позволяет снизи гь;г,:. вую нагрузку на опускные трубы it и в: сить тем самым технологические возмо.-, ности и эффективность работы аппар; т;i

Таким образом, снабжение данного аппарата горизонтальной отбойной пластиной с отверстиями и обратными направляющими конусами, вершиной направленными навстречу верхним концам питающих труб, соосно которым они присоединены основа15 ниями к отбойной пластине, а также равномерное распределение подъемных питающих труб по сечению корпуса между опускными трубами, пленкообразователи которых пропущены через отверстия отбойной пластины с зазором, позволяет достичь более равномерное распределение жидкости и газа по сечению аппарата, обеспечить работу всех труб аппарата в одинаковом режиме при высокой эффективности.

40 15

Повышение эффективности работы аппарата способствует и более интенсивное в условиях нисходящего прямотока газа и пленки жидкости ведение процессов, протекающих в опускных трубах, равномерный по площади верхней трубной решетки подвод рабочей жидкости, отсутствие направленного течения жидкости на верхней решетке и, следовательно, отсутствие градиента уровня жидкости на ней, )тавнохгерное орошение жидкостью опускных труб, расширение технологических возможностей, гибкость работы аппарата, возможность интенсификации процесса теплообмена в опускных трубах.

Формула изобретения

Пленочный аппарат, содержащий вертикальный корпус с патрубками подвода и отвода жидкости и газа, верхнюю распределительную и нижние питающую и приемную камеры, закрепленные в трубных решетках подъемные п итающие и опускн ые теплообменные трубы, соединенные нижними концами соответственно с питающей и приемной камерами, пленкообразователи, установленные на верхних концах опускных труб, и обратные направляющие конусы над питающими трубами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы аппарата за счет более равномерного распределения жидкости по его сечению, он снабжен размещенной в распределительной камере над верхней трубной решеткой горизонтальной отбойной пластиной с отверстиями, к которой основаниями присоединены обратные направляющие конусы, вершиной направленные к верхним концам подъем1503836

Составитель А. Сондор

Редактор М. Недолуженко Техред И. Верес Корректор Т. Малец

Заказ 5174/8 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, )01 ных питающих труб соосно им, при этом подъемные питающие трубы распределены равномерно по .сечению корпуса между опускными трубами, а пленкообразователи пропущены через отверстия отбойной пластины с зазором.