Тепломассообменный аппарат

 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассопереноса, протекающих в системе газ (пар) - жидкость, таких, как абсорбция, хемосорбция, десорбция, ректификация и др. Цель изобретения - интенсификация процесса массопереноса за счет локального повышения уровня газожидкостного слоя в зоне размещения змеевиков. Тепломассообменный аппарат содержит корпус 1 по высоте которого установлены тарелки 2 с переливными устройствами 3 и 4. Основание выполнено с отверстиями 5 и снабжено змеевиками 6 и 7, пластинами 8, 9. Переливное устройство снабжено сливной перегородкой 10. Пластины 8 выполнены в виде наклонно установленных пластин, большая сторона которых снабжена выступами, вырезами 11, при этом верхняя кромка выреза 11 расположена на одном уровне со сливной перегородкой 10, а верхняя кромка выступа расположена между верхней кромкой змеевиков 6 и 7 и сливной перегородкой 10. Целесообразно ориентировать выступы и впадины в сторону змеевиков, а кромки выступов выполнять округлыми. Для улучшения гидродинамической обстановки в пластинах целесообразно выполнять прорези, а выступы и впадины отгибать на угол 10-20° относительно друг друга. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1503838 А 1

1511 4 В 01 0 3 32

OllMCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4345833/23-26 (22) 18.12.87 (46) 30.08.89. Бюл. № 32 (71) Московский институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов химической промышленности и

Московский институт химического машиностроения (72) А. Г. Рыбинский, О. С. Чехов, Н. И. Володин, Ю. ц. Захаров, Ю. H. Скрынник, Ю. М. Яковлев, А. Ф. Подобед и В. А. Клюкович (53) 66.015.23 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 298339, кл. B О1 D 3/30, 1969.

Рамм В. М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976, с. 431. (54) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассопереноса, протекающих в системе газ (пар) жидкость, таких, как абсорбция, хемосорбция, десорбция, ректификация и др. Цель

2 изобретения — интенсификация процесса массопереноса за счет локального повыше ния уровня газожидкостного слоя в зоне размещения змеевиков. Тепломассообменный аппарат содержит корпус 1, по высоте которого установлены тарелки 2 с переливными устройствами 3 и 4. Основание выполнено с отверстиями 5 и снабжено змеевиками 6 и 7, пластинами 8, 9. Переливное устройство снабжено сливной перегородкой 10. Пластины 8 выполнены в виде наклонно установленных пластин, большая сторона которых снабжена выступами, вырезами 11, при этом верхняя кромка выреза 11 расположена на одном уровне со сливной перегородкой 10, а верхняя кромка выступа расположена между верхней кромкой змеевиков 6 и 7 и сливной перегородкой 10. Целесообразно ориентировать выступы и впадины в сторону змеевиков, а кромки выступов выполнять округлыми. Для улучшения гидродинамической обстаноки в пластинах целесообразно выполнять прорези, а выступы и впадины отгибать на угол 10 — 20 относительно друг друга. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1503838

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассопереноса, протекаюших в системе газ (пар) — жидкость, таких как абсорбция, хемосорбция, десорбция, ректификация и др, Цель изобретения — интенсификация процесса тепломассопереноса за счет локального повышения уровня газожидкостного слоя в зоне размещения змеевиков.

На фиг. 1 показан тепломассообменный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2— то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — схема организации движения жидкости на тарелке; на фиг. 4 — пластина, аксонометрия; на фиг. 5 — выполнение пластины с отогнутыми впадинами и выступами.

Тепломассообменный аппарат включает корпус 1, в котором установлены тарелки 2 с переливными устройствами, включающими приемный 3 и сливной 4 карманы. Основание каждой тарелки 2 снабжено отверстиями (перфорацией) 5 и змеевиками 6 и 7, расположенными параллельными рядами, между которыми расположены пластины, имеющие горизонтальный 8 и изогнутый 9 участки. Сливной карман имеет сливную перегородку 10. В местах расположения змеевиков 6 и 7 тарелки снабжены пластинами 11, прекрываюшими частично свободное сечение основания. Пластины 8 имеют горизонтальный и изогнутый под углом участки, при этом наклонные участки выполнены в виде выступов 12 и впадин 13.

Угол отгиба а участков пластин зависит от многих факторов и в частности физикохимических свойств жидкости и газа, высоты змеевиков и др. В местах соединения выступов и впадин выполнены прорези (каналы) а 14, совпадающие по направлению с кромками выступов 12. Выступы и впадины отгибаются на соответствующие углы р, у, с образованием клинообразного канала 14 для прохода жидкости.

Соотношение углов р и у зависит от величины поверхностного натяжения жидкости.

Кромки выступов 12 и впадин 13 выполняются скругленными.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость на основание тарелки 2 поступает из приемного кармана переливного устройства. Газ (пар) поднимается снизу вверх, проходит через отверстия 5 в основаниях тарелок 2 с образованием двухфазного слоя и соответственно межфазной поверхности, через которую осуществляется процесс массопереноса. Для улучшения условий массопередачи в таких процессах как абсорбция, сопровождающихся выделением тепла, на тарелках установлены змеевики 6 и 7, в которые подается хладагент, отводяший тепло, получаемое в результате взаимодействия фаз.

Змеевики 6 и 7 для эффективного проведения процесса отвода тепла (теплопередачи) должны находиться в газожидкостном слое. Обший уровень газо-жидкост50

Угол отгибки участка 9 пластины и равен 30 . Длина выступов 12 превышая длину впадин 13.

Пластина выполняет дополнительные функции деаэрационного устройства (деаэратора) при прохождении через нее газожидкостного потока, после чего жидкость осветляется и поступает в сливной карман 4.

В пространстве между сливной перегородкой 10 и пластиной жидкость дополнительно дегазируется.

Поступление осветленной (дегазированной) жидкости в переливное устройство

4 ного слоя поддерживается за счет подпора газа и наличия сливной перегородки.

В зоне установки змеевиков 6 и 7 имеет место локальное повышение уровня газожидкостного слоя возникающее вследствие организации направленного движения ж идкости на та релка х 2.

Особенностью этой организации движения жидкости на основания тарелок 2 является направление жидкости в зону расположения змеевиков 6 и 7, а также ее возврат в зону теплопередачи.

Совершив рециркуляционное движение в пространстве между пластиной и сливным карманом 3, а также между участками пластины, жидкость перетекает в направлении сливной перегородки 10 через впадины 13 вследствие того, что их верхние обрезы расположены ниже, чем верхние обрезы выступов 12. Расположение друг против друга выступов 12 у соседних пластин обеспечивает создание локального повышения уровня жидкости в переток жидкости через впадины 13.

В случае отгибания выступов и впадин на жидкость воздействует газовый поток, выходящий из-под отогнутых выступов и впадин. Переток жидкости происходит через верхний обрез впадин 13 и клинообразные каналы 14, где происходит дегазация двухфазного потока механическим путем, за счет того, что на пузырьки газа (пену) действуют силы давления жидкостного потока, а с другой стороны сила противодействия со стороны стенок клинообразного канала 14.

Такое воздействие способствует механическому разрушению газожидкостного слоя (пены), а соответственно, обновлению и образованию новой поверхности контакта фаз, а также увеличению движущей силы процесса.

Соответствие высот сливной перегородки

10 расположению уровня верхней кромки впадин 13 обеспечивает поддержание заданного уровня жидкости при перетоке ее через впадины и выступы пластин.

Исследования показали, что оптимальная разница углов р и у соответствует 10 — 20 .

Исследования проводились на колонне Я

400 мм, A„=20 мм, на системе воздух вода с добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ), с помошью которого менялось поверхностное натяжение жидкости.

1503838 дает возможность увеличить пропускную способность по жидкости в целом тарелки.

Для исключения провала жидкости в зоне максимального увеличения газожидкостного слоя предусмотрена установка пластин 11, перекрывающих свободного сечение тарелки.

Формула изобретения

1. Тепломассообменный аппарат, включающий корпус, по высоте которого установлены тарелки с переливными устройствами и сливными перегородками и змеевики, расположенные на основании тарелок параллельными рядами, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массопереноса за счет локального повышения уровня газожидкостного слоя в зоне размещения змеевиков, он снабжен пластинами, расположенными на основании тарелки между змеевиками, и сливной перегородкой, при этом каждая пластина имеет горизонтальный и изогнутый участки, послед6 ний из которых выполнен с чередующимися прямоугольными выступами и впадинами, верхний обрез впадин расположен на одном уровне со сливной перегородкой, а верхний обрез выступа расположен между верхней кромкой змеевиков и верхним обрезом сливной перегородки, 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что выступы и впадины пластины ориентированы в сторону змеевиков.

10 3. Аппарат по и. 2, отличающийся тем, что кромки выступов выполнены округленными.

4. Аппарат по п. 2, отличающийся тем, что пластины в местах соединения выступов и впадин выполнены с прорезяжми, расположенными вдоль боковых кромок выступов, с образованием направляющих элементов, отогнутых на угол 10 — 20 относительно друг друга.

5. Аппарат по п. 3, отличающийся тем, что выступы в смежных пластинах расположены друг против друга.

1503838

l503838

Составитель С. Баранова

Редактор М. Недолуженко Техред И. Верес

Зак аз 5174/8 Тираж 600 Поди исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101