Насадка для массообменных колонн

 

Изобретение относится к массообменным колоннам. Цель - интенсификация массопереноса и уменьшение металлоемкости. Насадка для массообменных колонн состоит из чередующихся плоских и гофрированных листов, соприкасающихся между собой так, что часть выступов гофрированного листа образует с плоским зазор. Листы выполнены сетчатыми, гофры расположены под углом 60° к плоскому листу, а отношение их шага к расстоянию между плоскими листами составляет 0,7 - 0,8, при этом смежные ряды имеют противоположное направление гофрирования. Изобретение обеспечивает равномерные распределение жидкости по поверхности насадки и взаимодействие ее с газовым потоком, улучшает тем самым гидронадинамические и тепломассообменные характеристики по сравнению с существующими. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 В OI .1 19 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4483584/31-26 (22) 20.07.88 (46) 07.05.90. Бюл. № 17 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Н. А. Дикий, Н. Ю. Колоскова, В. Е. Туз, В. В. Дубровская, В. А. Сазонов и А. Е. Варецкий (53) 66.074.513 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 415027, кл. В 01 D 53/20, 1970. (54) НАСАДКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ

КОЛОНН (57) Изобретение относится к массообменным колоннам. Цель — интенсификация массопереноса и уменьшение металлоемкости..

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а также может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой промышленности.

Цель изобретения — интенсификация тепломассопереноса за счет ликвидации застойных зон, уменьшения брызгоуноса и уменьшение металлоемкости устройства.

На фиг. 1 изображена насадка, аксонометрия; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — 5 — графики зависимости интенсивности испарения 1 от соотношения

S/6, от размера ячейки, от угла наклона гофр соответственно; на фиг. 6 — зависимость сопротивления от числа газового потока.

Предлагаемая насадка состоит из чередующихся плоских 1 и гофрированных 2 и 3 сетчатых листов, соприкасающихся между собой так, что часть выступов гофрированного листа образует с плоским листом зазор

4. Гофрированные листы 2 и 3 выполнены следующим образом: отношение шага расположения гофров к расстоянию между плосÄÄSUÄÄ 1562022 А 1

Насадка для массообменных колонн состоит из чередующихся плоских и гофрированных листов, соприкасающихся между собой так, что часть выступов гофрированного листа образует с плоским зазор. Листы выполнены сетчатыми, гофры расположены под углом 60 к плоскому листу, а отношение их шага к расстоянию между плоскими листами составляет 0,7 — 0,8 при этом смежные ряды имеют противоположное направление гофрирования. Изобретение обеспечивает равномерное распределение жидкости по поверхности насадки и взаимодействие ее с газовым потоком, улучшает тем самым гидродинамические и тепломассообменные характеристики по сравнению с существующими. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. кими листами S/h составляет 0,7 — -0,8, гофры выполнены наклонными под углом q:=60 к плоскому листу, а смежные гофрированные листы 2 и 3 имеют противоположное направление гофрирования.

Принцип работы массообменной колонны с описанной насадкой заключается в следующем: жидкость подается в верхнюю часть насадки, растекается по поверхности каналов, образованных плоскими 1 и гофрированными 2 и 3 сетчатыми листами, и, стекая в виде пленки в нижнюю часть аппарата, взаимодействует с потоком воздуха, который может двигаться как B противоточном, так и в прямоточном направлении. Расположение гофров под углом 60 к плоскому листу, соблюдение отношения их шага к расстоян и ю ме жду плоски м и л иста м и - — 0,7 — -0,8, а также противоположное направление гофри рова ния смежных рядов, способствует турбулизации пленки жидкости, в то же время действие адгезионных сил на сетчатой

1562022

50 поверхности насадочных листов стабилизирует пленку, увеличивает время контакта газа с жидкостью. Совокупность описанных признаков интенсифицирует процессы тепломассопереноса в предлагаемом насадочном аппарате, что позволяет уменьшить его габариты и металлоемкость по сравнению с известным.

Аппараты описанной конструкции могут использоваться в качестве испарителей или конденсаторов смешивающего типа. В первом случае жидкость нагревается за счет передачи теплоты от горячего газа, во втором парожидкостная смесь подается в газовый поток. Наклонное расположение гофров создает также условия для сепарации жидкостной фазы, уменьшает брызгоунос.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого аппарата зависит от области его применения. В качестве примера приводится расчет экономического эффекта при использовании насадочной колонны для выработки пара на геотермальной электростанции.

В качестве примера частного случая обобщенного признака предлагаемого объекта рассмотрим использование насадки в схеме топливоприготовления газотурбинной установки компрессорной станции магистрального газопровода. В данном случае в качестве дополнительного топлива используется конденсат природного газа, который перед подачей в камеру сгорания необходимо испарить, что и осуществляется на сетчатой насадке в потоке горячего газа. С целью оптимизации конструкции такого испарителя были проведены исследования закономерностей тепломассопереноса при испарении жидкости в потоке горячего газа на насадках различных геометрических параметров при изменении режимных условий процесса. Результаты опытов, подтверждающие целесообразность введения в формулу изобретения перечисленных отличительных признаков, представлены на фиг. 3 — 6.

На фиг. 3 — 6 приняты обозначения: 1 — температура газового потока 152 С; 2 †1 Ñ, 3 — 77 С; R,=1000.

На фиг. 3 представлена зависимость максимальной интенсивности испарения жидкости l, характеризующей количество жидкости, испарившейся в единицу времени с единицы поверхности насадки, от отношения шага гофрированных листов к расстоянию между плоскими листами $/й при скорости газового потока, соответствующей R,=1000 и различных его температурах. На фиг. 3 вид5

35 но, что независимо от температуры потока газа максимум величины l соответствует значению соотношения S/h=0,7 — 0,8.

На этой же фиг. 3 представлены экспериментальные данные по интенсивности процесса испарения жидкости на поверхности гладких гофрированных листов при температуре газа =152 С, которые располагаются значительно ниже данных для сетчатых поверхностей. Это обстоятельство можно объяснить турбулизирующим воздействием газового потока на пленку испаряемой жидкости, что и приводит к интенсификации процессов тепломассопереноса при испарении с сетчатой поверхности. В качестве характерного параметра сетки принят размер ячейки в свету а. Оптимальный для изготовления предлагаемой насадки является сетка с а=5 — 6 мм (фиг. 4).

Обосновать значение угла наклона гофров можно с помощью фиг. 5 и 6. На фиг. 5 представлена зависимость величины 1 от угла наклона гофров относительно поверхности плоских листов, из которой следует, что при всех значениях температуры газового потока i оптимальным является cp=60 . Этому же значению rp соответствует минимальное аэродинамические сопротивление насадки, что видно по фиг. 6. На этой же фиг. 6 нанесена зависимость аэродинамического сопротивления от числа R, газового потока для гладких гофрированных листов, свидетельствующая об увеличении сопротивления насадочного аппарата по сравнению с сетчатыми поверхностями.

На фиг. 6 приняты обозначения: 1 — угол наклона гофров ср=30; 2 — 45 ; 3 — 60, 4— гладкая поверхность, rp=60 .

Формула изобретения

1. Насадка для массообменных колонн, состоящая из чередующихся плоских и гофрированных листов, соприкасающихся между собой так, что часть выступов гофрированного листа образует с плоским зазор, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации тепломассопереноса за счет ликвидации застойных зон, уменьшения брызгоуноса и уменьшения металлоемкости устройств, гофры расположены под углом 60 к плоскому листу, а отношение их шага к расстоянию между плоскими листами составляет 0,7 — 0,8, при этом смежные ряды имеют противоположное направление гофрирования.

2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что листы выполнены сетчатыми.

1562022

Раг. 1 кг

2ezc

Ы

7

8 б

04 0,5 080708097

Vuz.З

1562022

КГ Р1 С

3 4 5 8 789а п Р02. 4

Ф/iõ

20 30 40 50 60 7080 90 100, у РУЕ 5

В

6

В

В 910

2 Ю 4 5 E

Re 002.8

Составитель А. Сондор

Редактор Е. Папи Техред И. Верес Корректор М. Кучерявая

Заказ 1021 Тираж 419 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Ра> шская наб., д. 4/5

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