Тепломассообменный аппарат

 

Изобретение относится к конструкции роторных аппаратов для проведения физико-химических процессов с участием жидкой и газовой (паровой) фаз. Целью изобретения является интенсификация процесса за счет многократного обновления порерхности контакта в пределах одной ступени и снижение материалоемкости конструкции. Аппарат содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого установлены конические тарелки-статоры 5 с контактными элементами в виде колец 7 треуголь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлист! т.!еских

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„162367 (5!)5 В 01 0 3/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ПЮТ СССР (21) 4663728/26 (22 ) 19. 12. 88 (46) 30,01. 91. Бкл, 11 4 (7 t ) Сумской филиал харьковского политехнического института им. В, И.Ленина (72) В.N.Iêàðóïà, В. Я.Стороженко и А.А.Лукаш (53) 66. О! 5. 23 (088. 8) (56) Коган В. Б., Харисов M.À. Оборудование для разделе ния смесей под вакуумом. -Л.: Мапиностроение, 1976, с. !65-166, рис. V. 16.

Там же, с. 164-165, рис. V.I5.

2 (54 ) ТЕППОМАССООБМЕННЬ1Й АЧПАРАТ (57) Изобретение относится к конструкции роторных аппаратов для проведения физико-химических процессов с участием жидкой и газовой (паровой) фаэ.

Целью из обре те ни я являет ся интенсификация процесса sa счет многократного обновления поверхности контакта в пределах одной ступени и снижение матери ачоемкости конструкции. Аппарат содержит корпус 1 на внутренней поверхности которого установлены конические тарелки-статоры 5 с контактными элементами в виде колец 7 треугольбортом контактных элементов в виде вертикальных колец 4 тарелки-ротора 3 установленной на валу 2. 3 ил.

3 1623679 ного сечения с углом при вершине 415 . Кольца 7 установлены таким.образом, что вершина треугольника расположена на одном уровне со сливным

Изобретение относится к роторным аппаратам для осуществления процессов массообмена между газом (паром) и жидкостью, таких как абсорбция, десорбция, хемосорбция, ректификация и т.п., и может быть использовано в 15 химической, нефтегазовой, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышле нности.

Цель иэ обретения — интенсифик ация процесса эа счет многократного обновления поверхности контакта в пределах одной ступени и снижения мат ериалоемкости.

На фиг. I изображен тепломассообменный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 — контактный элемент; на фиг. 3 — участки конической тарелкироторы и тарелки-статоры.

Тепломассообменный аппарат содержит «орпус i, в котором на валу 2 укреплены конические тарелки-роторы

- 3, на которых смонтированы контактные элементы в виде концентричных вертикальных колец 4. На корпусе 1 установлены тарелки-статоры 5, с укрепленными на них на опорах 6 контактными элементами в виде колец 7 треугольного сечения с углом при вершине 4 — 150. При этом ксльца 7 уста40 новлены таким образом, что вершина треугольника находится в плоскости сливного борта вертикального кольца 5. На корпусе 1 имеются патрубки

8 и 9 для подвода газа и жидкости и патрубки 10 и 11 отвода газа и жидкости.

Аппарат работает следутацим образом, При вращении вала 2, установленного в корпусе 1, начинают вращаться тарелки-роторы 3. Жидкость подается в рабочий объем аппарата по патрубку

9; а газ — по латрубку 8. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении тарелки-ротора 3, жидкость

55 устремляется к периферии тарелки.

При этом жидкость встречает на своем пути вертикальные кольца 4 и перетекает через них. Жидкость с переливного борта вертикальных колец 4 диспергируется в виде капель, размер которых зависит от частоты вращения вала 2 и диаметра вертикального кольца

4. Капли жидкости под действием центробежной силы движутся в радиальном направлении, причем капли движутся не в одной плоскости, а при наличии случайных воздействий на них их поток является веерообразным и угол при вершине веера зависит от многих факторов, таких как частот а вр ащения в ал а 2, ди аметр а кольца 4, вида переливного борта кольца 4, вибрации тарелки-ротора 3, физических свойств жидкости и т ° д.

Далее капли жидкости попадают по касательной на поверхность кольца 7.

Удары капель о поверхность ведут к увеличению межфаэной турбулентности, что способствует интенсификации процесса тепломассообмена ° При этом удары капель о поверхность кольца 7 происходят по касательной, что говорит о том, что на увеличение межфазной турбулентности идет вся кинетическая энергия капли. Чтобы все капли, поток которых представляет собой веер, ударялись о по1 ерхность кольца 7, по касательной, его сечение выполнено треугольным с углом при вершине

4-15, причем вершина треугольника лежит в плоскости сливного борта вертикального кольца 4, Капли с поверхности кольца 7 стекают на тарелку 3 и движутся далее в радиальном направлении к следующему контактному элементу. Процесс мессообмена между газ ом и жидк о стью H à K ажд ой т ар ел к е идет при пленочном на поверхности тарелки-ротора 3 и горизонтальных колец

6 и капельном режимах течения жидкости, образуя при этом максимальную поверхность контакта фаэ. Выполнение конт актных элеме нто в на т арел как-ст аторах в виде колец треугольного сечео ния с углом при вершине 4-15 и установка их таким образом, что вершина треугольника располагается на одном уровне со спивным.бортом контактного элемент а тарелки-ротор а, позволяет на

23679

l6

20-30Х снизить материалоемкость конструкции эа счет ее упрощения, так как материалоемкость (при прочих равных условиях и весе) кольца треугольного сечения гораздо ниже, чем на всех лопаток одного контактного элеме нт а.

При этом отпадает необходимость в огромном количестве изогнутых по траектории движения капли лопаток, имекщих большой вес. Вместе с тем замена лопаток на кольца треугольного сечения позволяет вести процесс массообмена с такой же интенсивностью, как и в аппарате, принятом за прототип.

Если угол при вершине треугольника ме ныне 4, то ири определе ином р е0 жиме работы (при большой частоте вращения ротора, когда веер капель максимальный ) наблюдается не полное поп адание капель на поверхность горизонтального кольца и интенсивность массообмена между ними и газом вследствие отсутствия удара оказывается невысокой °

При увеличении угла с ыше !5 наблюдается уже при любом режиме удар капель о поверхность кольца не касательный, а с наличием вертикальной составляющей, что не способствует интенсификации массообмеиа, Это приводит лишь к образованию мел ьч айши х брызг и уносу их газовым потоком, что реэ ко снижает интенсивность массообмена и КПД ступени контакта.

Таким обр".çoì, олтималь ый угол при вершине треугольного сечения для различных режимов находится в пределах 4-15В, 5

В пределах одной;тупени происходит многократное обновление поверхности контакта за счет образования капель из пленки жидкости и возвращение капель в пленку, При этом газ движется в противотоке с жидкостью, тарелками-роторами 3 интенсивно перемешивается, что ведет к интенсификации процесса массообмена. Проконтактировав на всех тарелках, газ удаляется из аппарата по латрубку !О, а жидкость — через патрубок !i..

Фор мул а изобретения

Теиломассообмеиный аппарат, содер20 жащий корпус, на внутренней поверхности которого эакрепле ны конические тарелки-статоры с контактными элементами, вал с закрепленными на нем коническими тарелками-роторами, с контактными элементами в виде концентричных вертикальных колец со сливными бортами,отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет многократного обиовле3р ния поверхности контакта в пределах одной ступени и снижения материалсемкости, контактные элементы иа тарелках-от втор ах выполнены в виде колец треу гольного сечения с углом лри о

35 вершине 4-15, при этом вершина треугольника расположена на одном уровне со сливными бортами контактных зле ме нто в т ар елок-роторов. б 7

1623679

Составитель С. Баранова

Техред М.Иоргентал Корректор Н. Король

Редактор Л. ПчолинскаяЗаказ 154 Тиран Подписное

ВЯКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК1П СССР

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

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