Контактное устройство для тепломассообменных аппаратов

 

Изобретение относится к области конструкций контактных устройств колонных аппаратов , может быть использовано в химическом машиностроении, теплоэнергетике и является усовершенствованием изобретения по авт ев № 1214125. Цель изобретения - повышение тепловой эффективности и эксплуатационных характеристик аппарата. Указанная цель достигается тем, что в центральной трубе контактного устройства по авт. ев № 1214125 расположены форсунки для распыла жидкости, установленные в различных уровнях по высоте и с увеличивающимся углом к поверхности трубы в направлении движения нагревающей среды. Поставленная цель достигается также тем, что форсунки расположены на различном, увеличивающемся в направлении движения газовой среды, расстоянии от внутренней поверхности центральной трубы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 0 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1214125 (21) 4635605/26 (22) 05.12.88 (46) 30.03.91. Бюл. ¹ 12 (71) Киевский инженерно-строительный институт (72) А.Я.Ткачук, С.А.Макаров, С.В.Ерисов, Ю.В.човнюк, О.И.Гуров и А.M,Æåðäåíêo (53) 66.048 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1214125, кп. В 01 0 3/32, 1986. (54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ (57) Изобретение относится к области конструкций контактных устройств колонных аппаратов, может быть использовано в химическом машиностроении, теплоэнергеИзобретение относится к области конструкций контактных устройств колонных аппаратов, может быть использовано в химическом машиностроении, теплоэнергетике и является усовершенствованием изобретения по авт. св. N 1214125.

Цель изобретения — повышение тепловой эффективности и эксплуатационных характеристик, устройства путем использования скрытой теплоты парообразовэния.

Поставленная цель достигается тем, что в контактном устройстве для тепломассообменных аппаратов, в центральной трубе, симметрично относительно оси устройства, расположены форсунки для распыла жидкости, установленные в различных уровнях по высоте и с увеличивающимся углом к поверхности трубы в направлении движения нагревэющей среды, изменяющимся от 0 до

90 в зависимости от уровня расположения последних, и направленные навстречу дви.. Ы,„, 1637821 А2 тике и является усовершенствованием изобретения по авт, св. ¹ 1214125. Цель изобретения — повышение тепловой эффективности и эксплуатационных характеристик аппарата, Указанная цель достигается тем, что в центральной трубе контактного устройства по авт. св. № 1214125 расположены форсунки для распыла жидкости, установленные в различных уровнях по высоте и с увеличивающимся углом к поверхности трубы в направлении движения нагревающей среды, Поставленная цель достигается также тем, что форсунки расположены на различном, увеличивающемся в направлении движения газовой среды, расстоянии от внутренней поверхности центральной трубы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. жущемуся потоку, причем форсунки расположены на различном, увеличивающемся в направлении движения газовой среды, расстоянии от внутренней поверхности центральной трубы, находящемся в пределах от

0 до (D/2 — R), где Π— внутренний диаметр центральной трубы, R — радиус распыла форсунки.

На фиг. 1 изображено контактное устройство, поперечный разрез; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1, Контактное устройство для тепломассообменных аппаратов состоит из центральной трубы 1. на которой закреплены теплообменные трубчатые профили 2, включающие несущие ветви 3, жестко закрепленные нэ центральной трубе 1, и теплообменные трубки 4, навитые попеременным пропусканием ниже и выше рядом расположенных ветвей 3 в виде бесконечной спирали, В центральной трубе 1, сим1637821 ства метрично относительно оси устройства, расположены форсунки 5 для распыла охлаждающей жидкости, установленные в различных уровнях по высоте и с увеличивающимся в направлении движения нагреваюшей среды углом к поверхности трубы 1, щ яoT0до90 B uoT уровня расположения последних, и направленные навстречу движущемуся потоку, причем форсунки 5 расположены на различном, увеличивающемся в направлении движения газовой среды, расстоянии от внутренней поверхности центральной трубы 1, находящемся в пределах О <: а (D/2 — R). Форсунки 5 закреплены на коллекторе 6.

Коллекторы 6 присоединены к трубопроводу 7, по которому подается охлаждающая

:-::идкость к форсункам 5, посредством трубок 8. Концы теплообменных трубок 4 от всех профилей 2 сведены в коллекторы 9, через которые подается и отводится нагреваемый теплоноситель. Несколько теплообменных профилей 2 группируются в плотные пакеты, распложенные с зазором

10 между собой, где наклонно к основанию расположены радиальные лопости 11, имеющие продольные каналы для отвода жидкой фазы к центральной трубе 1, Контактное устройство работает следующим образом, Газовый поток с высоким температурным потенциалом входит сверху в центральную -рубу 1, где на коллекторах 6, оасположенных в различных уровнях по высоте, находятся форсунки 5, установленные с увеличивающимся углом к поверхности трубы в направлении движения нагревающей среды, изменяющимся. от О до 90о на увеличивающемся расстоянии от внутренней поверхности центральной трубы 1, находящемся в пределах О а (О/2 — R) в направлении движения газовой среды, и направленные навстречу движущемуся потоку, Проходя через центральную трубу 1, высокопотенциальный газовый поток очищается, охлаждается, насыщается водяными парами до относительной влажности, близкой к ф = 90-95, и на выходе из центральной трубы 1 приобретает температуру, не превышающую предельно допустимое значение для нормальной работы полимерных материалов, из которых выполнены элементы теплообменной поверхности трубки 4. Далее парогаэовый поток требуемой температуры поступает снизу в зону расположения теплообменных труб 4, проходит через объемные пакеты, образованные последними, и нагревает теплоно- ситель, подаваемый на один из коллекторов

9 устройства, протекающий внутри теплообменных труб 4, и отводится через другой коллектор 9. Проходя через зазор 10, парогазовый поток подвергается сепарации посредством радиальных лопастей 11.

Жидкость по лопастям 11 стекает к центральной трубе 1, поступает во внутреннюю часть ее и стекает вниз эа пределы устройРасположение в центральной трубе 1 симметрично относительно оси устройства форсунок 5 для распыла охлаждающей жидкости, установленных в различных уровнях по высоте трубы, позволяет установить необходимое число форсунок 5 для органиэации эффективного орошения парогазового потока без существенного увеличения габаритов устройства.

Расположение форсунок 5 с увеличивающимся углом к поверхности в направлении движения нагревающей среды, изменяющимся от 0 до 90, в зависимости от уровня расположения последних, и направленных навстречу движущемуся потоку, позволяет при угле наклона, равном О, и расстоянии от внутренней поврхности центральной трубы

1, равном О, для первого уровня по ходу движения нагревающей среды, подать охлаждающую жидкость вдоль внутренней стенки, в результате чего образуется пленка жидкости на внутренней поверхности центральной трубы 1, что исключает прогрев последней до температуры, превышающей предельно допустимое значение для нормальной работы полимерных трубок, расположенных вблизи наружной поверхности центральной трубы 1. При угле наклона, находящемся в пределах от 0 до 90, и расстоянии, находящемся в пределах О а (D/2 — R). обеспечивается равномерное распределение капельной жидкости по всему объему центральной трубы 1, что способствует интенсивному процессу тепломассообмена между высокопотенциальным газовым потоком и охлаждающей жидкостью при движении их по перекрестной схеме, в результате происходит коагуляция пыли, находящейся в газовом потоке, охлаждение и насыщение водяными парами до относительной влажности, близкой к у> = 90 — 95 .

При угле более 90 направление движения газового потока и охлаждающей жидкости становится плоскопараллельным (сонаправленным) на некотором расстоянии от внутренней поверхности центральной трубы 1, вследствие чего уменьшается время контакта газового потока с охлаждающей жидкостью, что приводит к значительному уносу охлаждающей жидкости в теплооб1637821 менную часть устройства и снижает интенсивность процессов тепломассообмена.

Насыщение водяными парами газового потока до относительной влажности, близкой к р = 90 — 957, позволяет увеличить в них объемное содержание водяных паров, тем самым повышается коэффициент теплоотдачи парогазовой смесью и поверхностью теплообмена, что повышает тепловую мощность устройства.

Расположение форсунок 5 на расстоянии, превышающем (0/2 — R) от внутренней поверхности центральной трубы 1, приводит к накладыванию факелов распыла форсунок

5, расположенных с противоположной стороны внутренней поверхности центральной трубы 1, что приводит к неэффективному использованию охлаждающей жидкости и повышению гидравлического сопротивления устройства.

Таким образом, наличие в центральной трубе 1, симметрично относительно оси устройства, форсунок 5 для распыла охлаждающей жидкости, установленных в различных уровнях по высоте вдоль стенки и с увеличивающимся углом наклона к поверхности трубы 1 в направлении движения нагревающей среды, изменяющимся от 0 до

90, в зависимости от уровня расположения последних, и направленных навстречу движущемуся потоку, причем форсунки 5 расположены на различном расстоянии от внутренней поверхности центральной трубы 1, увеличивающемся в направлении движения газовой среды, находящемся в пределах 0 а (D/2 — R), позволяет производить эффективное орошение охлаждающей жидкостью проходящего через центральную трубу 1 газового потока, имеющего температурный потенциал, превышающий предельно допустимое значение для нормальной работы полимерных материалов, из которых выполнены элементы теплообменной поверхности трубки 4, что приводит к очистке, охлаждению и насыщению водяными парами до относительной влажности p = 90 — 95 проходящего газового потока, в результате чего повышается тепловая эффективность устройства, вследствие повышения коэфициента теплоотдачи

5 между парогазовой смесью и поверхностью теплообмена, а также повышаются эксплуатационные характеристики в связи с возможностью использования в качестве нагревающей среды теплоносителя с темпе10 ратурным потенциалом, превышающим предельно допустимое значение для нормальной работы полимерныхматериалов, и наличием возможности очистки газового потока и регулирования теплопроизводитель15 ности устройства путем изменения температурного потенциала нагревающей среды на выходе из центральной трубы 1 изменением степени орошения парогазового потока, проходящего через последнюю.

Формула изобретения

1. Контактное устройство для тепломассообменных аппаратов по авт. св.

25 N. 1214125, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и эксплуатационных характеристик устройства путем использования скрытой теплоты парообразования, центральная

30 труба снабжена форсунками для распыла жидкости, установленными симметрично оси устройства B различных уровнях по высоте, с увеличивающимся углом к поверхности трубы в направлении движения нагревающей

35 среды, изменяющимся от 0 до 90 в зависимости от уровня расположения последних, и направленными навстречу движущемуся потоку.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е40 с я тем, что форсунки расположены на различном, увеличивающемся в направлении движения газовой среды, расстоянии от внутренней поверхности центральной трубы в пределах от 0 до (D/2 — R), где D—

45 внутренний диаметр центральной трубы, R— радиус распыла форсунки.

1б37821

Рг гал Рагаг4ая м а 7насюъ бысмапагпенциальные гаям гам/ая ггеса

Составитель С.Баранова

Редактор М,Бандура Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Производственно-издательский комбина "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 884 Тираж 432 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5