Тепломассообменный аппарат

 

Изобретение относится к полым скоростным прямоточным тепломассообменным аппаратам, предназначенным для проведения процессов абсорбции, хемосорбции, ректификации, пылеулавливания, может найти применение в химической и в ряде других смежных отраслей промышленности и позволяет предотвратить зарастание контактного патрубка твердой фазой и интенсифицировать процесс тепломассообмена за счет дополнительной турбулизаиии потоков взаимодействующих фаз. Аппарат включает10ы о,S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! 1) (я)5 В 01 D 3/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4816663/26 (22) 23.04.90 (46) 23.02.92. Бюл.М7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических средств защиты растений (72) М.И.Полтев, А.Ф, Гордзиевский, В,А.Тарасов, С,А.Пушкин, В.В.Либэ, Л.З.Линик, Г.И.Скляров,и А.И,Ильинцев (53) 66.048.37 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 413954, кл. В 01 0 3/32, 1972.

Авторское свидетельство СССР ч. 839094, кл. В 01 0 3/26, 1979. (54) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к полым скоростным прямоточным тепломассообменным аппаратам, предназначенным для проведения процессов абсорбции, хемосорбции, ректификации, пылеулавливания, может найти применение в химической и в ряде других смежных отраслей промышленности и позволяет предотвратить зарастание контактного патрубка твердой фазой и интенсифицировать процесс тепломассообмена за счет дополнительной турбулизации потоков. взаимодействующих фаз. Аппарат включает

1713609

1Ь

30 вертикальный цилиндрический корпус 1 со штуцерами ввода 2 и 3 и вывода 4 и 5 газа и жидкости соответственно, внутри которого установлена тарелка 6 с контактным патрубком 7, а верхней части которого расположен отражатель 8 с изогнутыми лопатками 9.

Контактный патрубок 7 снабжен распределителем 10 газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка 7 с плоскостью, проходящей через

Изобретение относится к полым скоростным прямоточным тепломассообменным аппаратам, предназначенным для проведе. ния процессов абсорбции, хемосорбции, ректификации, пылеулавливания и может найти применение в химической и ряде других смежных отраслей промышленности, Известен аппарат для проведения тепломассообменных npoqeccoa в системе газ — жидкость в прямоточном режиме, включающий вертикальный цилиндрический корпус, тарелку, в центре которой установлен контактный патрубок, а также конусный отражатель с лопатками, установленный в верхней части контактного патрубка.

Недостатки известного аппарата — низкая эффективность тепломзссообмена, повышенный брызгоунос в сочетании с узким диапазоном нагрузок по газовой фазе, что обусловлено невозможностью обеспечения устойчивого разделения двухфазного потока в сепарзционной зоне„а также возможность зарастания контактного патрубка твердой фазой вследствие ограниченной турбулизации потоков взаимодействующих фаз в объеме контактного патрубка.

Наиболее близким по технической сущности и доетигаемому результату к предлагаемому является аппарат для проведения тепломзссообменных процессов, включающий вертикальный цилиндрический корпус со штуцерзми ввода и вывода газа и жидко- ° сти, внутри которого установлена тарелка с переточиым устройством и контактным пзтрубком, в верхней части которого установлен отражатель с изогнутыми лопатками, выступающими за контактный патрубок на расстояние О,25 — 0,4 его диаметра. При этом каждая лопатка заходит на 1/3 последующей при высоте лопаток 0,2 — 0,3 высоты петрубка. Кроме того, указанный аппарат првдполвгзет снабжение тарелки изогнутыцентры GTBBpcTNA 1 1 Для ПОДзчи жиДкости, выполненные в контактном патрубке 7 на одном уровне. При этом большее основание

12 распределителя 10 газа, параллельное его меньшему Основанию 13 и неперпендикулярное оси контактного патрубка, жестко соединено с контактным патрубком 7, а верхняя точка меньшего Основания 13 расположена выше верхней точки большего

Основания 12 N Jl8M AT в Il/locKocTN, Bpoxopstщей через центры отверстий 11 в контактHGv пзтрубке 7, 1 ил, ми трубами, верхние концы которых расположены на уровне нижнего торца контактного патрубка. Предложенная конструкция аппарата обеспечивает повышение эффективчости тепломассообмена за счет расширения диапазона рабочих скоростей по газу и уменьшения брызгоуноса. В то же время сравнительно невысокая турбулизация гаэожидкОстного потОкз в Объеме контактного пзтрубка ограничивает возможности аппарата при работе на системах с твердой фазой, заметно проявляющей адгезионные свойства, а также не позволяет добиться существенной интенсификации процесса тепломассообмена. Последнее обстоятельство обусловлено отсутствием в аппарате элементов, обеспечивающих улучшение гидродинамической обстановки в зоне контакта, Цель изобретения — предотвращение зарастания îíòàêòíîãî пзтрубка твердой фазой и интенсификация процесса тепломассообмена за счет дополнительной турбулиэзции потоков взаимодействующих фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, включающем вертикальный цилиндрический корпус со штуцерами ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого установлена тарелка с контактным патрубком, в верхней части которого расположен отражатель с изогнутыми лопатками, контактный патрубок снабжен распределителем газа, установленным 8 ego нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, Ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка с плоскостью, проходящей через центры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одном уровне. при этом большее основание распределителя газа, параллельное его меньшему основанию и неперпендикулярное оси контактного патрубка, жестко соединено с контак1ным патрубком, а верхняя точка меньшего основания расположена выше верхней точки большего основания и лежит в плоскости, проходящей 5 через центры отверстий в контактном патрубке.

По сравнению с известным аппаратом в предлагаемом дополнительная турбулизаgNA IloToKoB взаимодействующих фаздости- 10

Гается путем снабжения контактного патрубка распределителем газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде попого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси 15 контактного патрубка с плоскостью, проходящей через центры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одном уровне, а также путем жесткого соединения с контактным патрубком 20 большего основания распределителя газа, параллельного его меньшему основанию и неперпендикулярного оси контактного патрубка в сочетании с расположением верхней очки меньшего основания выше 25 верхней точки большего основания и в плоскости, проходящей через центры отверстий в контактном патрубке.

Снабжение контактного патрубка распределителем газа, установленным в его 30 нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка с плоскостью, проходящей через центры отверстий для подачи жидкости, вы- 35 полненные в контактном патрубке на одном уровне, обеспечивает направленный ввод газовой фазы в зону контакта, сопровождающийся образованием вертикальных вихревых потоков, многократно ударяющихся о 40 внутреннюю поверхность контактного патрубка, Таким образом, степень турбулизации взаимодействующих фаз существенно возрастет, В результате достигается интенси- 45 фикация процесса тепломассообмена в аппарате и создаются необходимые условия для работы конструкции на сильно загрязненных смесях, проявляющих склонность к отложению на контактных по- 50 верхностях. Жесткое соединение большего основания распределителя газа, параллельного его меньшему основанию и неперпендикулярного оси контактного патрубка, с контактным патрубком препятствует воз- 55 никновению газового байпаса и предотвращает возможный провал жидкости в условиях ведения процесса в интенсивных гидродинамических режимах. Рекомендуемая пространственная ориентация полого

I усеченного конуса, а также взаимное расположение его элементов создает предпосылки для рационального использования рабочего объема контактного патрубка, что, в свою очередь, также оказывает дополнительное туроулизующее воздействие на систему.

На чертеже представлен тепломассообменный аппарат, продольный разрез.

Аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1 со штуцерами ввода 2 и

3 и вывода 4 и 5 газа и жидкости соответственно, внутри которого установлена тарелка 6 с контактным патрубком 7, в верхней части которого расположен отражатель 8 с изогнутыми лопатками 9. Контактный патрубок 7 снабжен распределителем 10 газа, установленным в его нижней. части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка 7 с плоскостью, проходящей через центры отверстий

11 для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке 7 на одном уровне, При этом большее основание 12 распределителя 10 газа, параллельное его меньшему основанию 13 и перпендикулярное оси контактного патрубка, жестко соединено с контактным патрубком 7, а верхняя точка меньшего основания 13 расположена выше верхней точки большего основания 12 и лежит в плоскости, проходящей через центры отверстий 11 в контактном патрубке 7.

Тепломассообменный аппарат работает следующим образом, Газовая фаза поступает в вертикальный цилиндрический корпус 1 через штуцер 2 и направляется в распределитель 10 газа, где формируется.ее направленный поток, после чего попадает в контактный патрубок 7 и вступает во взаимодействие с жидкостью, подаваемой на контактирование с помощью отверстий 11, выполненных д контактном патрубке 7 на одном уровне. Образующаяся при этом двухфазная смесь, представляющая собой газожидкостную эмульсию или пену, приобретает сложное вращательное движение и с большой скоростью поднимается в объеме контактного патрубка 7, подвергаясь многочисленным соударениям с его внутренней поверхностью. Наличие мощных турбулентных пульсаций приводит к значительной интенсификации процесса тепломассообмена, обеспечивая возможность осуществления эффективного контакта применительно к системам, характеризующимся повышенным содержанием твердой фазы, проявляющей склонность к инкрустации поверхности контакта. После прохождения контактного патрубка газо7

1713609

Формула изобретения

Тепломассообменный аппарат, включающий вертикальный цилиндрический корпус со штуцерами ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого установлена тарелка с контактным патрубком с отверстиями дяя подачи жидкости, в верхней части которого расположен отражатель с изогнуСоставитель Г.Урусова

Техред М.Моргентал Корректор Л,Патай

Редактор А.Козориэ

Заказ 645 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 жидкостная смесь поступает в отражатель 8 и, проходя между его изогнутыми лопатками

9, закручивается и отбрасывается к внутренней стенке корпуса 1. За счет центробежного эффекта закрученная жидкость сепарируется и стекает по внутренней стенке корпуса на тарелку 6, откуда через отверстия 11 вновь подается на контактирование с восходящим потоком газа. Подпитка аппарата жидкостью и отвод ее избыточного ко. личества осуществляется с помощью штуцеров 3 и 5 соответственно, а газ, провзаимодействовавший с жидкостью, выводится из рабочего обьема через штуцер 4. тыми лопатками, отл ич а ю щи и с ятем, что, с целью предотвращения эарастания контактного патрубка твердой фазой и интенсификации процесса тепломассообмена

5 за счет дополнительной турбулизации потоков взаимодействующих фаэ, контактный патрубок снабжен распределителем газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, 1Î ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка с плоскостью, проходящей через центры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одном уровне, при

15 этом большее основание распределителя газа, параллельное его меньшему основаwe и расположенному под углом к оси контактного патрубка. жестко соединено с контактным патрубком, а верхняя точка

20 меньшего основания расположена выше верхней точки большого основания и лежит в плоскости, проходящей через центры отверстий в контактном патрубке.