Контактное устройство центробежного тепломассообменного аппарата

 

Изобретение относится к элементам тепломассообмен ных аппаратов, применяемых в химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности, и предназначено для осуществления массообменных процессов, протекающих в центробежном поле. Контактное устройство представляет собой кольцевой пакет 1, состоящий из радиально установленных гофрированных пластин 2 с трапециевидными диагональными гофрами 3, высота и ширина которых увеличивается в направлении наружного диаметра пакета в 1,7 - 2,5 раза. При этом пластины расположены так, что их диагональные гофры пересекаются. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В О1 0 3/30

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (f0CllATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4932748/26 (22) 07.02.91 (46) 07.07.93. Бюл,М 25 (71) Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения (72) В.И.Сиренко, А.Б.Тютюнников, 3.M.Криворотченко, Н,П.Погорелый и Н.Н.Кулов (56) ПатентСША%4382900, кл. В01D3/30, 1989.

Патент США f44283455, кл. В 01 03/30, 1988. Патент Великобритании М 757149. кл, В 1 й, рис.4. 5, 1982. (54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТЕПЛОМАССООБМЕННОГО

АППАРАТА

„,!Ж„„1825638 А1 (57) Изобретение относится к элементам тепломассообменных аппаратов. применяемых в химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности, и предназначено для осуществления массообменных процессов, протекающих в центробежном поле. Контактное устройство представляет собой кольцевой пакет 1, состоящий из радиально установленных гофрированных пластин 2 с трапециевидными диагональными гофрами 3, высота и ширина которых увеличивается в направлении наружного диаметра пакета в 1,7 — 2,5 раза.

При этом пластины расположены тэк, что их диагональные гофры пересекаются. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1825638

Изобретение относится к элементам мэссообменных аппаратов, применяемых в химической, не фтехимическо й, фармацевтическойкой и других отраслях промышленности, и предназначено для осуществления процессов. протекающих в центробежном поле.

Цель — повышение эффективности тепломлссообменэ зэ счет равномерного распределения и чурбулизация взаимодействующих флз, увеличение поверхности контакта и свободного объема, Нэ фиг 1 показан разрез центробежного теиломэссообменного аппарата; на фиг.2 — кольцевой пакет контактного устройства; нл фи>.3 -- отдельные пластины кольцевого иэкетэ: нл фиг.4 — фотография контактного устройства; нэ фиг,5 — контактное устройстIo, coI-.Tîÿùåe из гофрированных рэдиальHих т>ластин

Лииарэт включает перфорированный ротор 1, в который вкладывается контактное устроистго 2. Ротор 1 установлен на валу 3.

Жидкость подается внутрь ротора при помощ> p;I:è!åä> JIInòåëüíoãî устройства 4. Из

Г>аторл 1 жидкость выгружается в корпус 5 и удаляется >врез сливной штуцер 6. Обрабать>ваемыи глз пос>уиэет т> аппарат противником через тэнгенциальный штуцер 7, иро одит контактное устройство 2 и уходит из эпилрэтл по осевой трубе 8. Жидкостные уплотнения 9 не позволяют газу пройти мимо боковой перфорлции ротора 1.

Нл f>I».2 и!>едстле>ле» кольцевой пакет

2 составг>ен»ь>й из радиальных гофрироллннь>х пластин 10. Г!ластины снабжены трлиециелиднь>м диагональным гофром 11.

".!э фиг.3 изображены отдельные пластины !

0 с иересеклющимися трапециевидными

Iс .>фрлми 11. Ниже приведены формулы, по > u:».>Itùèå с достаточной точностью расс«.nòëTI. основнь>е кснсч рук1ивные размеры ко»такт»ого устройства. л также определить кол">,ес> во Г>лдилльнь>х г>ллстин в пакете.

r лк лн i>to, ири расчете злдлются высотой

:фр > 4=>:«э нэруж»ом диаметре, иринимаеь1 >й нэ осно»энни анллизэ физико-химиче. .: >", с" >ос> л иродуKToB э также внутренним

Л>., л>»тром ротора. Глк, например, при ра „; . го слэбовязкими иродук1эми для ротоГ>л д;:лмотрам 190 мм и высотой гофра на

»лоув»ом диаметре - 8 мм, количество пластин составило 75 шт, Такое контактное ус>ройс1во было из>отовлено и испытано в ш;,роком диапазоне нагрузок по жидкости и

;лзу. ири рэзли«ных режимах вращения. На фи>.4 иокээлнэ фотография этого контактного устройства.

Нл Фиг.5 представлено контактное устройс> ло. сос1о««ее из гофрированных ра5

55 диальных пластин 10 для больших (600 мм) диаметров ротора. Как видно из рисунка, пластины укладываются кольцевыми блоками 12 последовательно, к периферии так, что внутренний диаметр равен наружному

Д,,! предыдущего пакета. На разрезе такого элемента видно, что газ и жидкость неоднократно принудительно транспортируются по высоте ротора. Гофрируются пластины таких контактных устройств кроме диагональных 10 также параллельными им гофрами. Такая пластина для ротора диаметром

600 мм показаны на фиг.6, а сегмент кольцевого блока изображен на фиг.7. Гофры на пластинах играют роль ребер жесткости, а также турбулиэируют взаимодействующие потоки. Пластины последовательно набираются в кольцевой пакет, при этом гофры имеют в сечении конусность, сходящуюся к оси вращения, что позволяет эффективно использовать весь внутренний обьем ротора. Высота и ширина гофров увеличивается в 1,7 — 2,5 раза для обеспечения такой конусности при этом учитываются физико-химические свойства контактирующих сред, Пластины (лэмели) набираются так, что диагональные гофры двух соседних пластин пересекаются. что позволяет перераспределять потоки по всей высоте контактного элемента.

Конструкция контактного устройства из радиальных пластин с трапециевидными гофрами предполагает пленочно-дисперсной турбулентный режим течения, поскольку по всему радиальному участку происходит создание пленки, срыв капель с гофра и затем новое образование пленки, Т.о., жидкость внутри контактного элемента постоянно находится в режиме формообразования, что, как известно, приводит к увеличению скорости массоотдачи. Также положительным признаком является способность диагонального гофра принудительно транспортировать жидкость по всей высоте ротора, является при этом каналом для прохода газа. ребром жесткости и турбулизатором одновременно. При этом гофры позволяют создать большую поверхность контакта фаз и возможность ее периодического обновления, Так по сравнению с прототипом только геометрическая поверхность контактного устройства увеличена в 1,9 раза, а свободный объем — на 13,77ь.

Аппарат работает следующим образом, Газ проходит вдоль каналов, образуемых гофрами и радиальными плоскими участками, т.е. газ проходит через ряд ячеек, в которых жидкость в виде тонких турбулентных пленок и капельных туманов распределена в вертикальном и горизонтальном

1825638 направлениях в результате чего происходит эффективный контакт между фазами, При больших скоростях газа последний воздействует на траекторию движения капель и пленок, соответственно продлевая газо- 5 жидкостный контакт.

Заявляемая конструкция контактного устройства характеризуется следующими отличительными признаками: — пластины выполнены с диагональны- 10 ми трапециевидными гофрами, высота и ширина которых увеличивается в направлении внешнего диаметра в 1.7 — 2,5 раза; — пластины, установленные радиально, расположены таким образом, что их диого- 15 нальные гофры пересекаются и одновременно служат ребрами жесткости;

B заявляемой конструкции контактного устройства для увеличения свободного обьема, поверхности контакта пластины иэго- 20 товлены из нержавеющей тканой сетки и выполнены гофрированными, при этом гофр на пластине выдавлен по диагонали и в сечении имеет форму трапеции.

Сходящаяся к центру ротора конус- 25 ность, создаваемая такими гофрами позволяет максимально полно занять внутренний обьем ротора.

Высота и ширина гофры изменяются в укаэанном диапазоне, а их величина зави- 30 сит от свойств перерабатываемых продук.тов. Установлено, что для маловязких растворов высота гофра на внутреннем диаметре кольцевого пакета может быть 2—

3,5 мм, ширина 3 — 5 мм. На внешнем диа- 35 метре соответственно: высота — 5 — 7 мм, а ширина гофра 6 — 12.

Для реализации возможно большего перераспределения и перемешивания жидкости и газа по высоте пакета пластины установлены 40 радиально, причем их диагональные гбфры пересекаются. В точках пересечения образуется ячейка, в которой контактирующие среды дополнительно перемешиваются и турбулизируются, Сам трапециевидный гофр одновре- 45 менно выполняет несколько важных функций. Это и турбулизация газа и жидкости, и канал для перетока снизу вверх и наоборот по высоте ротора, и ребро жидкости, Проведенные исследования показали, 50 что контактные устройства иэ радиальных негофрирорванных пластин деформируются, что, как говорилось выше, приводит к ухудшению работы аппарата в целом.

Следует также отметить, что с увеличением диаметра ротора аппарата и соответственно, всех его габаритных размеров. на пластинах могут выполнятся, кроме диагональных, параллельные ему трапециевидные гофры, которые выполняют те же функции, т.е,. увеличение жесткости конструкции. поверхности контакта. свободного обьема, воэможности перераспределения потоков по высоте ротора. Для роторов с большим диаметром (600 мм) радиальные гофрированные пластины могут быть уложены кольцевыми блоками последовательно в радиальном направлении, причем внутренний диаметр следующего к периферии блока равен внешнему диаметру предыдущего.

В этом случае газожидкостные потоки на радиальном участке могут несколько раз переориентироваться по высоте пакета от низа к верху и наоборот.

Формула изобретения

1. Контактное устройство центробежного тепломассообменного аппарата, содержащее собранные в кольцевой пакет и установленные радиально пластины, выполненные иэ тканой нержавеющей сетки, образующие каналы для противоточного прохождения контактирующих сред, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена эа счет равномерного распределения и турбулизации взаимодействующих фаэ, увеличения поверхности контакта и свободного обьема. пластины выполнены с диагональными трапециевидными гофрами. высота и ширина которых увеличивается в направлении наружного диаметра пакета в 1,7 — 2,5 раза, при этом пластины расположены таким образом, что их диагональные гофры пересекаются.

2. Устройство по и. 1. от л и ч а ю ще ес я тем, что радиальные пластины выполнены с несколькими параллельными гофрами и уложены кольцевыми блоками последовательно в радиальном направлении.

1825638 1825638

/с/

1825638

Составитель В. Сиренко

Техред М.Моргентал Корректор С. Патрушева

Редактор А, Рожкова

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

Закаэ 2297 . Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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