Трубчатая насадка пленочного аппарата

 

Использование: в химической, пищевой, микробиологической промышленности, в массообменных пленочных аппаратах. Сущность изобретения: обрабатываемая жидкость с горизонтальной перегородки 1 через кольцевой зазор 2 поступает на поверхность цилиндрической трубы 3 и в виде жидкостной пленки стекает по внутренней поверхности ленточной спирали 5 и поверхности трубы 3, интенсивно при этом контактируя с газом. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к тепло- и массообменным пленочным аппаратам и может найти широкое применение в химической, микробиологической и других отраслях промышленности.

Известна трубчатая насадка пленочного аппарата, реализуемая в способе аэрации жидкости, состоящая из горизонтальной перегородки, кольцевого распределителя жидкости, цилиндрической трубы, по длине которой установлены удерживающие стаканы [1].

Указанная насадка имеет низкую эффективность из-за небольшой поверхности контакта фаз.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является насадка для пленочного аппарата, состоящая из горизонтальной перегородки, кольцевого распределителя жидкости, турбулизирующего стакана, цилиндрической трубы и проволочной спирали [2].

Однако и эта насадка имеет недостаточно высокую эффективность вследствие незначительной поверхности контакта фаз, наличия срыва пленки жидкости с наружной поверхности цилиндрической трубы, а также отсутствия локального увеличения коэффициентов массоотдачи по длине насадки.

Низкая поверхность контакта фаз обусловлена тем, что пленка жидкости находится только на поверхности цилиндрической трубы. Срыв жидкостной пленки при стекании ее по наружной поверхности трубы вызван вращательным движением пленки вследствие движения ее между витками винтовой спирали, что обуславливает силу инерции, направленную от поверхности насадки.

Целью изобретения является увеличение эффективности насадки.

Для достижения указанной цели в насадке пленочного аппарата, состоящей из горизонтальной перегородки, кольцевого распределителя жидкости, цилиндрической трубы с проволочной спиралью на поверхности, по длине трубы над витками проволочной спирали размещена дополнительная спираль из ленты, боковая поверхность ленты установлена под острым углом к стенке трубы, по которой транспортируется жидкостная пленка, образуя с ней канал, расширяющийся кверху, причем отношение расстояния l между двумя соседними витками ленты к величине зазора δ_o , образованного нижней кромкой ленты и поверхностью трубы, выдерживается равным l/ δ_o= 5-800.

На поверхность дополнительной спирали нанесены продольные ребра.

Наличие дополнительной спирали из ленты, размещенной над витками проволочной спирали под острым углом к стенке трубы, по которой стекает жидкостная пленка, образование канала между лентой и поверхностью трубы, расширяющегося кверху, позволяет увеличить эффективность насадки вследствие увеличения поверхности контакта, предотвращения срыва пленки с поверхности трубы и неоднократного увеличения локальных коэффициентов массоотдачи по длине трубы.

Увеличение поверхности контакта жидкостной пленки с газом (паром) достигается тем, что жидкость в виде пленки стекает не только по поверхности цилиндрической трубы, но и по внутренней поверхности витков дополнительной ленточной спирали. В этом случае жидкость приобретает вращательное движение, вследствие чего часть жидкости растекается по внутренней поверхности ленты и в виде тонкого слоя стекает вниз, интенсивно контактируя с газом. Установка ленты под острым углом к поверхности цилиндрической трубы устраняет срыв жидкости с верхней кромки дополнительной спирали.

Устранение срыва жидкостной пленки с поверхности трубы также обусловлено наличием дополнительной спирали из ленты, установленной над витками проволочной спирали, вследствие чего жидкостная пленка, приобретая вращательное движение, не срывается с поверхности трубы, а в виде жидкостной пленки растекается по внутренней поверхности дополнительной ленты. Начало срыва жидкостной пленки с поверхности цилиндрической трубы при стекании ее по виткам винтовой спирали (без наличия дополнительной ленточной спирали) происходит на длине трубы, равной 100-600 мм, и зависит от расхода жидкости, диаметра и шага витков проволочной спирали.

Увеличение локальных коэффициентов массоотдачи по длине цилиндрической трубы по сравнению с насадкой, принятой за прототип, обусловлено неоднократным созданием и разрушением жидкостной пленки, стекающей по поверхности цилиндрической трубы, путем увеличения скорости жидкостной пленки, выходящей из нижнего торца ленты, что повышает общий коэффициент массоотдачи, а следовательно, и эффективность.

Наличие отношения расстояния между двумя соседними витками дополнительной ленточной спирали к величине зазора, образованного нижней кромкой ленты и стенкой цилиндрической трубы, равного l/ δ_o= 5-800, позволяет достичь максимальные коэффициенты массоотдачи, так как только при этом отношении осуществляются локальное изменение скорости пленки жидкости, стекающей по поверхности цилиндрической трубы, а следовательно, и локальное увеличение коэффициента массоотдачи.

При выполнении параметра l/δ_o насадки по величине больше или меньше 5-800, наблюдается снижение эффективности насадки (коэффициентов массоотдачи) на 25-40%.

Наличие на поверхности дополнительной ленточной спирали ребер позволяет перемешивать пленку жидкости, стекающую по внутренней поверхности ленты (ребра играют роль искусственной шероховатости), что увеличивает эффективность.

На чертеже представлен общий вид трубчатой насадки пленочного аппарата.

Трубчатая насадка пленочного аппарата состоит из горизонтальной перегородки 1, кольцевого распределителя жидкости (зазора) 2, цилиндрической трубы 3, на поверхности которой навита проволочная спираль 4. По длине трубы над витками проволочной спирали 4 установлена дополнительная спираль 5 из ленты, поверхность которой наклонена под острым углом к стенке трубы, по которой стекает жидкостная пленка, и образует канал 6, расширяющийся кверху. На поверхности ленты 5 установлены ребра 7.

Трубчатая насадка пленочного аппарата работает следующим образом.

Обрабатываемая жидкость с горизонтальной перегородки 1 через кольцевой зазор 2 поступает на поверхность цилиндрической трубы и в виде жидкостной пленки стекает по виткам проволочной спирали, контактируя с газом. Часть жидкостной пленки вследствие приобретения вращательного движения растекается по внутренней поверхности дополнительной спирали 5 и в виде тонкого жидкостного слоя стекает по ней, интенсивно перемешивается, обтекая ребра 7, и интенсивно насыщается газом. Стекание жидкости по насадке осуществляется по стенке цилиндрической трубы (за счет столба жидкости в канале 6), а также по внутренней поверхности дополнительной спирали 5.

Таким образом, размещение дополнительной спирали из ленты по длине цилиндрической трубы над витками проволочной спирали, установка поверхности ленты под острым углом к стенке трубы, по которой стекает жидкостная пленка, позволяет существенно увеличить эффективность и работоспособность трубчатой насадки, а следовательно, снизить ее высоту, металлоемкость и энергозатраты, вызванные рециркуляцией жидкости, что в конечном итоге снижает себестоимость выпускаемого продукта.

Формула изобретения

1. ТРУБЧАТАЯ НАСАДКА ПЛЕНОЧНОГО АППАРАТА, содержащая горизонтальную перегородку, кольцевой распределитель жидкости, цилиндрическую трубу с проволочной спиралью, отличающаяся тем, что, с целью увеличения эффективности, она снабжена размещенной по длине трубы над витками проволочной спирали дополнительной спиралью из ленты, боковая поверхность ленты установлена под острым углом к стенке трубы с образованием канала, расширяющегося кверху, при этом отношение расстояния l между двумя соседними витками дополнительной ленточной спирали к величине зазора δ_o , образованного нижней кромкой ленты и поверхностью трубы, выдерживается равным l / δ_o = 5-800 .

2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными на внутренней поверхности дополнительной ленточной спирали продольными ребрами.

РИСУНКИ

Рисунок 1