Роторный тепломассообменный аппарат

 

Использование: при проведении тепло-массообменных процессов в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: для повышения эффективности тепло-массообменных процессов и улучшения эксплуатационных характеристик на внутренней поверхности корпуса аппарата установлены плотно прикрепленные к нему металлические пластины высотой, равной высоте контактной ступени, и направленные под углом 10 - 25^o к вектору абсолютной скорости ударяющейся о них жидкости. Пластины образуют дополнительную поверхность контакта фаз и способствуют дополнительной передаче тепла от обогреваемого корпуса к рабочей жидкости. Интенсификация тепло-массообмена достигается за счет интенсивной турбулизации пленки жидкости на пластинах ударяющимися каплями. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для проведения тепло-массообменных процессов, и может быть использовано в пищевой, химикофармацевтической, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является тепломассообменный аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса, разделенного на массообменные ступени тарелками. Каждая массообменная ступень (или несколько ступеней) снабжены рубашкой. По оси аппарата проходит вал, на котором закреплены распылители. Для предупреждения попадания брызг в газоходы устанавливаются брызгоуловители известных конструкций. Недостатками этой конструкции являются сложность заборного устройства распылителя и тарелки, отсутствие турбулизированной и интенсивно обновляющейся поверхности тепло-массообмена у поверхности стенки.

Цель изобретения повышение эффективности тепло-массообменных процессов и улучшение эксплуатационных характеристик.

Данная цель достигается путем установки на внутренней поверхности корпуса аппарата пластин плотно прикрепленных к нему и установленных под углом 10 25^o к вектору абсолютной скорости диспергируемой распылителем жидкости. Пластины устанавливаются по всей высоте контактной ступени на расстоянии, предотвращающем удар капель о стенку аппарата. Пластины, плотно прикрепленные к стенке (корпусу) аппарата, образуют дополнительную поверхность контакта фаз и способствуют дополнительной передаче тепла от корпуса к рабочей жидкости. Образовавшаяся на пластинах пленка жидкости интенсивно турбулизируется и перемешивается ударяющимися в нее каплями жидкости. Все это в совокупности обеспечивает более благоприятные условия тепло-массообмена, увеличивает поверхность контакта фаз по сравнению с ближайшим аналогом и в итоге позволит повысить эффективность контактной ступени и сократить число ступеней в аппарате. Угол установки пластин 10 25^o обеспечивает условия наибольшей сепарации ударяющейся жидкости, при этом энергия ударяющихся капель в большей степени затрачивается на турбулизацию жидкой пленки на поверхности пластин.

На фиг. 1 представлена одна тепло-массообменная контактная ступень, вертикальное сечение; на фиг. 2 поперечное сечение и расположение пластин у корпуса.

Роторный тепло-массообменный аппарат содержит рубашку 1, внутрь которой подается греющий пар, корпус 2, пластины 3, сливную тарелку 4 с переточными трубами 5, направляющими 6, перетоком жидкости 8; вал -7, на котором закреплен распылитель жидкости 9.

Аппарат работает следующим образом. Свежая жидкость с вышерасположенной контактной ступени через переток 8 сливается в перфорированную часть распылителя 9, откуда вместе с жидкостью, поступившей с питающей тарелки 4, разбрызгивается в свободное пространство контактной ступени. Достигнув пластин 3, жидкость растекается по ним в пленку и получает тепло, поскольку пластины плотно соединены с корпусом 2. Пленка жидкости на поверхности пластин 3 интенсивно турбулизируется ударяющимися каплями, что повышает интенсивность процесса тепло-массообмена. Далее жидкость выходит на корпус 2, где интенсивно перемешивается за счет энергии движения и затем по пластинам 3 и корпусу 2 стекает на сливную тарелку 4. Далее по переточным патрубкам 5 жидкость перетекает в питающую чашу тарелки 4, откуда большая часть ее подается заборным устройством распылителя 9 в перфорированный цилиндр, а остальная в количестве, равном количеству свежепоступившей на тарелку по перетоку жидкости 8, сливается в нижерасположенный распылитель. Восходящий поток пара (газа) с помощью направляющих 6, установленных в газоходах, приобретает вращательное движение на каждой контактной ступени. Это увеличивает время контакта фаз и способствует дополнительной турбулизации контактирующих фаз.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения заключается как в непосредственном увеличении поверхности контакта фаз за счет пленки жидкости, образующейся на пластинах, так и за счет улучшения условий тепло-массообмена в результате интенсивной турбулизации пленки ударяющимися каплями. Совокупность этих факторов увеличит количество передаваемых на одной контактной ступени тепла и массы и в итоге сократить число контактных ступеней в аппарате. Это позволит уменьшить размеры аппарата и сократить энергозатраты на его работу.

Формула изобретения

Роторный тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с рубашкой, секционированный по высоте тарелками, на которых находятся распылители, жестко связанные с валом, проходящим по оси корпуса, и выполненные в виде перфорированных цилиндров, снабженных заборными устройствами, отличающийся тем, что каждая массообменная секция снабжена вертикально установленными на всю ее высоту и плотно прикрепленными к корпусу металлическими пластинами, направленными под углом 10 25^o к вектору абсолютной скорости потока диспергируемой распылителем жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2