Регулярная насадка для осуществления процессов тепло- и массообмена

Изобретение относится к области машиностроения, точнее к конструкции регулярных насадок, которые применяются в различных отраслях промышленности при осуществлении процессов тепло- и массообмена, в частности в разнообразных градирнях. Регулярная насадка состоит из полых с решетчатой поверхностью длинномерных элементов 1, выполненных в виде трехгранных призм, которые сгруппированы в каждом пласте в модули 2 таким образом, что каждый модуль образован четырьмя длинномерными элементами, размещенными с попарным противолежанием так, что они имеют одну общую вершину в центре модуля и прилегают друг к другу соседними боковыми гранями. При этом каждый пласт состоит из n - числа таких модулей и в стопе пласты с продольной укладкой модулей чередуются с пластами с поперечной их укладкой. В результате достигнуто повышение эффективности процесса тепло- и массообмена при непосредственном контакте газ - жидкость за счет увеличения активной поверхности насадки и увеличения времени пребывания капель жидкости на поверхности насадки. 5 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в контактных аппаратах для осуществления процессов тепло- и массообмена, в частности между жидкими и газообразными средами в градирнях.

Из уровня техники известны регулярные насадки, в том числе используемые в качестве оросителей градирен, которые с целью повышения эффективности градирен выполнены в виде многокомпонентных структур, включающих в себя длинномерные элементы разнообразных форм, например, насадки по патентам RU 2145699, 1999 г. и RU 2480275, 2013 г.

Так в первом аналоге регулярная насадка, выполнена содержащей три функциональных блока, размещенных последовательно друг за другом сверху вниз - это перераспределяющий блок в виде стопы горизонтально расположенных пластов с уложенными длинномерными сетчатыми элементами, имеющими, в частности, треугольное сечение; блок вертикально установленных оросительных пластин изогнутой формы и блок подстилающих элементов, выполненный подобно перераспределяющему блоку.

Регулярная насадка по второму аналогу представляет собой несколько установленных в корпусе по высоте насадки пакетов, образованных из пучков, параллельно установленных вертикальных труб в форме овала Кассини, перемежающихся с блоками проставок. Каждый из блоков проставок выполнен в виде стопы из нескольких горизонтальных пластов, образованных параллельной укладкой длинномерных элементов, выполненных в виде решетчатых треугольных призм. В соседних по высоте стопы пластах призмы расположены с поворотом на 90° относительно предыдущего пласта, а трубы в пакетах в соседних по высоте рядах установлены с заданным смещением.

Некоторая неравномерность распределения газовых и жидкостных потоков по поперечному сечению аппарата и усложненность изготовления таких насадок снижает эффективность их использования, что является недостатком этих аналогов.

Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является регулярная насадка по патенту RU 2182302, 2002 г., содержащая собранные внутри оболочки в стопу пласты из параллельно уложенных полых с решетчатой поверхностью длинномерных элементов в виде треугольных призм, с чередованием в стопе пластов с продольной и поперечной укладкой длинномерных элементов.

В прототипе повышение эффективности процесса тепло- и массообмена возможно увеличением удельной поверхности насадки путем суммарного увеличения числа пластов в стопе, что не всегда целесообразно и, следует отнести к недостатку такого конструктивного построения насадки.

Задача, решаемая изобретением, направлена на создание регулярной насадки, конструкция которой обеспечивает дальнейшее повышение эффективности процессов тепло- и массообмена.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в увеличении активной поверхности контакта взаимодействующих потоков в объеме насадки.

Поставленная задача и заявленный технический результат достигаются тем, что в регулярной насадке для осуществления процессов тепло- и массообмена, содержащей собранные в стопу пласты, образованные с использованием полых длинномерных элементов с решетчатой поверхностью, выполненных в виде трехгранных призм, согласно изобретению длинномерные элементы сгруппированы в модули таким образом, что каждый модуль образован четырьмя длинномерными элементами, размещенными с попарным противолежанием так, что они имеют общую вершину в центре модуля и прилегают друг к другу соседними боковыми гранями, при этом каждый пласт состоит из n - числа таких модулей и в стопе пласты с продольной укладкой модулей чередуются с пластами с поперечной их укладкой.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, где

на фиг. 1 дан общий вид регулярной насадки, в аксонометрии (пример);

на фиг. 2 - общий вид отдельного длинномерного элемента насадки;

на фиг. 3 - общий вид модуля из длинномерных элементов, в аксонометрии;

на фиг. 4 - пример использования предлагаемой насадки в градирне;

на фиг. 5 - графическая зависимость (A/H)=f(ζ/H), полученная опытным путем в результате проведенных стендовых испытаний (ζ - коэффициент гидравлического сопротивления слоя насадки; Н - высота слоя насадки, м; А - коэффициент, характеризующий эффективность конструкции насадки).

Для изготовления предлагаемой насадки длинномерные элементы 1, выполненные, например методом экструзии, в виде трехгранных призм, нарезают ножами требуемой длины, соответствующей боковой стороне модуля 2, и укладывают горизонтально, например на столе, формируя при этом пласт 3.

В каждом пласте 3 длинномерные элементы 1 сгруппированы в модули 2 таким образом, что каждый модуль образован четырьмя длинномерными элементами 1, размещенными с попарным противолежанием так, что они имеют одну общую вершину в центре модуля и прилегают друг к другу соседними боковыми гранями, при этом каждый пласт 3 состоит из n - числа таких модулей, при этом число n должно находиться в пределах от 8 до 60, а в стопе пласты с продольной укладкой модулей чередуются с пластами с поперечной их укладкой.

Такое конструктивное построение насадки позволяет решить задачу увеличения активной поверхности контакта взаимодействующих потоков в объеме насадки в два раза и, соответственно, увеличить период времени пребывания капель жидкости в зоне взаимодействия с охлаждаемым воздухом.

Описание работы насадки дано на примере ее использования в качестве оросителя вентиляторной градирни (типа «Росинка» с производительностью по охлаждаемой воде 10 м3/ч).

Насадка, содержащая двенадцать пластов 3, каждый из которых состоит из двадцати модулей 2, загружается в градирню. Подлежащая охлаждению оборотная вода поступает в градирню 4 через форсунки 5 и подается на поверхность длинномерных элементов 1 насадки, где осуществляется процесс испарительного охлаждения оборотной воды атмосферным воздухом, который подается в градирню вентилятором 6 (фиг. 4).

Охлаждающий атмосферный воздух взаимодействует в объеме насадки с охлаждаемой водой, которая равномерно растекается в объеме и по всей поверхности длинномерных элементов насадки 1 в виде множества капель и пленок. При непосредственном контакте холодного воздуха с жидкостью на поверхности насадки происходит охлаждение. Эффективность охлаждения пропорциональна удельной поверхности насадки. При этом действуют механизмы тепло- и массообмена при непосредственном контакте газ - жидкость. Часть воды в количестве 2÷3% от общего объема циркулирующей воды испаряется.

Предлагаемая регулярная насадка по сравнению с прототипом позволяет увеличить активную поверхность контакта взаимодействующих потоков в объеме насадки на 60-75% в зависимости от размера ячейки решетчатой поверхности длинномерных элементов 1.

Процесс испарительного охлаждения принято характеризовать (см. B.C. Пономаренко, Ю.И. Арефьев. «Градирни промышленных и энергетических предприятий», Энергоатомиздат, 1998 г., с. 376) уравнением вида

βxv=А·qж·λm,

где βxv - объемный коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности влагосодержания, кг/(м3·ч·кг/кг);

qж - расход жидкой фазы, (кг/м2)ч;

λ=qв/qж - отношение массового расхода охлаждающего атмосферного воздуха к расходу охлаждаемой воды q в градирне,

m - показатель степени, характеризующий зависимость объемного коэффициента массоотдачи β от изменения скорости воздуха w0.

Коэффициент А здесь характеризует эффективность процесса испарительного охлаждения оборотной воды в градирне, этот коэффициент зависит от конструкции насадки и ее удельной поверхности - чем больше удельная поверхность насадки, тем больше величина коэффициента А и тем выше эффективность осуществления процесса испарительного охлаждения.

Были проведены сравнительные стендовые испытания насадки по прототипу и предлагаемой насадки. Опыты проводились в идентичных условиях в колонном аппарате диаметром 200 мм. Общая высота слоя насадки в обоих случаях составляла 400 мм. Высота длинномерных решетчатых призмообразных элементов 1 насадки составляла 50 мм. Величина скорости газового потока составляла w0=0,8÷1,0 м/с.

Результаты тепло- и массообменных испытаний представлены на фиг. 5 в виде графических зависимостей (А/Н)=f(ζ/H) прототипа (7) и предлагаемой насадки (8).

Как видно из представленного графика, имеет место рост величины коэффициента А. Отмеченное увеличение эффективности предлагаемой насадки объясняется увеличением активной удельной поверхности насадки на 60-75% по сравнению с прототипом.

Регулярная насадка для осуществления процессов тепло- и массообмена, содержащая собранные в стопу пласты, образованные с использованием полых длинномерных элементов с решетчатой поверхностью, выполненных в виде трехгранных призм, отличающаяся тем, что в ней длинномерные элементы сгруппированы в модули таким образом, что каждый модуль образован четырьмя длинномерными элементами, размещенными с попарным противолежанием так, что они имеют одну общую вершину в центре модуля и прилегают друг к другу соседними боковыми гранями, при этом каждый пласт состоит из n - числа таких модулей и в стопе пласты с продольной укладкой модулей чередуются с пластами с поперечной их укладкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике, металлургии, нефтепереработке, нефтехимии и другим отраслям промышленности, применяющим оборотное водоснабжение. Насадка для тепломассообменного аппарата содержит длинномерный решетчатый элемент, наружный контур жесткости и каркас.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности в вентиляторных и башенных градирнях, и позволяет повысить охлаждающую способность оросителя и снизить материалоемкость.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности, в вентиляторных и башенных градирнях.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности в вентиляторных и башенных градирнях.

Изобретение относится к контактным устройствам для осуществления процессов тепло- и массообмена. .

Изобретение относится к тепломассообмену в теплоэнергетике и химической технологии, в частности к конструктивным элементам, например, градирен, в водооборотных циклах промышленных предприятий, в сооружениях биологической очистки сточных вод.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами.

Изобретение относится к области энергетики. Брызгальная решетка включает узел опорной рамы и несколько в общем параллельных элементов, опирающихся на узел рамы, причем каждый из элементов имеет поперечный размер в виде в плане, не превышающий 3 мм, и расстояние между ними на виде в плане, не превышающее 10 мм. Элементы выполнены из пластика, полученного литьем под давлением, и, по выбору, образуют одно целое с кромкой, которая формирует узел опорной рамы или прикреплена к узлу опорной рамы. Элементы представляют собой отдельно изготовленную нить или шнур, опирающийся на кромку, которая образует узел опорной рамы или прикреплена к узлу опорной рамы. Элементы расположены в шахматном порядке в вертикальном направлении. В брызгальной решетке или сборке брызгальных решеток предусмотрены зазоры для прохождения более крупных объектов через брызгальную решетку или сборку брызгальных решеток без захвата решеткой или закупоривания решетки. Изобретение позволяет улучшить тепловые эксплуатационные характеристики градирни. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности, в вентиляторных и башенных градирнях. Ороситель градирни в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб, трубы выполнены цилиндрическими, размещены во всех слоях параллельно друг другу и сварены по торцам модуля между собой в местах соприкосновения, полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнены насадкой, при этом трубы в модуле расположены наклонно, или выполнены извилистыми, или структура каналов труб может состоять из следующих комбинаций: прямая-извилистая, прямая-наклонная, извилистая-наклонная. Насадка выполнена по форме в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, или в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, или в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований. Технический результат - повышение охлаждающей способности оросителя и снижение за счет этого материалоемкости. 8 ил.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности, в вентиляторных и башенных градирнях. Ороситель градирни в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб, трубы выполнены цилиндрическими, размещены во всех слоях параллельно друг другу и сварены по торцам модуля между собой в местах соприкосновения, полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено насадкой, а каждая из труб по внешней поверхности обмотана взаимопересекающимися нитями, при этом трубы в модуле расположены наклонно или выполнены извилистыми, а трубы собраны из гофрированных листов, которые сварены по краям гофр, причем структура каналов может быть как прямой, извилистой, наклонной, так и состоящей из комбинаций этих форм. Насадка выполнена по форме в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, или в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, или в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований. Технический результат - повышение охлаждающей способности оросителя и снижение, за счет этого, материалоемкости. 8 ил.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности, в вентиляторных и башенных градирнях. В оросителе градирни в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб трубы выполнены цилиндрическими, размещены во всех слоях параллельно друг другу и сварены по торцам модуля между собой в местах соприкосновения, полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнены насадкой, при этом насадка выполнена по форме в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, или в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, или в виде цилиндрического кольца, на боковой и внутренней поверхностях которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований. Технический результат - повышение охлаждающей способности оросителя и снижение за счет этого материалоемкости. 5 ил.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами, в частности к элементам оросителей и водоуловителей градирен. Блок насадки градирни содержит сложенные слоями параллельно друг другу трубчатые элементы из термопластичного материала с решетчатой стенкой, причем по торцам трубчатые элементы сварены между собой, трубчатые элементы выполнены с треугольным поперечным сечением и между каждым слоем трубчатых элементов поперек трубчатых элементов вдоль каждого их торца проложена полоса из термопластичного материала, сваренная с трубчатыми элементами в местах их соприкосновения с полосой, причем в процессе сварки оплавляют торцевые участки трубчатых элементов и проложенных между ними полос и формируют в процессе оплавления монолитные торцевые стенки блока, а полости каждого из трубчатых элементов и межтрубное пространство заполнено дополнительными элементами тепломассообмена. Дополнительные элементы тепломассообмена выполнены в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка в противоположных направлениях, или в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, или в виде кольца, на внешней поверхности которого выполнена винтовая поверхность по типу пластинчатого шнека, или в виде, по крайне мере, трехлопастного пропеллера. Технический результат - равномерность тепломассообмена и, следовательно, повышение охлаждающей способности оросителя. 5 ил.

Изобретение относится к контактному устройству для осуществления процессов тепло- и массообмена в системе газ-жидкость и может найти применение в технологических процессах нефтяной, газовой, химической и других смежных отраслей промышленности. Короткослоевая насадка состоит из тонких чередующихся слоев, выполненных с различными геометрическими характеристиками, причем нечетный по ходу движения газового потока тонкий слой регулярной насадки 4 чередуется с тонким слоем насыпной насадки 5, при этом в соседних чередующихся слоях насадки каждый нечетный слой насадки по ходу движения газового потока имеет меньшую высоту - H1, по сравнению с каждым четным слоем высотой - Н2, причем величина отношения - Н2/Н1 находится в пределах (H2/H1)=1,2÷7. Соседние чередующиеся слои насадки могут быть выполнены из насыпной насадки с различными геометрическими характеристиками (различные кольца Рашига, кольца Рашига-седла Палля). Насыпная насадка может быть уложена регулярно. Использование многослоевых чередующихся слоев насадки с различными геометрическими характеристиками обеспечивает послойное (локальное) существование режима инверсии фаз в колонном аппарате, пульсирующий режим течения газовой и жидкой фаз по высоте колонного аппарата, обеспечивая тем самым существенное и устойчивое во времени увеличение эффективности процессов тепло- и массообмена в колонных аппаратах с насадкой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Градирня с поверхностным охлаждением содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховпускными окнами в его нижней части, установленный на водосборном бассейне, в котором помещены последовательно, сверху вниз водоуловитель, водораспределительный коллектор с водоразбрызгивающими соплами, ороситель, выполненный в виде нескольких идентичных блоков. Верхняя кромка корпуса снабжена пирамидальной горловиной, блоки оросителя-охладителя собраны из цилиндрических колец, выполненных из гидрофильного материала или покрытых им и уложенных рядами в шахматном порядке вплотную друг к другу на опорную решетку или уложенных навалом, над водной поверхностью бассейна установлен блок поверхностного охлаждения, конструкция которого аналогична конструкции блоков оросителя-охладителя, верхняя кромка которого находится на одном уровне с нижними кромками воздуховпускных окон, причем диаметры Dпо цилиндрических колец блока поверхностного охлаждения меньше, чем диаметры Dор цилиндрических колец блоков оросителя-охладителя, но больше, чем минимальный диаметр Dпоmin колец блока поверхностного охлаждения при их захлебывании. Технический результат - повышение надежности и эффективности градирни с поверхностным охлаждением. 5 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Холодоаккумуляционная градирня содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховходными окнами и воздухораспределителями, размещенные в верхней части корпуса вентиляторный агрегат и форсуночный распылитель отепленной воды, а также по меньшей мере три ряда установленных в средней части корпуса оросительных насадок с составными элементами из гидрофильного материала и размещенную внизу корпуса емкость для сбора охлажденной воды с ее отводом потребителю. Каждая из оросительных насадок представляет собой группу сферических гидрофильных элементов из волокнистого материала, которые подвешены посредством держателей к несущему их горизонтальному основанию с образованием не менее трех рядов по вертикали и размещены относительно друг друга и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях в шахматном порядке и с обеспечением технологического зазора между ними, при этом количество сферических элементов и их диаметр определяется заданной производительностью градирни, а держатели элементов выполнены из материала, обладающего минимальной теплопроводностью. Диаметр сферических гидрофильных элементов определяется в зависимости от диаметра проточной части градирни по соотношению 1/50. Сферические гидрофильные элементы выполнены из способного к впитыванию капельной влаги волокнистого материала, допускающего многократные циклы замораживания - оттаивания без потери свойств впитывания, например из хлопковой ваты. Изобретение позволяет повысить экономическую и технологическую эффективность градирни за счет увеличения плотности упаковки насадки и соответственно величины удельной поверхности теплообмена, снизить энергопотребление путем аккумулирования льда в выполненных из гидрофильного материала составных элементах оросительных насадок. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно, к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами. Блок оросителя градирни содержит пакет гофрированных листов из полимерного материала с параллельными гофрами, смежные гофрированные листы оросителя скреплены между собой с образованием гофрами каналов, причем гофрами образованы входные и выходные каналы, выполненные в виде образованных гофрами шестигранных призм, а между ними гофрами образованы три яруса каналов, причем два яруса каналов крайние и между ними расположен средний ярус каналов, каналы крайних ярусов непосредственно сообщены один с входными каналами, а другой с выходными каналами, а каналы среднего яруса сообщены с каналами крайних ярусов, при этом каналы крайних и среднего ярусов выполнены в виде четырехгранных призм, каждый входной канал и каждый выходной канал сообщен с двумя смежными каналами крайних ярусов, каналы среднего яруса смещены относительно каналов крайних ярусов таким образом, что каждый канал среднего яруса сообщен со стороны входа в него и со стороны выхода из него с двумя смежными каналами крайних ярусов, а на боковых гранях каналов крайних и среднего ярусов выполнены П-образные, синусоидальные или трапециевидные, равные по ширине и глубине гофры, расположенные перпендикулярно. В результате достигается повышение интенсивности тепломассообмена за счет исключения прямолинейного течения жидкой и газообразной фаз в каналах оросителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами. Блок оросителя градирни содержит пакет гофрированных листов из полимерного материала с параллельными гофрами, а смежные гофрированные листы оросителя скреплены между собой с образованием гофрами каналов, причем гофрами образованы входные и выходные каналы, выполненные в виде шестигранных призм, а между ними гофрами образованы каналы, выполненные в виде четырехгранных призм, при этом последние непосредственно сообщены с входными и выходными каналами и смещены относительно них таким образом, что каждый входной и выходной канал сообщен с двумя смежными каналами, выполненными в виде четырехгранных призм, а на боковых гранях этих каналов выполнены П-образные, синусоидальные или трапециевидные равные по ширине и глубине гофры, расположенные перпендикулярно. В результате достигается повышение интенсивности тепломассообмена за счет исключения прямолинейного течения жидкой и газообразной фаз в каналах оросителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх