Клапанная трубчато-решетчатая тарелка

 

пщ 604564

ОЛЙСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик у т j p

J .- - ",1/ (51) M. Кл.з В 01D 3/30 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.06.76 (21) 2370297/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень Ме 16 (45) Дата опубликования описания 19.04.78

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.015.23..05 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Коробко, Р. Ю. Поляков и А. П. Брагин

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа «Газопереработка» (71) Заявитель (54) КЛАПАННАЯ ТРУБЧАТО-РЕШЕТЧАТАЯ ТАРЕЛКА

Изобретение относится к контактным устройствам для проведения процессов массообмена в системе газ (пар) и жидкость и преимущественно предназначено для абсорбционных аппаратов.

Известно, что процесс абсорбции сопровождается неравномерными тепловыми эффектамн по высоте аппарата, что ухудшает термодинамические условия процесса, значительно снижая его эффективность. Для создания необходимых термодинамических условий и повышения эффективности процесса применяют многоступенчатый съем тепла по высоте àïïàрата. Оптимальные термодинамические условия для проведения процесса массообмена могут быть достигнуты при применении аппаратов, теплосъем в которых проводится на каждой контактной ступени.

Известна трубчато-решетчатая тарелка, на которой осуществляется теплосъем. Основание этой тарелки состоит из ряда параллельных трубок, концы которых соединены в коллекторы, и таким образом, через трубки может циркулировать хладагент. Так как трубчато-решетчатая тарелка не имеет специальных переливных устройств, то через те же щели (каналы), образованные рядом параллельных трубок, проходит газ (пар) и стекает жидкость. Из-за отсутствия специальных переливных устройств эта тарелка обладает высокой удельной производительностью, проста и дешева в изготовлении.

Основным недостатком тарелки является узкий диапазон рабочих нагрузок.

Известна клапанная трубчато-решетчатая тарелка, которая состоит из основания в виде ряда параллельных трубок, образующих между собой щели (каналы) для прохода обменивающихся фаз, трубчатых клапанов, расположенных над щелями, и ограничителей подьема и осадки клапана. Клапан снабжен на концах осями и шайбами. Шайбы служат ограничителями посадки клапана на основание тарелки. Следовательно, между основанием

16 тарелки и клапаном имеется начальный зазор.

Максимальное поднятие клапана ограничено величиной прорези в ограничителе подъема, в которой перемещается ось клапана. На этой тарелке через те же щели, образованные ря20 дом параллельных трубок и трубчатыми клапанами, проходит газ (пар) и жидкость. Процесс массообмена осуществляется на тарелке в барботажном слое при противотоке фаз.

Установка клапанов над щелями между па25 раллельными трубками основания тарелки позволила расширить диапазон рабочих нагрузок, уменьшить унос жидкости при высоких скоростях газа (пара). Наличие начального зазора между клапанами и основанием тарел30 ки устраняет «прилипание» клапанов к осно604564

50 ванию тарелки, что позволяет работать в более устойчивом гндродинамическом режиме.

Недостатком трубчато-клапанной тарелки является то, что барботажный слой на тарелке обхватывает только верхнюю часть теплопередающей поверхности ряда параллельных трубок, через которые циркулирует хладагент.

Нижняя часть теплопередающей поверхносги омывается восходящим потоком газа (пара).

Таким образом, в данном случае обеспечивается низкое значение коэффициента теплоотдачи со стороны потока газа (пара), следовательно, и низкое значение эффективности массопередачи.

Цель изобретения — интенсификация процесса теплообмена.

Это достигается тем, что в предлагаемой тарелке клапаны выполнены поворотными профилированной формы и установлены под основанием тарелки, причем между нижней кромкой клапана и основанием тарелки выполнена щель для стока жидкости, верхняя кромка клапана расположена на ограничителе и между верхней кромкой и основанием тарелки выполнена щель для прохода газа (пара).

При расположении клапанов под щелями между параллельными трубками вся теплопередающая поверхность тарелки смывается газо (паро) -жидкостным потоком. Контакт фаз в этом случае происходит не только над поверхностью ряда параллельных трубок, но и под этими трубками при интенсивном перемешивании газа (пара) и жидкости. Все эти факторы дают возможность значительно улучшить процесс тепломассопередачи на тарелке.

Клапанная трубчато-решетчатая тарелка схематически изображена на чертеже, Ряд параллельных трубок 1, являющихся основанием тарелки, располагается на вертикальных перегородках 2, установленных под углом 90 относительно рядов параллельных трубок 1 и служащих опорой тарелки. Под щелями между параллельными трубками 1 основания тарелки установлены поворотные клапаны 3 на горизонтальной оси 4, которая жестко крепится под основанием тарелки к перегородкам 2. Профиль поворотного клапана 3 выполнен в виде дуги для снижения гидравлического сопротивления тарелки. Нижняя кромки клапана 3 расположена на уровне горизонтальной оси 4 и образует с основанием тарелки зазор 5 для стока жидкости, а верхняя

З0

35 кромка опирается на ограничитель 6, жестко прикрепленный к перегородке 2, и образует с основанием тарелки минимальный зазор 7 для прохода газа (пара). Наличие зазора 7 устраняет заклинивание клапанов с основанием тарелки, что позволяет работать в более устойчивом гидродинамическом режиме.

Тарелка работает следующим образом.

Газ (пар) и жидкость проходят противотоком через одни и те же щели между параллельными трубками 1 основания тарелки.

С увеличением нагрузки по газу (пару) клапан 3 поворачивается на оси 4 и свободное сечение тарелки для прохода газа (пара) увеличивается. жидкость контактирует на тарелке с газом (паром), вследствие чего образуется газо (пара) -жидкостная смесь, которая проваливается через щели между параллельными трубками 1 в низ, омывая нижнюю поверхность этих трубок, и через зазор 5 стекает с тарелки.

Следовательно, на предлагаемой тарелке контакт фаз происходит непосредственно на всей теплопередающей поверхности ряда параллельных трубок, т. е. на всей поверхности создается пенный контакт, что значительно увеличивает коэффициент теплоотдачи со стороны потока газа. Увеличение коэффициента теплоотдачи в данном случае повышает и массопередачу на тарелке.

Другим фактором, повышающим массопередачу на описываемой тарелке, является увеличение поверхности контакта фаз. Это стало возможным благодаря созданию пенного контакта как над основанием тарелки, так и под ней.

Формула изобретения

Клапанная трубчато-решетчатая тарелка, состоящая из основания в виде ряда параллельных трубок, образующих между собой щели, клапанов с ограничителями, отл и ч а ющ а я с я тем, что, с целью интенсификации процесса тепломассообмена, клапаны выполнены поворотными профилированной формы и установлены под основанием тарелки, причем между нижней кромкой клапана и основанием тарелки выполнена щель для стока жидкости, верхняя кромка клапана расположена на ограничителе и между верхней кромкой и основанием тарелки выполнена щель для прохода газа (пара).

604564

Составитель А. Сандор

Texpeд Л. Гладкова

Редактор T. Пилипенко

Корректоры: Л. Денискина и Л. Орлова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 585/2 Изд. Мв 405 Тираж 964

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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