Способ проведения тепломассообмена

 

(72) Авторы изобретения

Г. И. Сергеев и E. О. Гужавин (7l) Заявнтель (54) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕНА

Изобретение относится к проведению теплои массообменных процессов в системах твердое тело — жидкость — газ и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и ряде других отраслей.промышленности.

Известен способ проведения тепло- и массообмена между поверхностью, омывающей ее жидкостью и газом при течении жидкости в тонкой пленке с воздействием на жидкую пленку пульсирующего потока газа 11J.

Известен также способ проведения тепломассообмена между поверхностью, омывающей ее жидкостью и газом при течении жидкости в тонкой ппенке путем воздействия на пленку пульсирующей газовой струей, направленной под углом (2), Однако известные способы недостаточно эффективны, так как при взаимодействии контактирующих сред возникающая турбулизация недостаточна для интенсификации процесса теплообмена; заметного увеличения коэффициента массопередачи в широком диапазоне частот и амплитуц подаваемого газа также не наблюдается, особенно в случае высоковязких жидкостеи, что снижает интенсификацию процесса.

Для интенсификации процесса за счет возникновения обратных токов в пленке газовую струю направляют под углом 7 — 70 по отношению к поверхности пленки, что интенсифициру. ет процесс за счет возникновения обратных токов в пленке, На фиг. 1 изображена установка, на которой был осуществлен предлагаемый способ проведения тепломассообмена; на фиг. 2 дана зависи1О мость значения коэффициентов теплообмена от величины, угла подачи пульсирующей газовой струи.

Установка содержит резервуар 1, раслредели35 тельное устройство 2, трубу 3, снабженную теплообменной рубашкой 4, сопловую коробку 5 с кольцевой щелью 6, гидрозатвор 7 и резервуар 8.

Установка работает следующим образом.

Пример 1. Исходная жидкость вытекает из резервуара 1 и с помощью переливного распределительного устройства 2 стекает в виде пленки по внутренней поверхности трубы 3, снабженной теплообменной рубашкой 4. В ру15

Зо

3 69

Ф башку 4 подают нагревающую или охлаждающую жидкость. На пленку жидкости воздействует пульсирующая струя газа, выходящая иэ кольцевой щели 6 сопловой коробки 5 под углом 7 — 70 . Пульсация газовой струи создает ся пульсатором. Частота пульсаций зависит в основном от вязкости жидкости и может быть от 1 до 20Гц. для турбулизации жидкой пленки может быть использован инертный газ или тот гаэ, который удаляется из установки через распределительное устройство и может бьггь использован снова. Жидкость из трубы 3 проходит через гидрозатвор 7 и собирается в резервуаре 8. При необходимости жидкость из резервуара 8 может быть опять направлена в резервуар 1 дня повторной обработки.

На предлагаемой установке проводят реакцию взаимодействия монохлористой серы с изобугиленом, процесс абсорбции углекислого газа водной пленкой, процесс охлаждения минерального масла.

Пример 2. Реакцию взаимодействия,монохлористой серы с изобутиленом проводят следующим образом.

Монохлористая сера гравитационно стекает по стенкам трубы (ппотность орошения

1 5 10 м /сек), изобутилен подают при выклю ченном пульсаторе со скоростью 0,2 — 0,3 м/сек противо током.

Температура газа равна начальной температуре жидкости. Реакция экзотермическая. Степень превращения монохлористой серы в дисульфид хлорид (ДСХ) составляет 22%. Температура жид кости поднялась на 7 С при охлаждении стенки трубы водой с температурой 18 — 20 С. Коэффи.циент теплоотдачи составляет 680 ват/м град.

П ри мер 3. При тех же расходных показателях монохлористой серы, иэобутилена и охлаждающей воды, описанных в примере 1, гаэ подается противотоком с частотой пульсаций

12 Гц и амплитудой 8 мм.: .

Степень превращения монохлористой серы в ДСХ составляет 28%. Температура жидкости поднимается на 8 С, Коэффициент теплоотдачи составляет 700 — 720 ват/м град.

Пример 4, Процесс взаимодействия монохлористой серы с изобутиленом проводят при тех же -расходных показателях реагентов, что и в примере 3. Изобутилен подают с такими же параметрами пульсаций.

Однако направление газовой струи по отношению к поверхности пленки изменяется в диапазоне 5 — 90 . Полученные значения степени превращения и коэффициента теплообмена (см. фиг. 2), где кривая I показывает зависимость значений коэффициентов теплообмена от величины угла подачи пульсирующей газовой струи;

2609 4 кривая II — зависимость значений степени превращения от величины угла.

Пример 5. Проводят абсорбцию углекисло. го газа водной пленкой. Плотность орошения

0,26 10 м /сек. Скорость газа 0,2 м/сек, температура 20 С. Параметры пульсации те же, что и в примере 3. Направления газовой струи по отношению к поверхности пленки изменяют в диапазоне 5 — 90 .

При м е р 6. Процесс охлаждения масла проводят следующим образом.

Масло МС вЂ” 20П с начальной температурой 80 С при пленочном режиме пропускали по трубе с внешней рубашкой, в которой циркулирует вода с температурой 20 С. Плотность орошения

0,01 м /сек. Пульсирующую струю воздуха с температурой 70 — 80 С направляют на пленку масла под различными углами.

Приведенные данные показывают, что эффект интенсификации тепло- и массообмена в процессах по примерам 4 и 5 заметен в пределах угла наклона пульсирующей газовой струи

7 — 50 в процессе по примеру 6 — при 15 — 70 .

Под действием газовой струи íà поверхности жидкой пленки, текущей вдоль поверхности теплообмена, образуются волны. Изменяя частоту пульсации газа, можно менять длину волны, и путем изменения угла наклона газовой струи к поверхности жидкой пленки в указанных пределах можно изменять амплитуду и конфигурацию волны, турбулиэируя таким образом орошающую пленку. Установлено, что при этом поверхность жидкой пленки увеличивается на 70-90% как при ламинарном, так и при турбулентном режиме, и происходит интенсивное перемешивание жидкости, что приводит к интенсификации теплообмена между поверхностью и омывающей ее жидкостью, а также массообмена между жидкостью и газом.

Формула изобретения

Способ проведения тепломассообмена между омывающей поверхность жидкостью и газом при течении жидкости в тонкой пленке путем воздействия на пленку пульсирующей газовой струей, направленной под углом, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет возникновения обратных токов в пленке, газовую струю направляют под углом 7 — 70 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Городецкий М. Я., Олевский В. М, и др.

Химическая промышленность, 1965, Р 11, с. 834 — 837.

2. Авторское свидетельство СССР N 278629,. кл. В 01 О 3/28, 1967.

1200

g ФО

И

0 15 .л7 ФХ бО 7т ЯО

9гол подачи пульсирующей галкой cmpyv

Фиг.2

Составитель С. Баранова

ТехРед И.Асталош КоРРектоР М Пожо

Редактор Т. Шагова

Заказ 6318/25

Cs о

Ъ

-г

Ъ

4 с

Тираж 877 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Я00 5

Ид ф

7Ф ф

Ц р е

550 5

- .г

ФО