Тепломассообменный аппарат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

k АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВХ (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 691141 (22) Заявлено 26.09.79 (21) 2819450)23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 23.08.81. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 03.09.81 (51) М.К .

В 01 D 3/30

Гооударстеенный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.015. .23.05 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. П. Рябченко и П. П. Любченков

Краснодарский политехнический институт (71) Заявитель (54) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫИ" АППАРАТ

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для переработки засоренных жидкостей и может быть использовано в пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленностях.

Известна конструкция массообменного аппарата, состоящая из вертикального цилиндрического корпуса, внутри которого установлена несущая штанга с поэтажно закрепленными вихревыми (закручивающими) устройствами (1) .

Однако в такой конструкции нерацио- 1о нально используется внутренний объем аппарата, контакт фаз происходит только на периферии контактного объема, где происходит движение пленки жидкости, а через центральную часть аппарата наблюдается проскок газовой фазы. Все это снижает эффективность процесса массообмена.

По основному авт. св. № 691141 известен тепломассообменный аппарат, контактное устройство которого состоит из вертикального цилиндрического корпуса, внутри которого поэтажно установлены вихревые (закручивающие) устройства с усеченными конусами, снабженными окнами с ограничительными буртиками для прохода газовой фазы (2).

Недостатком известного аппарата является то, что при перетекании жидкости с вышележащего вихревого устройства на нижележащее через усеченный конус с окнами не исключено образование барботажного слоя (в нижней части конуса) и возникновение уноса или провала жидкости через вихревое устройство в зависимости от режима работы аппарата. Объясняется это тем, что потоки жидкости, стекающие с радиально противоположных сторон конуса в центр вихревого устройства, взаимно гасят свои радиальные составляющие скорости и увеличивают за счет этого осевую составляющую скорости, направленную вертикально вниз. При этом часть жидкости вводится на вихревую ступень против направления наклона лопаток вихревого устройства, т. е. в зависимости от скорости газовой фазы в нижнем сечении конуса возникает провал жидкости или ее барботаж и унос.

Цель изобретения — исключение возникновения уноса и провала жидкости в нижнем срезе конуса.

856482

Формула изобретения

Поставленная цель достигается за счет того, что нижняя часть усеченного конуса выполнена в виде отдельных полос, кромки которых снабжены ограничительными бортиками, а нижний край полос отогнут по направлению угла наклона лопаток завихрителя и расположен в горизонтальной плоскости.

Кроме того, нижний отогнутый край полос направлен по касательной к окружности нижнего среза усеченного конуса.

На фиг. 1 показано устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

В корпусе 1 аппарата закреплены вихревые устройства 2 газового потока, между которыми установлены усеченные конусы 3, снабженные окнами 4 для газовой фазы, по кромке которых установлены ограничительные бортики 5, предотвращающие перетекание жидкости через окна.

Окна 4 опущены до нижнего среза конуса 3 и рассекают его боковую поверхность на отдельные полосы, которые в сочетании с бортиками 5 образуют направляющие желоба 6 и 7. Нижние края желобов снабжены горизонтальными пластинами 8 и 9, придающими стекающей жидкости горизонтальное направление движения. Между вихревыми устройствами 2 и корпусом 1 образован сливной зазор 10.

Направление нижних краев желобов 6 и 7 выбирается таким образом, чтобы стекающая по ним на завихрители жидкость направлялась по касательной к нижнему срезу конуса.

Для упрощения сборки и разборки аппарата все элементы контактного устройства крепятся на центральной несущей штанге 11.

Контактное устройство работает следующим образом.

Газовый поток подается снизу и, проходя через завихрители 2, приобретает общее винтовое движение. Жидкая фаза поступает с вышележащего контактного устройства через сливной зазор 10 в верхнюю часть усеченного конуса 3, направляется ограничительными бортиками 5 в желоба

6 и 7 и стекает по ним в центральную часть вихревых устройств 2. Горизонтальные пластины 8 и 9 преобразуют вертикальную составляющую скорости жидкости в горизонтальную. При этом жидкость направляется желобами 6 и 7 по касательной к окружности нижнего среза конуса 3, обеспечивая тем самым свою начальную скорость вращения при поступлении на вихревое устройство 2.

Далее жидкость захватывается газовым потоком, распыляется и приобретает вращательное движение. Возникают центробежные силы, которые отбрасывают капли к боковой стенке корпуса 1, образуя вращающуюся пленку жидкости. Последняя стекает через сливной зазор 10 на нижележа5

Зо

50 щую контактную ступень, где движение фаз повторяется.

Процесс массообмена протекает везде, где осуществляется контакт фаз.

Как видно из изложенного, в предлагаемом контактном устройстве при стекании жидкости с конуса 3 в центральную часть вихревых устройств 2 не образуется барботажного слоя, ведущего к возникновению уноса или проваливания жидкости через лопасти вихревых устройств 2. Объясняется это созданием оптимальных условий перетекания жидкости с одной контактной ступени на другую через конус 3.

В предлагаемой конструкции контактного устройства жидкость вводится на вихревой элемент с некоторой начальной окружной скоростью. При этом направление ее движения совпадает с направлением вращения газового потока и потоки жидкости, стекающие по желобам 6 и 7, не гасят друг друга, как в известном аппарате, поэтому здесь исключается возможность возникновения барботажного слоя и уноса жидкости.

Горизонтальные пластины 8 и 9 гасят осевую составляющую, что в сочетании с однона правленным вращательным движением жидкости и газа устраняет провал жидкости в центральной части вихревого устройства 2.

Таким образом, описанная конструкция контактного устройства обладает рядом преимуществ по сравнению с известной, так как она обеспечивает устойчивый режим работы за счет исключения провала и уноса жидкости в центральной части контактной ступени.

Ввод жидкости на вихревые устройства с начальной тангенциальной скоростью увеличивает общую скорость вращения жидкости, а следовательно увеличивается и сила удара капель жидкости о стенки корпуса. Последнее, как известно, влечет интенсификацию процесса массообмена.

Использование изобретения позволит расширить область применения тепломассообменного аппарата и увеличить диапазон рабочих нагрузок по газу и жидкости.

1. Тепломассообменный аппарат по авт. св. № 691141, отличающийся тем, что, с целью исключения уноса и провала жидкости в нижнем срезе конуса, нижняя часть усеченного конуса выполнена в виде отдельных полос, кромки которых снабжены ограничительными бортиками, а нижний край полос отогнут по направлению угла наклона лопаток завихрителя и расположен в горизонтальной плоскости.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что нижний отогнутый край полос направлен

856482

Фиг. /

«A — А

+ èã. 2

Составитель А. Сондор

Редактор Н. Егорова Техред А Бойкас Корректор М. Демчик

Заказ 7039/5 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 по касательной к окружности нижнего среза усеченного конуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 232189, кл. G12 F, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР № 691141, кл. В 01 D 3/30, 1977 (прототип) .