Регулярная насадка для тепломассообменных колонн

 

РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛ (МАССООБ1 Е;ННЫХ КОЛОНН, включающая горизонтально блок, собранн из гофрированных лент, ребра которых расположены наклонно к оси колонны и противоположно направлены относительно смежных лент, при этом тангенс угла наклона ребер одной ленты равен отношению шага гофр к вшрине ленты, :отличаюш аяся тем, , с целью уменьшения гидравлического сопротивления, угол между ребрами смежных лент больше угла наклона ребер одной из лент на 30-55 . U3.f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОЭД

РЕСПУБЛИК ае <1гг

15гг В 01 D 53/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг./ (21) 2886711/23-26 (22) 20.02.80 (23) 08.04.80 (46) 07.09.81 Бюл.. Р 33 (72) В.И. Чернышев, В.А. Герцовский, В.И. Олевский, Л.В. Конвисар, В.И.Ниэяев, Н.А. Кочергин, В.А. Хмель, Л;О. Булошников, В.Н. Кузьменко, Р,3. Хитерер и И.И. Бельцер (53) 66.074.513(088.8) (56) I. Патент ФРГ 9 1206856, 12 а,5, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

У 230777, кл. В 01 D 53/20, 1967. (54)(57) РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОИАССООБИЕННЫХ КОЛОНН, включающая горизонтальный блок, собранньй из гофрированных лент, ребра которых расположены наклонно к оси колонны и противоположно направлены относительно смежных лент, при этом тангенс угла наклона ребер одной ленты равен отношению mara гофр к ширине ленты, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения гидравлического сопротивления, угол между ребрами смежных лент больше угла наклона ребер одной из лент на 30-55 о

4 8608

Изобретение относится к насадкам для тепломассообменных аппаратов, применяемых, в частности, в абсорбционных и ректификационных процессах, для обеспечения высокой эффективности тепломассопереноса при минимальном гидравлическом сопротивлении.

Известна регулярная насадка в виде горизонтального блока, собранного из двух смежных гладкой и гофриро- 1п ванной лент, намотанных по спирали вокруг втулок. Ребра гофрированной ленты расположены параллельно оси колонны (1) .

Расположение ребер в этой насадке приводит к провалу жидкости по каналам насадки, .что снижает эффективность тепломассообмена в насадке.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является регулярная насадка для тепломассообменных колонн, выполненная в виде горизонтальных блоков, собранных из участков двух смежных гофрированных лент, например, намотанных по 25 спирали вокруг втулки. Ребра гофров на смежных лентах наклонены к оси колонны в противоположные стороны.

Для обеспечения беспровального протекания жидкости по насадке тангенс угла наклона ребер гофров к оси колонны должен быть равным (или превышать) отношение шага гофров к ши.рине ленты $2J .

Основной недостаток такой насад- 55 ки заключается в сравнительно большом гидравлическом сопротивлении, приходящемся на единицу ее эффективности теппомассообмена. Другой недостаток насадки — в трудности ее мон- 4О тажа в колоннах больших диаметров и колоннах, работающих под давлением.

Изготовление этой насадки обязательно.требует втулки, которая перекрывает часть свободного сечения колонны. Чтобы вставить такую насадку на все сечение колонны в заданном мес-те, необходимо иметь на колонне фланцевое,соединение, что не всегда представляется .возможным, особенно в колоннах большого диаметра, работающих под давлением. Кроме того, блок насадки такого типа, намотанный в виде спирали большого диаметра, имеет весьма малую жесткость и, следова- 55 тельно, требует при установке колонны применения дополнительных элементов, обеспечивающих жесткость всей

37 2 конструкции. Обычно колонны больших размеров, работающие под давлением, имеют специальные люки, диаметром

400-600 мм, сквозь которые в колонну монтируются элементы контактных устройств. При использовании в таких случаях блока известной насадки, имеющего в поперечном сечении форму круга диаметром несколько меньшим, чем диаметр люка, не удается перекрыть одним слоем насадки более 607. поперечного сечения колонны. Намотка же гофрированных лент на втулке поперечного сечения другой формы (например, многоугольники, сегменты круга и др.) приводит к значительному искажению формы гофров и нарушению однородности поперечного сечения насадки в местах перегиба лент.

Целью изобретения является уменьшение гидравлического сопротивления.

Цель достигается в регулярной насадке, выполненной в виде горизонтального блока, собранного из гофрированных лент, ребра которых расположены наклонно к оси колонны и противоположно направлены относительно смежйых лент, при этом тангенс угла наклона ребер одной ленты равен отношению шага гофра к ширине ленты, угол между ребрами смежных лент больше уг ла наклона ребер одной из лент на

30-55

С целью удобства монтажа насадки в колонне блоки насадки могут. быть выполнены с различным поперечным сечением, например, в форме круга, многоугольника или части круга, составленных из одного или несколькихучастков двух смежных гофрированных лент.

На фиг. 1, 2, 3 и 4 представлены варианты выполнения блоков насадки в виде круга, четырехугольников, частей круга и шестиугольников и их расположение в колонне круглого сечения, в плане; на фиг. 5 — две смежные гофрированные ленты блока насадки, вид сбоку; на фиг. 6 — то же, в плане; на фиг. 7 — то же в аксонометрии, вид сбоку.

Каждый отдельный горизонтальный блок насадки может иметь в поперечном сечении форму круга I намотанного из двух смежных гофрированных лент 2, 3 вокруг втулки 4 (для колонн малого диаметра), четырехугольника 5 или 6, частей 7, 8, 9 круга, шестиугольника 10 и любые другие форз 860637 4 мы (например, многоугольник, части предотвращение капельного уноса жидэллипса и др.). Блок насадки соби- кости потоком газа при его движении рают или из одного участка двух смеж- от нижележащего к вышележащему блоку ных гофрированных лент, например,, насадки. намотанных вокруг круглой втулки . Исследование эффективности регу(блок 1 на фиг. 1), или из многих та- лярных насадок производили на полуких участков, соединенных друг с промьппленной ректнфикационной устадругом (позиции 5-10 на фиг. 2-4), новке ° Диаметр колонны составлял что позволяет выполнять блоки с по- 0,3 м. Разделялась смесь метанол-воперечным сечением любой формы. Блоки 1О да при атмосферном давлении. Концент-. укладывают в колонну горизонтально. рация метанола в исходной смеси изТолщина лент, иэ которых собирают менялась в опытах от 30 до 90 вес.X. . блоки может находиться в пределах В колонне устанавливали слой блоков

О,1 .1,0 мм, а ширина h лент 25- испытываемой регулярной насадки вы400 мм. Угол о при вершине гофра мо- 1S сотой L 1 м. В опытах определяли ж т быть равным 90, высота Ь гофра е о концентрацию метанола в паре на вхо5-50 мм, шаг m го@ров 5-50 мм. Гоф- де Y и выходе Y иэ колонны соотвх. ввцс. ры на двух смежных лентах 2,3 накло- ветственно, а также гидравлическое иены к оси колонны в противоположные сопротивление 4Р насадки. Эффективстороны. Благодаря такому расположе- 20 ность колонны рассчитывали по формунию гофров на двух смежных лентах 2, ле Н L/n, где Н вЂ” общая высота еди3 обеспечивается невозможность попа- ницы переноса Y э вцх дания гофров первой ленты 2 в гофры n - dY/(Y — Y) агав второй ленты 3, благодаря чему фик- Ys„— число единиц переноса, сируется расстояние между лентами. 25 Y и Y — равновесная и рабочая

Тангенс угла Р наклона ребер гофров концентрации метанола в паре. к оси колонны на первой ленте 2 ра- Испытывали блоки насадки высотой вен отношению шага ш гофров к ширине (с шириной ленты) h = 50 мм и h

m ленты. Угол II между ребрами гоф- 200 мм, высота Ъ гофра 10 мм, толров первой и второй смежных лент пре-Зб щина ленты 0,46 мм, шаг ш гофров вьапает угол Р на 30-55, преимущест- 20 мм, угол а при вершине гофра 90 венно на 40-50 Каждый блок насадки бып выполнен из

Насадка работает следующим обра-, двух смежных гофрированных лент, намотанных вокруг втулки по спирали

Жидкость, стекакицая в виде плен- 3S фиг. 1. Тангенс угла р наклона реки или отдельных струй по поверхнос- бер гофров на первой ленте во всех ти гофрированных лент 2, 3, входящих блоках бып равен отношению шага гофв блоки насадки 5-10 контактирует с ров к ширине ленты. Угол f между ребгазом (паром), двигающимся в прямо- рами первой и второй лент менялся нли противотоке к жидкости. Уменьше-,р от опыта к опыту и превыпал угол наине гидравлического сопротивления клона ребер на первой ленте на (p) ° насадки, приходящегося на единицу град.: 20; 22; 29; 31; 35; 40; 45;эффективности ее тепломассообмена, 47,5 50; 55; 60: 65; 70 (для блоков достигается тем, что тангенс угла с 11 50 мм) и на(-ф, град.; 20, наклона ребер гофров к оси колонны . 4S 30, 40, 50, 60, 70 (для блоков с h на первой ленте 2 равен отношению 200 мм). шага m гофров к ширине h ленты, а угол между ребрами гофров первой Из анализа полученных опытных дан и второй 3 смежных лент превыиает ных установили, что в интервале .угол р на 30-55, преимущественно на (11-p) 30-55 имеет место скачкооб40-50 . Вследствие полного перекры- разное уменьшение гидравлического сотня каналов заявленной насадки в го- противления насадки, приходящегося на ризонтальном сечении обеспечивается на единицу эффективности Р/и.

860837

s фирЗ

Составитель С .. Баранова

Редактор И. Иарголис Техред И.Иаргентал КорректорЕ. Рошко

Заказ 664) Тираж 65 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,- д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4