Способ проведения тепло-массообменных процессов в системах жидкость-газ

 

CoIo3 Советсинн

Социалистические

Республик

ОП ИСААКИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТО РСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iii 929135 (61) Донолнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 28.11, 80 (21) 3211300/23-26 (5l)M. Кл.. с присоединением заявки М (23)Приоритет

В 01 .D 3/28

Веуаерстеенньй квинтет

СССР ао делам наебретеннй н етерытнй

Опубликовано 23 . 05 . 82 . Бюллетень РЬ 1 9 (53) УДК бб. 015..23(088.8) Дата опубликования описания 23 . 0 . 82

В.К. Борисанов, В.С. Галустов и Г.Н. Абаев (72) Авторы изобретения (54) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫХ

ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ ЖИДКОСТЬ-ГАЗ лении 11).

Изобретение относится к технике проведения тепло-массообменных г,роцессов, таких как ректификация, абсорбция, десорбция-, конденсация, увлажнение, исгарительное охлаждение и т.п. Оно может найти применение в аппаратах химической, нефтехимической, пищевой, теплоэнергетической и других отраслей промышленности.

Известен способ осуществления тепло-массообменных процессов на поверхности пленки или капель распыленной жидкости фазы, образованных с помощью диспергирующих устройств.

Это объясняется тем, что аппараты, в которых реализуются указанные способы, сравнительно просты по конструкции, надежны в работе, удобны в обслуживании и при ремонте.

Согласно этому способу жидкой фазе сообщают некоторый напор и далее ее направляют на диспергирующее устройство, с помощью которого формируют пленки или поток капель жидкости, а газ подают в том же направНедостатком данного способа является низкая эффективность, связанная с неудовлетворительным развитием поверхности контакта, либо черезмерно высокие затраты энергии на об10 разование новой поверхности. Хорошо известно, что независимо от выбора метода диспергирования и конструкции диспергирующего устройства,увеличение удельной поверхности связано !

% с резким увеличением удельных затрат энергии на образование новой поверхности.

Известен также способ проведения

20 тепло-массообменных процессов в системах жидкость-газ, включающий сообщение жидкости избыточного давления, подачу ее на ударно-струйное распыливающее устройство, образова929135

Таблица 1 синый фиonqчи, тн

1200 51 6

0,26 1,05

3 ние жидкостной пленки и контакт ее с газом, Тепло-массообмен осуществляется на поверхности образовавшей пленки жидкости. Затраты энергии на образование поверхности контакта невелики, так как жидкость имеет небольшой напор (2).

Недостатком этого способа является весьма низкая эффективность процесса . Последнее объясняется тем, что газовый поток вытесняется к периферии пленки и рабочая поверхность контакта и без того низкая, .становится еще меньше.

Цель изобретения — повышение эффективности процессов за счет предварительного газонасыщения жидкости.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу проведения тепло-массообменных процессов в системах жидкость-газ, включающему сообщение жидкости избыточного давления, подачу ее на ударно-струйный распылитель для образования жидкостной пленки и контакт ее с газом, в поток жидкости перед распыливающим устройством вводят газ. в количестве 0,100,013 от массы жидкости.

На чертеже показана схема реализации способа.

Способ заключается в следующем. Жидкости насосом или за счет соответствующей установки напорной емкости сообщают избыточное давление

2-5 кПа в зависимости от заданного максимального диаметра пленки. Дальнейшее увеличение напора не целесообразно, так как связано со значительным ростом затрат энергии при малозаметном увеличении диаметра пленки. Далее жидкость направляют в газораспределительное устройство

1, где в нее вводят 0,10-0,010 вес.Ф газовой фазы и направляют на ударноструйный распылитель 2. Наличие в жидкой фазе пузырьков газа приводит к снижению эффективной вязкости жидкости, повышению поверхностной энергии и турбулизации пленки. В результате пленка не только на периферии, но и по всему радиусу перестает быть гладкой. На ее поверхности образуются заметные волны, возникают разрывы. Все это приводит к увеличению поверхности контакта и движению газа по всему сечению.

При этом эффективность процесса значительно возрастает. ф

Дальнейшее увеличение количества вводимого в поток жидкости пара не целесообразно, так как затраты энергии на это не компенсируют роста эффективности.

В качестве примеров, подтверждающих перспективность применения предлагаемого способа, были осуществлены два процесса: теплообмена

1р охлаждения .нагретого газа водой и массообмена - абсорбция водой углекислого газа из смеси с воздухом.

Пример I Проводилось изучение зависимости коэффициента теплопередачи от нагретого газа к жидкости с предварительным газонасыщением и без предварительного газонасыщения жидкости. Опыты проводились щ на аппарате из оргстекла диаметром

400 мм.

Вода из емкости насосом через ротаметр подавалась на ударноструйный распределитель жидкости.

2 В поток жидкости вводился газ (воздух) в количестве 0,10-0,01i от массы жидкости. Вытекая из распределителя, жидкость образовала пленку в виде зонта. Снизу в аппарат поступал щ подогретый воздух, расход воздуха замерялся по ротаметру. Нагретый воздух контактировал с .пленкой жидкости и выходил из аппарата. Замерялась температура воздуха и воды на входе и выходе из аппарата и влагосодержание воздуха на входе и выходе в аппарат.

Результаты опытов приведены в табл.1.

Для наглядности представлен относительный коэффициент теплопередачи, представляющий собой отношение коэффициента теплопередачи с предварительным газонасыщением жидкости к коэффициенту теплопередачи без предварительного газонасыщения жидкости.

Продолжение табл. 1

929135 6 тельным газонасыщением жидкости к коэффициенту - массопередачи без предварительного газонасыщения жидкости.

Табли ца 2

Относи" тельный коэффициент массопередачи

"отноС

Расход газовой фазы, кг/ч

Расход газа вводимого в

Расход

10 жидкой фазы, кг/ч

1,03 1,24

1;55 1,34

0 1

0,26 l,11

1,03 1,32 жидкость, кг/ч

1600 51,6

6,5 0 1

1400

1,81

0,26

1,55 1,44

1,03 3,68

30 гаъонасащ

К

О тнО с к

У

Бю гоъо наса щ где К„аоиас,ц — коэффициент теплоп™ередачи от газа к жидкости, в которую предварительно введен газ в количестве 0,10-0,013 от массы жидкости.

КБе3 гоьонась! - коэффициент теплопередачи от газа к жидкости без предварительного газонасыщения жидкости.

Пример 2. Проводилось изу" чение зависимости коэффициента массопередачи от газа к жидкости с предварительным газонасыщением. Опыты проводились на установке, описанной выше, с помощью углекислого газа, который вводился в поток воздуха в количествах 0,3 м /ч (расход контролировался по ротаметру). Замерялась концентрация СО в воздухе на входе и выходе из аппарата, по которым рассчитывался коэффициент массопередачи.

Результаты опытов приведены в табл. 2.

Для наглядности представлен относительный коэффициент массопередачи, представляющий собой отношение коэффициента массопередачи с предвариТаким образом, применение предлагаемого способа, как это следует иэ приведенного описания и примеров реализации, позволит значительно повысить эффективность осуществляемых тепло-массообменных процессов, формула изобретения

Способ проведения тепло-массообменных процессов в системах жидкость-газ, включающий сообщение жидкости избыточного давления, подачу ее на ударно-струйное распыливающее устройство, образование

40 жидкостной пленки и контакт ее с газом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процессов за счет предварительного газонасыщения жидкости, в поток

45 жидкости перед распыливающим устройством вводят газ в количестве

0,10-0,014 от массы жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 351558, кл. 8 01 D 3/28, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР и 366867, кл. 8 01 D 3/28, 1970.

929 35 (1Ъ Е

Заказ 3347/6 м °

1 а Е Ф

Составитель Г. Урусова

Редактор В. Иванова Техред M. Рейвес Корректор В. Синицкая

Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4