Тепломассообменный аппарат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р >946621 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 210780 (21) 2959238/23-26 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Опубликовано 300 782, Бюллетень ¹ 28 1 М К з

В 01 0 53/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК66. 074. . 513 (088. 8) Дата опубликования описания 300782

В.С.Леонтьев, H.Ï.Tðåòüÿêoâ и И.Ф.Ии алев т; с, 1r (Специальное конструкторско-технолог ескофтфюро "Те .тнолс г"

Ленинградского ордена Октябрьской P ий-"й) 1Орде н а

Трудового Красного Знамени технологического и ы таа им.Ленсовета

«Р (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) TEIIJIQMACCOOBMEHHEN АППАРАТ

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для сис темы газ (пар ) — жидкость и может найти применение в химической, нефтехииической и других отраслях пролышленности.

Известен TPïëoìàññîoáìåíííé аппарат, включающий корпус; патрубки ввода и вывода фаз, насадку, выполненную в виде блоков, имеющих вертикальные каналы, и в каждый канал насад- . ки помещен пакет иэ сетчатых элементов 1.1).

При этом жидкость изменяет свое направление на горизонтальное,подхватывается восходящим потоком газа и дополнительно диспергируется. В зоне сетчатых элементов наблюдается как пленочное, так и струйное течение жидкости: у кромок элементов происходит диспергирование жидкости и соударение капель и струй, однако это не приводит к возникновении в объеме насадки динамичного слоя газожидкостной смеси. CcHQBHblM режимом течения хидкости остается всетаки плен эчный как в каналах между сетчатыми элементами, так и в зоне расположения .лементов.

Известен также тепломассообмен ный аппарат, включающий корпус, патрубки ввода и вывода Фаз, опорную решетку, блочную насадку, состоящую из секций, образующих вертикальные каналы 2 ).

Недостатками известного устройства являются низкая эффективность процессов массообмена, недостаточно равномерное распределение жидкости по сечению каналов.и возможность проскока части газа через насадку беэ взаимодействия с жидкостью, Указанные недостатки обусловлены тем, что вследствие выполнения каналов по высоте без резкого изменения форма и площади поперечного сечения жидкость стекает по стенкам каналов в виде пленки, межфазная поверхность слабо турбулиэована и определяется практически поверхностью каналов.

Цель изобретения — интенсификация процессов тепломассообмена за счет создания в каналах высокотурбулиэованного газо:кидкостного слоя.

Указанная цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, включающеи корпус, патрубки ввода

946621 и вывода фаз, опорную решетку, блочную насадку, состоя ую из секций, образующих вертикальные каналы, в нижней части каждой секции выполнено окно с отношением площади окна к площади сечения канала 0,3- S

0,7.

Целесообразно каждую секцив снабжать пакетом сетчатых элементов, размещенных над окном.

Сетчатые элементы можно выполнить в виде голос, расположенных горизонтально и размещенных по высоте одна относительно другой в шахматном порядке, Целесообразно, чтобы в пакете соседние по высоте ряды полос были попопарно развернуты друг относительно друга в горизонтальной плоскости на 90, Благодаря тому, что у основания блоков каждый канал имеет профилированное окно с отношением площади окна к площади сечения канала 0,3-0,7, пленка жидкости, стекающая по стенкам канала, изменяет у его оснбвания награвление движения на горизонтальное, подхватывается восходящим потоком газа, диспергируется, тесно перемешивается с газом и в канале образуется высокотурбулизованная газожидкостная смесь ñ развитой, пос- 30

° тоянно обновляющейся межфазной по.верхностьв,.что значительно интенсифицирует процессы тепломассообмена.

При отношении глощади окна и пло- 35 щади сечения канала ) 0,7 диапазон устойчивой работы аппарата и интенсивном режиме суживается эа счет возрастания скорости газового потока, при которой начинает образовывать- 4g ся высокотурбулизованная газожидкостная смесь. При отношении площади окна к площади сечения канала с 0,3 возрастает собственное (при отсутствии орошения> гидравдическое сопро.тивление аппарата и понижаются допустимые нагрузки по газу вследствие захлебывания насадки.

Выбор отношения площади окна к площади сечения канала 0,3 <0,7 обусловлен тем, что при этих значениях слой динамической газожидкостной смеси образуется в каналах в довольно широком диапазоне газожидкостных нагрузок.

Если же выполнить профилированное окно с f70,7, то образования слоя газожидкостной смеси не наблюдается даже при скоростях газа 4ч =3,5-4,5 м/с: жидкость в плоскости окна интенсивно дробится на капли, кото- 60 рые выносятся из канала восходящим потоком газа.

При 1<0,3 при некоторой критической скорости газа практически одновременно с началом образования слоя 45 газояидкостной смеси происходит захлебывание канала.

В таблице представлены экспериментальные данные по работе насадки с профилированными окнами с различным отношением площади окна к площади сечения канала (сечение канала 100х100 мм, высота канала 0,5 м).

Как уже отмечалось, образование динамичного слоя газожидкостной смеси значительно интенсифицирует массообмен. Помещение пакета иэ сетчатых элементов в каждый канал блока способствует усилению турбулизации потоков, улучшает структуру газонидкостной смеси, увеличивает удерживающую способность насадки.

Выполнение сетчатых элементов в виде полос, расположенных горизонтально и размещенных по высоте в шахматном порядке, позволяет при малом собственном гидравлическом сопротивлении пакета (1Q0 Па/м ) и простоте конструкции устранить проскок крупных газовых агрегатов без взаимодействия с жидкостьв, что особенно важно в процессах очистки промышленных газовых-выбросов. Кроме того, жидкость, находящаяся в канале, на полосах дополнительно диспергируется восходящим готоком газа, что, в свою очередь, увеличивает поверхность контакта фаз. Благодаря повороту полос сетки в пакете на о

20-60 к горизонту и развороту смежных по высоте рядов (совокупности рядов ) полос друг относительно друга в горизонтальной глоскости на 90 улучшается перераспределение потоков жидкости и газа по сечению канала, так как при этом в целом по каналу устраняется какое-либо предпочтительное направление тока жидкости в радиальном направлении.

На фиг.1 показан аппарат с насадкой, разрез; на фиг.2 — элемент блока насадки беэ пакета из сетчатых элементов; на фиг.3 — то же, с паке том из сетчатых полос (крепление полос в пакете показано условно)..

Аппарат содержит корпус.1, штуцер подвода 2 и отвода 3 жидкости, штуцер подвода 4 и отвода 5 газа, опорную решетку 6, блоки насадки 7 с профилированным окном 8, пакеты из сетчатых элементов 9.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость подается в верхнюв часть аппарата, газ — в нижнюю. Жидкость распределяется по сеченив аппарата оросителем и попадает в каналы верхнего блока насадки. Стекая,по стенкам каналов, у их основания жидкость благодаря наличию профилированного окна изменяет направление движения на горизонтальное, подхватывается восходящим потоком газа, диспергиру946621

15

Отношение площади окна, к площади сечения канала

Плотность орошения

Ч м /м.- ч

Скорость газа на полное се-. чение канала и, и/с

Гидравлическое сопротивление канала, hP, rTa

Гримечания

Слоя газожидкостной смеси нет

1,0

0,3

1200

1,36

0,3.

30, 1800

1,92

1,36

Слоя не т

То же

0,7

1,92

2,3610

25

2;72

Слой есть

То же

230

3,04

3,33

3,60

4,08

320

° I

330

400

То же

4,3

4,51

440

0,7

Слоя нет

2000

1,0

1,36

0,25 ется, насыщается пузырьками газа и в канапе образуется высокотурбулиэованная газожидкостная смесь с развитой, постоянно обновляющейся межфазной поверхностью; часть жидкости проваливается в каналы нижележащего блока и процесс повторяется.

В аппарате предусматривается помещение в каждый канал блока пакета иэ сетчатых элементов, благодаря чему улучшается структура газожидкостной смеси, увеличивается удерживающая способность насадки, кроме того, жидкость, находящаяся в канале на сетчатых элементах, дополнительно диспергируется восходящим потоком газа, что, в свою, очередь, увеличивает поверхность контакта фаз и интенсифицирует массообмен.

Использование предлагаемого ап-. парата по сравнению с известным устройством обеспечивает увеличение эффективности массообмена в 2-3 раза (массообмен исследовался на примере десорбции СО из воды воздухом).

Использование пакетов из сетчатых элементов способствует снижению доли.газа, проскакивающего насадку без взаимодействия с жидкостью, что особенно важно в процессах очистки промышленных газов выбросов.

Вредлагаеьый аппарат может быть применен в различных производствах химической технологии для процессов обмена в системе газ (пар - жидкость в тех случаях, когда требуется высокая интенсивность процесса при умеренном гидравлическом сопротивлении.

В канале образуется слой газожидкост ной смеси

Наблюдается захлебывание канала

В канале образуется слой газожидкостной смеси

Слой есть, унос жидкости составляет 3%

Наблюдается интенсивный унос жидкости из канала (.7 10% ) В канале образуется слой гаэожидкостной смеси и одновременно наблюдается захлебывание канала

946621

Продолжение таблицы

Отношение площади окна к площади сечения канала

Скорость газа на полное сечение канала

w,м/с

Плотность орошения

q Q м /м ° ч

Гидравлическое сопротивление канала, ьР, Па

Примечание

0,8

5.10

Слоя нет

То же

18

25 г- и

СЛоя - нет, интенсивный унос жидкости из канала (10%) 60

Формула изобретения

1,36

1,92

2,36

2,72

3,04

3,33

3,60

4,08

4,30

4,51

4,71

1. Тепломассообменный аппарат, включающИй корпус, патрубки ввода и вывода фаз, опорную решетку, блочную насадку, состоящую иэ секций, образующих вертикальные каналы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процессов тепломассообмена за счет создания в каналах высокотурбулизованного газожидкостного слоя, в нижней части 49 каждой секции выполнено окно с отношением площади окна к площади сечения канала 0,3-0,7.

2. Лппарат по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что.каждая секция 4 снабжена пакетом сетчатых элементов, размещенных над окном.

3. Лппарат по пп.1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что сетчатые элементы выполнены в виде полос, расположенных горизонтально и размещенных по высоте одна относительно другой в шахматном порядке.

4. Лппарат ro пп.1-3, о т л и— .ч а ю щ и и с я тем, что в пакете соседние по высоте ряды полос попарно развернуты друг относительно друга в горизонтальной плоскости íà 90 .

Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе

1. Лвторское свидетельство СССР

Р 598627, кл. Б 01 0 53/20, 1976.

2. Рамм В.М. Лбсорбция газов.

М., "Химия", 1976, с.314.

Тепломассообменный аппарат Тепломассообменный аппарат Тепломассообменный аппарат Тепломассообменный аппарат Тепломассообменный аппарат Тепломассообменный аппарат 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике, а более конкретно к вспомогательным системам парогенерирующей установки атомной электростанции, а также может быть использовано в выпарных установках для упаривания перегретых солесодержащих жидкостей в металлургической, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к способу получения раствора и, в частности к способу получения раствора целлюлозы в N-оксиде третичного амина

Изобретение относится к ионной технологии и может быть использовано в медицине, машиностроении, на транспорте, в том числе речном и морском, в автомобильной промышленности, сельском хозяйстве, авиации, космической технике, металлургии, энергетике

Изобретение относится к способу извлечения твердых остатков, находящихся в суспензии или в растворе текучей среды, которая включает в себя быстроиспаряющиеся компоненты, в частности воду

Изобретение относится к высокодисперсному сыпучему анионному поверхностно-активному веществу для моющих и/или очистительных средств, которое имеет микропористую структуру без пылеобразующих долей, причем его насыпная плотность составляет минимум 150 г/л, а содержание в нем остаточной воды - максимум 20 мас

Изобретение относится к оборудованию для выпаривания жидкости и может быть использовано в сахарной и других отраслях промышленности

Изобретение относится к производству оборудования для химической, пищевой, медицинской и биотехнологий, в частности вакуум-выпарных установок
Наверх