Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»>980791 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01 06.81 (21) 3292963/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

В 01 D 53/20

Гасударственный кемитет

СССР (53) УДК 66.074. .513 (088.8) Опубликовано 15.12.82. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 25.12.82 пю лелем нзееретеннй н еткрытнй (72) Авторы изобретения

А. В. Стыценко, В. Н. Тыминский, Ю. А. Слачин

А. Б. Тютюнников, В. А. Новиков и Г. (7I ) Заявитель (54) РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ

АППАРАТОВ

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых в качестве контактных устройств в колонных тепломассообменных аппаратах, в которых пленка жидкости контактирует с восходящим потоком пара (газа).

Известна регулярная насадка (насадка

Зульцер), выполненная в виде пакетов, составленных из вертикально расположенных листов с наклонными к вертикальной оси гофрами, имеющими в поперечном сечении профиль равнобедренного треугольника. В насадке такого типа жидкостная пленка стекает по поверхности зубчатой (остроконечной) формы, контактируя с движущимся по системе треугольных каналов потоком пара (1).

Недостаток этой насадки — снижение активности гидродинамического режима при движении контактирующих фаз в угловых зонах (при вершинах) треугольных гофр.

Так, при передвижении через вершины треугольных гофр пленка жидкости должна резко изменить направление движения относительно вертикальной оси, т. е. преодолеть капиллярный потенциал перетекания

26 соэв

hp= где 6 — поверхностное натяжение жидкости;

9 — краевой угол смачивания; г -эквивалентный радиус изгиба плен ки при перетекании через вершины треугольных гофр.

Многие жидкости, особенно полярные со значительным поверхностным натяжением, не перетекают через вершины треугольных гофр, а стекают вдоль плоских граней гофр к стенкам колонного аппарата. Поэтому поверхность такой насадки неполностью смочена жидкостью, что снижает активную поверхность контакта фаз и, соответственно, интенсивность тепломассообмена. Такое явление особенно характерно для насадок из полимерных материалов, поверхность кото2в рых плохо смачивается жидкостью. Кроме того, при вершинах треугольных гофр заметно снижается гидродинамическая активность движения потока пара, так как к этой зоне примыкают ламинарные слои пара, в кото980791 рых скорость тепломассообмена существенно ниже, чем в ряде парового потока. Это также снижает общую эффективность насадки. Кроме того, профилирование треугольных гофр недостаточно технологично, так как при вершинах гофр часто образуются трещины и обрывы коиструкционного материала.

Известна насадка, выполненная в виде пакетов, составленных из параллельных, вертикально расположенных листов с наклонными к вертикальной оси гофрами. профиль которых образован расположенными под углом друг к другу плоскостями и сопрягающей их поверхностью эллиптической формы.

Указанный профиль гофр создает более интенсивный режим движения жидкостной пленки и потока пара, в зонах, примыкающих к вершинам гофр, по сравнению с гофрами треугольной формы (2).

Однако после перетекания скругленной вершины дальнейшему равномерному передвижению пленки по выпуклой поверхности гофр препятствует капиллярный потенциал перетекания, что приводит к такому же нежелательному перемещению жидкости вдоль оси наклонных гофр, как и при перетекании пленки через вершины треугольных гофр.

Помимо этого, выполнение гофр по такому профилю не способствует максимальной интенсификации тепломассопереноса в паровой фазе, так как после точек сопряжения выступов и впадин в направлении к вершинам гофр существенно снижается поперечное сечение каналов, что препятствует про- З0 никновению турбулентных пульсаций в ламинарные слои пара, примыкающие к стенкам в зонах вершин гофр.

Недостатком такой конструкции насадки является также наличие местных гидравлических сопротивлений при прохождении струй пара в пристенной зоне, что увеличивает общее гидравлическое сопротивление этих насадок, особенно в колоннах небольшого диаметра.

Цель изобретения — улучшение гидроди- 4g намических и массообменных характеристик насадки.

Поставленная цель достигается тем, что в насадке, выполненной в виде пакетов, набранных из параллельных, вертикально расположенных листов с наклонными гофрами, 4> профиль которых образован расположенными под углом одна к другой плоскостями и сопрягающими эти плоскости поверхностью эллиптической формы, большая ось эллиптической поверхности, сопрягающей плос50 кости гофр, расположена вдоль направления гофрировки листов, а величины угла между плоскостями гофр в их поперечном сечении и угла наклона q гофр к вертикали определяются по формуле:

Крайние листа пакета вь1иолнены р гофрами, парал IP.;IhHh! !I H !3opTHK3, .hlI0Vi OCH.

Листы имеют прорези или отверстия, выполненные коническими, при этом в смежных по вертикали и горизонтали рядах отверстия или прорези имеют обратную конусность.

Н3 фиг. 1 схематично изображена конструкция предлагаемой насадки; на фиг. 2-лист пакета; на фиг. 3 — разрез Л Л на фиг. 2; на фиг. 4 — часть листа; на фи.-. 5— лист пакета с отверстиями.

Угол наклона гофр к вертикали — ч. Угол меж.1у плоскостями в 110llcpcчном сечении гофр, 3Ь и c(l - — 11лоские участки гофр, вес -- эллиптический участок гофр, (юльшая ось которого расположеll3 вдоль il3правления гофрировки листов.

Насадка содержит листы 1, лисfh; 2 с гофрами, параллельными верт:1кальной оси.

Отверстия или прорези выполнены с ко1 ическим по толщине конструкционного материала поперечным сечением, причем в смежных по вертикали и горизонтали ряд3х прорези 3 и 4 или отверстия 5 и 6 имеют о6ратную конусность. При течении жидкости по такой поверхности за счет различия радиусов кривизны менисков в суженной или расширенной частях обеспечивается автоматическое всасывание жидкости в конические прорези или отверстия 13 счет капиллярного напора

Ьр =+6 cos 6 — ——

1К г, r

В соответствии с ypavHPHHP независимо от природы орошающсй жидкости и конструкционного материала Ilp(iHcxo;i,ит хорошее смачивание и двусторонняя проницаемость гофрированных листов по жидкости, что обспечивает высокое качество распределения жидкостной пленки по всей поверхности насадки даже при малых плотностяx орошения.

Металлические листы, обладаюи(ие хорошей механической прочностью, целесообразно перфорировать прорезями, а полимерные листы с меньшей прочностью — — отверстиями различной формы.

Пример работы предлагаемой насадки.

С помощью оросительного устройства (на фиг. 1, 2 не показано) на гофрированные листы насадки поступает жидкость, которая в виде пленки равномерно перераспределяется по поверхности листов насадки. Стекающая пленка контактирует с восходящим по системе пересекающихся каналов потоком пара. В пристенной зоне струи пара движутся по вертикальным каналам, что исключает возникновение местных сопротивлений.

Благодаря рационально выбранным структурно-геометрическим параметрам насадки и конструкционного материала достигается высокое качество распределения жидкостной пленки по поверхности насадки и .хоро980791

ctg q

arctic

sin. arctic (90 - ) юли

lap (газ,/

Фиг. 1

Составитель А. Сондор

Редактор И. Касарда Техред И. Верес Корректор О, билак

Заказ 9539/8 Тираж 734 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 шее перемешивание потока пара в каналах насадки. Это обеспечивает высокие гидродинамические и массообменные характеристики предлагаемой насадки.

Формула изобретения

1. Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов, выполненная в виде пакетов, набранных из параллельных, вертикально расположенных листов с наклонными гофрами, профиль которых образован расположенными под углом одна к другой плоскостями и сопрягающей эти плоскости поверхностью эллиптической формы, отличающаяся тем, что, с целью улучшения гидродинамических и массообменных характеристик насадки, большая ось эллиптической поверхности, сопрягающей плоскости гофр, расположена вдоль направления гофрировки листов, а величины угла у между плоскостями гофр в их поперечном сечении и угла наклона су гофр к вертикали определяются формулой

2. Насадка по и. 1, отличающаяся тем, что крайние листы пакета выполнены с гофрами, параллельными вертикальной оси.

3. Насадка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что листы имеют прорези или отверстия, выполненные коническими, при этом в смежных по вертикали и горизонтали рядах отверстия или прорези имеют обратную конусность.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Швейцарии № 398503, кл. 12 а 519.

2. Авторское свидетельство СССР № 554880, кл. В 01 D 53/20, 1974.