Тепломассообменный аппарат

 

Изобретение относится к тепломассообменной технике, а именно к аппаратам пленочного типа для противоточного взаимодействия газа (пара) с жидкостью. Изобретение может быть использ.рвано в химической, нефтехимической , нефтяной и других отраслях промышленности для проведения, тепломассообменных процессов: абсорбции. ректификации, контактного теплообмена и химических реакций. Целью изобретения является увеличение производительности и снижение засоряемости аппарата и его гидравлического сопротивления , улучшение массообменных характеристик аппарата без диспергирования жидкости и расширение вследствие этого области его применения. Аппарат состоит из корпуса со штуцерами ввода и вывода реагента, вертикальных зигзагообразных перегородок с расположенными между ними контактными устройствами. Отличительными признаками изобретения являются наличие у зигзагообразной перегородки цилиндрических поверхностей с радиусом ,12-0,6 Н, сопрягающих наклонные плоские участки, а струны установлены с-шагом. , где Н - высота ступени контакта, А - эмпиричес кий коэффициент 1,8-2,8; Р - периметр сечения струны. Верхняя ступень контакта выполнена усеченной на 1/3. 1 3, п. ф-лы, 2 ил., 2 табл. tg ИпаД 00 00 со 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ИО 4 В 01 D 3/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2!) 4041717/22-26 (22) 24.03.86 (46) 07.08.87. Бюл. Ь 29 (71) Государственный институт по проектированию и исследовательским работам в нефтяной промышленности

Гипровостокнефть" (72) Л.Г.Григорян, P.К.Каспарьянц, К.В.Кузин и С,П.Лесухин (53) 66 ° 015.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 218122, кл, В 01 D 53/20, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Р 394068, кл, В 01 D 53/18, 1980. (54) ТВПЛОМАССООБИВННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к тепломассообменной технике, а именно к аппаратам пленочного типа для противоточного взаимодействия газа (пара) с жидкостью. Изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтяной и других отраслях промышленности для проведения тепломассообменных процессов: .абсорбции, (l9) SU (ill 1 2 7 9 ректификации, контактного теплообмена и химических реакций. Целью изобретения является увеличение производительности и снижение засоряемости аппарата и его гидравлического сопротивления, улучшение массообменных характеристик аппарата без диспергирования жидкости и расширение вследствие этого области его применения.

Аппарат состоит из корпуса со штуцерами ввода и вывода реагента, вертикальных зигзагообразных перегородок с расположенными между ними контактными устройствами, Отличительными признаками изобретения являются наличие у зигзагообразной перегородки цилиндрических поверхностей с радиусом R=O 12-0,6 H сопрягающих наклонные плоские участки, а струны установлены с шагом. t=AP, где Н вЂ” высота ступени контакта, A — эмпирический коэффициент =1,8-2,8; P — периметр сечения струны. Верхняя ступень контакта выполнена усеченной на 1/3, 1 з.п. д -лы, 2 ил., 2 табл.

13278

Изобретение относится к тепломассообменной технике, а именно к аппаратам пленочного типа для противоточного взаимодействия газа (пара) с жид5 костью и может быть использовано в хи— мической, нефтехимической, нефтяной и других отраслях промышленности для гроведения тепломассообменных процессов: абсорбции, ректификации, контакт-10 ного теплообмена и химических реакций.

Цель изобретения — увеличение производительности, снижение гидравлического сопротивления и засоряемости без 15 диспергирования жидкости. !

Зигзагообразные перегородки выполнены из наклонных плоских поверхностей, сопряженных цилиндрическими поверхностями с радиусом сопряжения

2=0,12-0,6 II контактные устройства выполнены в виде вертикальных струн, установленных с шагом t=AP а верхняя ступень контакта выполнена усе25 ченной на 1/3 (А — эмпирический коэффициент, равный 1,8 — 2,8; Р— периметр сечения струны; Н вЂ” высота ступени контакта).

На фиг. l представлен аппарат с усеченной на 1/3 верхней ступенью контакта и течение жидкостных потоков в нем, вертикальный разрез; на фиг. 2 — элемент внутреннего устройства аппарата в аксонометрии, Аппарат состоит из корпуса, шту- д5 церов ввода и вывода реагентов (не показаны) зигзагообразных перегородок 1 и струн 2, Зигзагообразные перегородки образуются сопряжением двух поверхностей: плоской 3 и цилиндри- 40 ческой 4. Струны располагаются межpó перегородками вертикально и плот-, но прилегают к цилиндрической поверхности.

Аппарат работает .следующим образом.

Жидко"ть, поступающую в аппарат, подают на верхнюю ступень контакта насадки в каждый канал, а именно на образующие его зигзагообразные пере- 5р городки. Слева от струнной перегородки в канал зигзага подается 2/3 при ходящейся на него жидкости. В точке соприкосновения зигзага со струнами. поток жидкости делится на две равные части. Справа от струнной перегородки в канал подается 1/3 жидкости. Таким образом, уже на второй ступени контакта жидкость разделена на три равные части, одна из которых течет по левой стороне канала, другая по струнам,а третья — по правой стороне канала. Таким образом, струны являются контактно-распределительными устройствами, Текущая по перегородкам пленка жидкости турбулизуется в точках сопряжения поверхностей вследствие изменения направления движения жидкости, в местах соприкосновения зигзагообразных перегородок со струнами за счет обтекания струн, При этом осуществляется постоянный частичный переток жидкости со стенок канала на струны и обратно., перемешивание пленок жидкости, текущих по соседним перегородкам.

Таким образом,, в аппарате достигается пленочное течение жидкости при высокой турбулентности внутри текущей пленки и постоянном обновлении ее поверхности.

Газ подается вниз аппарата и, поднимаясь по каналам, контактирует с постоянно обновляемой поверхностью жидкости, но нарушая ее пленочного течения.

В результате теоретических и экспериментальных исследований определены оптимальные соотношения между конструктивными элементами аппарата, Отношение радиуса сопряжения к высоте ступени контакта определено экспериментально и находится в пределах 0,12 (— (0,6, К

Верхняя граница соотношения определяется значением объемного коэффициента массопередачи. Данные эксперимента приведены в табл. 1, из которой следует, что увеличение отношения

R — выше 0,6 влечет за собой снижение коэффициента массопередачи на 20%, Нижняя граница соотношения определяется условиями срыва жидкости с зигзагообразной перегородки в местах ее поворота.

Данные эксперимента приведены в табл. 2, из которой видно, что при

R — ) 0,12 практически вся жидкость течет по поверхности зигзагообразных перегородок без срыва.

Объемный коэффициент массопередачи, 1/ч

159

152

129

122

112

Количествб срывающейся жидкости, 7.

86

81

72

44

97

R/Н

0,40

0 50

0,60

0,70

0,90

1 Ф 2.0

R/Н

0,01

0,03

0 05

0,08

0,1

0,12

3 13278

Таблица1

Таблица 2 го соотношения шага струн с периметром струны.

Эмпирический коэффициент А определяется для каждого конкретного случая, зависит от свойств обрабатываемой жидкости и от материала, из которого изготовлены струны и зигзагообразные перегородки, и равен тантенсу угла наклона экспериментальной прямой, выражающей зависимость эффективного шага ат ее периметра.

Таким образом, зависимость оптимального шага струн от их периметра дает возможность выбирать необходимый шаг струны исходя из максимального размера мехпримесей и избежать возможности засорения аппарата, увеличить срок его безремонтной работы, не ухудшив его массообменных характеристик.

В предлагаемом аппарате поверхность пленочного течения жидкости в два раза выше, чем в известном за счет использования обеих сторон зигзагообразных перегородок, а следовательно, выше и эффективность массообмена.

Улучшение за счет сглаживания острых углов гидродинамические характеристики канала и, следовательно, понижено его гидравлическое сопротивление, 0,15

0,20

Г

При — (0,12 резко увеличивается доля жидкости, срывающейся с перего- 40 родки.

Экспериментальные исследования проводились при различном отношении

R 3 — при плотности орошения 200-250 нм /м °

Н 45

Шаг струн t определяется по формуле t=A P, где P — периметр струны, А — эмпирический коэффициент, равный

1,8-2,8.

Равномерное распределение жидкос- 50 ти в аппарате положительным образом влияет на эффективность массообмена.

Для равномерного распределения жидкости по аппарату необходимо, в частности, равномерное ее распределение внутри канала, т.е. между зигзагообразными перегородками и струнами.

Оптимальное распределение жидкости достигается при выполнении указанноКроме того, в аппарате жидкость, текущая по контактному устройству в виде струн (а не решетки), не перекрывает полностью сечение аппарата, а следовательно, не происходит срыв капель жидкости и орошение сорванными каплями поверхности зигзагообразных перегородок.

Такой режим работы более устойчив к образованию пены и при работе на пенящихся жидкостях позволяет достичь большей производительности без захлебывания аппарата и при невысоком гидравлическом сопротивлении.

Формул а изобретения

1. Тепломассообменный аппарат, состоящий из корпуса со штуцерами ввода и вывода реагентов, вертикальных зигзагообразных перегородок с расположенными между ними контактными устройствами, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности аппарата, снижения его гидравлического сопротивления и засо1327897

Корректор A.Òÿñêî

Заказ 3419/5

Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ряемости без диспергирования жидкости, зигзагообразные перегородки выполнены иэ наклонных плоских поверхностей, сопряженных цилиндрическими поверхностями с радиусом сопряжения

К=0,12-0,6 Н, а контактные устройства выполнены в виде вертикальных

Составитель А.Сондор

Редактор Е.Папп Техред Л.Сердюкова струн, установленных с шагом t=AP, где А — эмпирический коэффициент, равный 1,8-2,8; P — периметр сечения струны; Н вЂ” вы-ота ступени контакта, 2. Аппарат по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что верхняя ступень контакта выполнена усеченной на 1/3.