Насадка для тепломассообменных аппаратов

 

Изобретение относится к насадкам тепломассообменых аппаратов для систем газ(пар)-жидкость для проведения процессов абсорбции, десорбции, ректификации, увлажнения и осушки газов в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация процессов тепломассообмена за счет увеличения удельной поверхности и улучшения омываемости внутренних поверхностей и материалосбережений за счет снижения отходов материала при изготовлении насадки. Насадка содержит по два цилиндрических сектора 1 с зазором 2 с каждой стороны от соединяющей их перегородки 3. Секторы выполнены с отогнутыми навстречу одна другой кромками с образованием воронок 4 прямоугольного сечения, поверхности 5 которых сопряжены с цилиндрическими секторами по касательной, а горловины 6 направлены внутрь насадки к перегородке. Цилиндрические секторы, расположенные с одной стороны перегородки, выполнены так, что их оси параллельны между собой и плоскости перегородки. Цилиндрические секторы, поверхности воронок и перегородка могут быть выполнены перфорированными. Заготовка насадки имеет крестообразную форму, основание и лучи которой представляют собой одинаковые квадраты. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 151) 4 В 01 D 53/20 ..ЫЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениям и ОТКРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4328881/31 26 (22) 13.11.87 (46) 07,12.89. Бюл. У 45 (71) Горьковский политехнический институт (72) Л.А.Бахтин и В.М.Ульянов (53) 66.074.513(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И9 709144, кл, В 01 D 53/20, 1973.

Авторское свидетельство СССР

И 696654, кл. В 01 D 53/20, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1011207, кл. В 01 D 53/20, 1981. (54) HACAgKA ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ

АППАРАТОВ (57) Изобретение относится к насадкам тепломассообменных аппаратов для систем газ (пар) — жидкость для проведе2 ния процессов абсорбции, десорбции, ректпфикации, увлажнения и осушки газов в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности.

Целью изобретения является интенсификация процессов тепломассообмена за счет увеличения удельной поверхности и улучшения омываемости внутренних IIo верхностей и материалосбережений за счет снижения отходов материала при изготовлении насадки. Насадка содержит по два цилиндрический сектора 1 с зазором 2 с каждой стороны от соединяюшей их перегородки 3. Секторы выполнены с отогнутыми навстречу одна другой кромками с образованием воронок 4 прямоугольного сечения, поверхности 5 которых сопряжены .с цилиндрическими секторами по касательной, а

1526 784 ленности.

Целью изобретение является интенси-20 фикация процессов тепломассообмена эа счет увеличения удельной поверхности и улучшения омываемости внутренних поверхностей и материалосбережение.

На фиг. 1 изображена предлагаемая насадка, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид слева, на фиг. 3 — то же, вид сверху; на фиг. 4 — схема к расчету насадки, на фиг, 5 — насадка аксоно1 Откуда метрия. 30

Насадка содержит по два цилиндрических сектора 1 с зазором 2 с каждой стороны от соединяющей их перегородки 3. Оси размещенных по разные стороны от перегородки цилиндрических секторов расположены под прямым углом одна к другой. Насадка снабжена сужающимися воронками 4 прямоугольного сечения, поверхности 5 которьм conpяжены с цилиндрическими сектopами 40 по касательной, а горловины 6 направлены внутрь насадки к перегородке.

Цилиндрические секторы, расположенные

, с одной стороны перегородки, выполнены так, что их оси параллельны между 45 собой и плоскости перегородки.

Цилиндрические секторы, поверхности воронок и перегородка могут быть выполнены перфорированными.

Заготовка насадки имеет крестообразную форму, основание и лучи которой представляют собой одинаковые квадраты со стороной а ° При изготовлении таких заготовок из листа мето- Н о

R 180

) а о

eL

C2Rsin

9 (2) (3) — Н где Н

3 с а зом. горловины 6 направлены внутрь насадки к перегородке. Цилиндрические секторы, расположенные с одной стороны перегородки, выполнены так что их оси паФ

5 раллельны между собой и плоскости перегородки. Цилиндрические секторы, поИзобретение о гносится к насадкам тепломассообменных аппаратов для систем газ (пар) - жидкость, обеспечивающих проведение процессов адсорбции, десорбции, ректификации, увлажнения и осушки газа в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышдом штамповки отходы материала практически огсутствуют, что обеспечива55 ет материалосбережение, Насадка работает следующим обраверхности воронок и перегородка могут быть выполнены перфорированными. 3аготовка насадки имеет крестообразную форму, основание и лучи которой представляют собой одинаковые квадраты.

1 э.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Элементы насадки загружают в аппарат внавал и размещают на опорной решетке. Гаэ подают в аппарат под решетку. Жидкость подают на слой насадки сверху. Перемещаясь сверху вниз, жидкость омывает поверхность элементов насадки, контактирует с газом, движущимся противотоком. При этом между газом и жидкостью протекают процессы тепломассообмена.

Длина цилиндрического сектора, опирающегося на угол оС (фиг. 4) равна стороне а квадрата луча крестообразной заготовки.

Следовательно где R - радиус цилиндрического сектора.

Для удобства расчета насадок pasличного размера пользуются безраэмерными величинами, отнесенными к а и обозначенными соответствующими буквами с чертой над ними.

Длина хорды С (в безразмерной форме) определяется по известной формуле

С где С = — - а

R = а а 1.

Высота треугольника bed по теореме Пифагора равна

5 1526784

Углы сг, у и 8 согласно (фиг. 4) равны

I роцессов зависл г нс гол1.ко от 1исто геометрической ловерхнос ги, нс !I от

"смоченной ловерхносги, 01 с гелеки омываемости внутренних поверхносгей насадки. Смоченная лонер.слость с гео (» 90

2 (4) пень омываемос;и ".,IIóãðpííèh поверхло тей при прочих равных условиях з»cисят от конструкции элементов насадки.

В известной насадке используют способ улучшения смачиваемости (омываемости) ее внугренних поверхностей путем вырезания части ее поверхности, чго приводит к уменьшению удельной (7) Х = РЭ1а1Я; поверхности и увеличению отходов при изготовлении насадки. Срезы выполнены ьа сторонах цилиндрических секторов ло опну сторону перегородки (в одном полуцилинссре), поэ гn! g проницаемость жидкости внутрь насадки чере вырезы у = Rcosа (8) имеет место при определенном ее расположении (вырезами вгерх) .

В предлагаемой насадке используют

1:с соб улу: пения смачиваемости ее внутppHwix IIopeðõíoñI eé, конс грукция

1,оторой сн",бжена симмс. .тричн1 Iми относительно Ос ей насадки с .. жа1(атимис я в оВ = 2 (R+y); (10)

 — Н

Полученные по формулам (1)-(11) величины справедливы для любого типо- Зо размера насадок. Чтобы получить размеры для конкретного типоразмера насадки нужно соответствующие величшны (с чертой сверху) умножить на а.

В табл. 1 приведены безразмерные 3s параметры насадок, рассчитанные по формулам (1)-(11) позволяющие рассчитать любой типоразмер насадки при заданной стороне квадрата а лучей крестообразной заготовки, величине зазора 40 и выбранном угле о6, на который опирается цилиндрический сектор.

Данные табл. 1 показывают, что оптимальным диапазоном центральных углов цилиндрических секторов является 4 о4 = 160-180 . При ос (160 слишком мала глубина воронки д и ее пропуско ная способность. При Ы ) 180 глубина воронки черезмерно возрастает и уве. личивается неорошаемая наружная поверхность нижней воронки.

При изготовлении заготовки предлагаемой неперфорированной насадки отходы материала практически отсутствуют. При изготовлении заготовки иэвест- ной неперфорированной без косых срезов насадки отходы материала составляют 9,87..

;аочками прямо тольнс го сече1л1я, гор-ловины ее обращены нн1трь насадhи к лерегородке, ло кого»м жл скость затекает внутрь насадк1. практически лри любой ее ориента.ти в аппарате.

ЭтoT способ не сопрогожда .тся умен1.— шением удельной ловер;-ности и уиеличением отходов материала лри изгоговле1сии насадки.

Сравнительные характеристики предлагаемой и известной насадок лри одинаковых их г".бариrax, без перфорации, оллнаковьв: зазора-, I; =0,1 и равенс ве плошадей лсверхностей одной ворон ки предлагаемой насс1дкы и вырезов известной насад1си представлены в габл.2.

Из табл. 2 видно, что у предлагаемой насадки по сравнению с известной при отсутствии отходов материала при изготовлении удельная поверхность на

97 больше.

Причем приведенный пример предлагаемой насадки не является пределом.

Плошадь поверхностей воронок можно еще намного увеличить, регулируя соотношение ко.,ичества жидкости, попадающей внутрь насадки и стекающей ло наружным поверхностям.

1-8 Н (1) = arcsin-»- = arccos- - (5) 2С С

Зная угол 0, аходяг координагы центра цилинцрического сектора

Ширина Ш, высота В и глубина ворокки Ь определяются иэ выражений

Ш = 2R 1+cos(270 -Ы;8) + с1; (9) ь

Ин1енсинно< г1, гепломасс:ос.б-1е1 1 .ы

1526 784

15

Таблица 1

ХарвктерисПоказатели при ос град

1 (1 (l (1 Г E.

115 150 160 170 176 180 190 200 210 222

Й (/1 град

В э град к

Ш

Ъ K

0,4982 0,3820 0,3581 0,3370

0,7098 0,5848 0,5431 0,4984

32,38 37,58 39,64 42,08

64 38 52 58 49 64 47 08

0,4511 0,3034 0,2729 0,2468

0,2115 0,2321 0,2319 0,2295

1,0943 1,1572 1,1704 1,1805

1 ° 4195 1э 2282 1 11800 1 э 1331

О. 0000 О 0293 0 0469 О. 0681 й.

0,2728 0,2581

0,2744 О, 1724

58,62 69,04

43,62 48,04

0,1882 0,1919

0,1975 0,1726

1,1692 1,1324

0,9407 0,8613

0,1959 0,2583

0,3016 0,2865

0,3981 0,3404

48,50 52,89

43,50 42,89

0,2076 0,1950

0,2187 0,2100

1, 1879 1, 1830

1,0406 0,9927

О, 1222 О, 1560

0,3255

0,4700

43,76

45, 76

О, 2332

0,2271

1,1847

1,1053

О, 0827

0,3183

0,4503

44,98

44,98

0,2250

0,2252

1,1866

1, 0869

О, 0932

40 Таблица 2

Насадка дельная поерхность, м /м тходы матеиала, Х

5 23

-А - а

4 78

Л.— а

Пр едлагаеО мая

Известная 19, 2

Площадь косых вырезов в известном насадке составляет 247 от площади одного полуцилиндра и дальнейшее увеличение площади косых срезов вряд ли целесообразно.

Таким образом, в предлагаемой насадке улучшается смачиваемость внут" ренних поверхностей, степень их омываемостью жидкостью, увеличиваются удельная поверхность насадки и интенсивность процессов тепло- и массообмена и снижаются отходы материала при изготовлении насадки sa счет применения безотходной заготовки, что обеспечивает материалосбережение.

Формула изобретения

1. Насадка для тепломассообменных ур аппаратов, содержащая по два цилиндрических сектора с зазором с каждой стоооны от соединяющей их перегородки, в которой оси размещенных по разные стороны от перегородки цилиндрических секторов расположены под прямым углом одна к другой, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью интенсификации процессов тепломассообмена за счет увеличения удельной поверхности и улучшения омываемости внутренних поверхностей и материалосбережения, цилиндрические секторы выполнены с отогнутыми навстречу одна другой кромками с образованием воронок прямоугольного сечения горловины которых направлены к перегородке, а цилиндрические сектора, расположенные с одной стороны перегородки, выполнены с осями, параллельными между собой и плоскости перегородки.

2. Насадка по п. 1, отличающ а я с я тем, что цилиндрические секторы, поверхности воронок и перегородка выполнены перфорированными.

1526 784

Составитель А. Сондор

Редактор Н.Рогулич Техред Jl. Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 7435/10

Тираж 600

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

6,2 54 54

©uz f

ФигЗ

glitz.2