Регуляторная пластинчатая насадка

 

с с

<и> 440147

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 18.12.72 (21) 1858431/23-26 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.08.74. Б|оллетепь № 31

Дата опубликования описания 29.01.75 (51) М. Кл. В Old 53!20

Гооударетеенные комитет

Совета Министров СССР по делам нзооретеиий и открытии (53) УДК 66.015.23.05 (088.8) (72) Автор изобретения

A. С. Марценюк

Киевский технологический институт пищевой промышленности (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯРНАЯ ПЛАСТИНЧАТАЯ НАСАДКА

Изобретение относится к конструкциям контактных устройств тепло-массообменных аппаратов.

Известна регулярная пластинчатая насадка с отверстиями, расположенными в шахматном порядке

Испытайия этой насадки с выштампованными прямоугольными отверстиями размером

22Х6 мм, расположенными в шахматном порядке на расстоянии 5 мм друг от друга по горизонтали и 10 мм по вертикали показали, что конструкция насадки может быть улучшена путем изменения конфигурации отверстий.

Однако при низких нагрузках по жидкости и низких скоростях движущегося противотоком газа жидкость обтекает отверстия и течет только tto телу пластины, в то время как для интенсивного обновления контактирующих поверхностей желательно, чтобы жидкость собиралась в капли и капала с верхних кромок отверстий на нижние. Кроме того при повышенных скоростях газа (порядка 3,5 — 5 м/сек) значительная часть жидкости обтекает отверстия даже при больших плотностях орошения; меньшая же часть жидкости стекает по отверстиям в виде капель и струй — в зависимости от нагрузок по жидкости и газу; при всех скоростях газа, а также при однофазном течении жидкости отдельные капли и сгруи жидкости по мере стекания собираются в более крупныс струи.

Цель изобретения — интенсификация массообмена на перфорированных пластинчатых насадках путем создания отверстий такой конфигурации, которая препятствует ухудшению равномерности орошения пластин насадки по мере стекания жидкости и создает условия для непрерывного интенсивного обновления контактирующей поверхности жидкости.

Для этого верхняя и нижняя кромки распо10 ложенных горизонтально прямоугольных отверстий имеют зубчатую форму. Зубья верхней кромки отверстий образованы с помощью направленных вверх прорезей. Отношение высоты зубьев к ширине прорезей между зубья15 ми равно примерно двум. В нижней кромке отверстия имеют зубья, расположенные по осям зубьев или прорезей верхней кромки. Высота и ширина зубьев нижней кромки соизмеримы.

20 На фиг. 1 показан лист насадки с отверстиями, причем зубья нижней кромки расположены по осям прорезей верхней кромки; на фиг. 2— регулярная пластинчатая насадка с отверстиями, причем зубья нижней кромки отверстий

25 расположены по осям зубьев верхней, аксонометрическая проекция.

В теле пластины 1 выполнены отверстия с зубчатой верхней и нижней кромками. Зубья

2 верхней кромки отверстий образованы с по30 мощью прорезей 3. Ширина прорезей 3 равна

3 — 4 мм, а высота 5 — 6 мм, т. е. равна высо440147

35

55 те, на которой происходит подвисание и утолщение пленки жидкости (для воды эта величина при нормальных условиях равна 5 — 6 мм).

Отношение высоты зубьев 2 к ширине прорезей 3 равно двум. Ширина зубьев 2 может существенно изменяться.

Выступающие вверх зубья 4 в нижней кромке огверстий имеют соизмеримую высоту и ширину, равную примерно половине высоты зубьев верхней кромки отверстий. Оси зубьев 4 совпадают с осями прорезей 3. Зубья 4 можно располагать также по осям зубьев 2.

Сдвиг осей зубьев недопустим, так как это приводит к отклонению и перераспределению потока жидкости на одну из сторон листа насадки. Таким образом, отверстия в верхней кромке имеют высокие, сравнительно большой ширины, зубья с узкими просветами между ними, в то время как lIB нижней кромке расположены на значительном расстоянии друг от друга зубья малой ширины.

Насадка работает в условиях противотока или нисходящего прямоточного движения газовой и жидкостной фаз. Жидкость с помощью распределительного устройства подается на верхний торец насадки и стекает вниз, контактируя с газом (паром). Встречая на своем пути отверстия с зубчатой верхней кромкой, жидкость на зубьях 2 собирается в капли. Обтеканию отверстий препятствуют боковые прорези. Прорези между зубьями (средние прорези) служат для того, чтобы капли не аеретекали к боковым стенкам отверстий, что наблюдается даже при незначительном отклонении кромок отверстий от горизонтали. Ширина прорезей должна быть такой, чтобы препятствовать перетеканию капель с зуба на зуб или на боковую стенку отверстий, а высота должна быть больше (или равна) высоты утолщения жидкостной пленки при формировании капель.

Зубья в нижней части отверстий предназначены для стабилизации и более равномерного распределения потоков жидкости при их разбивании о нижнюю кромку отверстий.

Наиболее эффективно при заданной плотности орошения насадка работает в случае частого скапывания капель с зубьев, предшествующего появлению струек, при этом о бразуется наибольшая поверхность контакта фаз.

Из этого условия и следует выбирать размер зубьев. При низких:плотностях орошения ширина зубьев верхней кромки может составлять

12 — 15 мм. При увеличении плотности орошения до величины приводящей к появлению струек, ширину зубьев следует уменьшить до размеров 4 — 5 мм, что будет способствовать работе в капельном режиме.

Помимо создания благоприятных условий для контактирования материально обменивающихся сред, шахматное расположение отверстий с прорезями в верхней части и выступающими вверх зубьями в нижней части позволит в широком диапазоне плотностей орошения сохранить равномерность распределения жидкости по всей высоте насадки почти в таком же виде, в каком она была в верхнем сечении.

Насадка может работать также в режиме восходящего прямотока. В этом случае она должна быть перевернута. Предполагается, что в условиях прямотока насадка будет работать эффективнее, чем при противотоке.

Интенсификация массообмена на насадке достигается за счет улучшения гидродинамических условий стекания орошающей жидкости: обеспечивается равномерность орошения насадки по всей высоте; в момент подвисания жидкости на зубьях верхних кромок отверстии и образования капель происходит интенсивное обновление поверхности контакта, сопровождаемое турбулентными пульсациями, пронизывающими всю толщину пленки, так как капля не ограничена твердой стенкой с прилегающим к стенке вязким подслоем, в котором гасятся турбулентные пульсации.

Насадка проста в изготовлении и может быть получена штамповкой или прокаткой плоских и гофрированных листов из металла, пластмассы.

Предмет изобретения

1. Регулярная пластинчатая насадка для тепло- массообменных аппаратов с отверстиями, расположенными в шахматном порядке, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена путем улучшения условий подвисания жидкости на верхних кромках отверстий, предотвращения обтекания жидкостью отверстий и сохранения равномерности орошения по высоте насадки, отверстия выполнены прямоугольной формы с зубчатой верхней и нижней кромками, а оси их расположены горизонтально.

2. Насадка по п. 1, отл и ч а ю ща я с я тем, что зубья нижней кромки отверстий расположены по осям зубьев верхней.

3. Насадка по пп. 1 и 2, отлич ающая ся тем, что зубья нижней кромки отверстий расположены по осям прорезей верхней кромки.

4. Насадка по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что отношение высоты зубьев к ширине прорезей между ними для верхней кромки примерно равно двум.