Тепломассообменный аппарат

(21) (22) 32461/23-2 ийся тем, что, с ц рат и интенсифика ообмена, стержни из двух отрезков, и установленных метров стержня о елью снижеции процесвьшол иены соединенных на расстоядин от друБ. И. Гу Иванов п.1,от чающиися тем,родольные отверх выполнены п с. ЛТ пара стер арни пара отрез арнир пара стер попп.и 2, ни укреплены 3. Ап тем, что щетке ш4. Ап отгг чающиися порной реа рно.т по пп ки стерж ЕННЫЙ нтилято я жидтержнейрешетот гичающиисяединены между ей ем, что обой ш но.т по-4, отли ающийся латерма. 5. Апем, что жни выполнены из СЬ.1 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ 23.11.83(54) (57) 1. ТЕПЛОМАССООБМАППАРАТ, состоящий из корпуса, вера, каплеуловителя, распределителкости и насадочного слоя в виде сиз эластичного материала, опорной ки, отли гающ ния энергозат са теплом асс не менее чем между собой нии- 2 диа гого.2. Аппара что в стержня стия.1Изобретение относится к аппаратам энергетического и химического машиностроенияи может быть использовано преимущественно в области испарительного охлажденияводы и газовой абсорбции.Известен массообменный аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса с помещенной в нем стационарной насадкой, расположенной над распределительной беспровальной решеткой с дутьевыми колпачками и провальной решеткой для стокаорошающей жидкости, на провальной решетке которого расположены элементы насадки, выполненной в виде тел обтекаемой формы, предпочтитель о шаровой 1.Недостатки этого аппарата - большиеэнергозатраты на организацию процессамассообмена из-за большого гидравлического сопротивления аппаратов вследствие неупорядоченности структуры насадочной части аппарата и малой доли живого сеченияопорной решетки, пониженная эффективность процесса массообмена вследствие явления продольного перемешивания и сложная система водораспределения, склоннаяк забиванию в условиях работы на загрязненных средах.Известна также конструкция абсорберас расположением шаровой насадки на упругих нитях, идущих в продольном и поперечном направлении. Конструкция позволяетнесколько увеличить пропускную способность аппарата и уменьшить гидравлическоесопротивление 2.Однако указанная конструкция характеризуется низкой интенсивностью процессатепломассообмена из-за невозможности соударений элементов, турбулизирующих потоки контактирующих сред и невозможностью самоочистки насадочных элементов впроцессе работы, их обрастание липкимиотложениями при работе на загрязненныхсредах.Известен тепломассообменный аппарат,содержащий корпус, вентилятор, каплеуловитель, распределитель жидкости, насадочный слой в виде стержней из эластичногоматериала и свободно нанизанные на нихнасадочные элементы, имеющие отверстияв форме гиперболоида вращения, причем отверстия выполнены диаметром в 2 - 3 разабольше диаметра каждого стержня, расстояние между стержнями равно 1,0 - 1,4 диаметра элемента опорной решетки.Это устройство позволяет проводить процесс тепломассообмена более интенсивнокак за счет соударений элементов один с другим в процессе вращательно-поступательного движения, так и за счет колебаний элас.тичных стержней. Известный аппарат обладает также более низким гидравлическимсопротивлением и некоторой способностьюк самоочистке 3,Недостатки известного аппарата - прибольших скоростях газового потока элемен.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ты насадки стремятся к агломерированию,собираясь в верхней части аппарата, чтоприводит к резкому росту гидравлическогосопротивления и, как следствие к увеличению энергозатрат, малая поверхность контакта газа и жидкости, при длительной работе на средах, загрязненных липкими включениями, возможно забивание направляющих отверстий насадочных элементов, насадочный слой аппарата исключает возможность поперечного перемешивания, чтопредъявляет повышенные требования к первоначальному распределению материальныхпотоков, начальная неравномерность резкоухудшает работу аппарата, вызывая проскок необработанного газа и жидкости.Цель изобретения - снижение энергозатрат и интенсификация процесса тепломассообмена,Поставленная цель достигается тем, чтов аппарате, состоящем из корпуса, вентилятора, каплеуловителя, . распределителяжидкости и насадочного слоя в виде стержней из эластичного материала, опорной решетки, стержни выполнены не менее чемиз двух отрезков, соединенных между собой и установленных на расстоянии 1 - 2 диаметров стержня один от другого.В стержнях выполнены продольные отверстия.Стержни укреплены на опорной решеткешарнирно.Отрезки стержней соединены между собой шарнирно. Кроме того, стержни выполнены из вилатерма.На фиг. 1 изображен тепломассообменный аппарат с колебляющейся насадкой;на фиг. 2 - вариант элемента насадки с гибким шарниром; на фиг. 3 - отрезки стержней, соединенные шарнирно; на фиг. 4 -выполнение стержней с продольным отверстием.Тепломассообменный аппарат с колеблющейся насадкой содержит корпус 1, воздухораспределительную камеру 2 с поддоном 3, рабочую зону 4 с насадочным слоемв виде стержней 5. Система водораспределения 6 и сепаратор капельной влаги 7 размещены в верхней части корпуса 1. На выходе из аппарата установлен вентилятор 8.Элементы колеблющегося стержня 5, представляющие собой сплошные легкие эластичные стержни вилатерма с объемным весом 40 - 60 кг/м, жестко защемлены нижними концами на опорной решетке 9 нарасстоянии 1 - 2 диаметров стержня один отдругого, причем длина насадочных элементов равна высоте рабочей зоны 4.Элементы колеблющегося насадочногослоя могут быть выполнены с заужениями 10наружного диаметра стержня 5, с центральным продольным отверстием 11, с шарнирным закреплением 12 на опорной решетке 9.Элементы колеблющегося насадочного слоямогут быть также выполнены из нескольких. Самб Л. Зайцеб/5 ака ВНИИ113035,иал ПП комит и от шская 3отрезков стержней вилатерма (например, трех), соединенных между собой шарнирами 13. В качестве шарнирного соединения возможно использование гибкой эластичной нити 14, пронизывающей отрезки стержней в осевом направлении. Зауживание 10 наружного диаметра стержня 5 также выполняет функцию шарнира (гибкий шарнир).Тепломассообменный аппарат с колеблющейся насадкой работает следующим образом. 10 Вентилятор 8, стоящий на выходе из аппарата, втягивает воздушный поток, который проходит последовательно через воздухораспределительную камеру 2, опорную решетку 9, рабочую зону 4 с находящимися в ней элементами колеблющейся насадки и сепаратор 7. Жидкость из водораспределителя 6, чаще всего форсуночного типа, распыляется на слой насадки.При определенных значениях потоков газа и жидкости элементы колеблющейся насадки приходят в состояние псевдоожижения, характеризующееся вращательно-колебательными движениями свободных концов элементов насадки. Такое движение способ- ствует тщательному перемешиванию контак тирующих потоков. Элементы, совершая вращательно-колебательные движения, приходят в соприкосновение один с другим, тем самым очищая рабочие поверхности, что особенно важно для работы в средах, содержащих липкие и твердые примеси.Применение вилатерма с объемным весом 40 - 60 кг/мз в качестве элементов колеблющейся насадки позволяет использовать для приведения рабочей зоны в псевдоожиженное состояние вентиляторы с малым напором (100 - 200 Па), что значительно снижает энергозатраты.Закрепление элементов насадки на опорной решетке в строгом порядке с интервалом 1 - 2 диаметров стержня упорядочивает структуру насадочного слоя, снижая гидравлическое сопротивление аппарата, что позволяет снизить энергозатраты на 5 - 8% по сравнению с известным.Кроме того, такое закрепление позволяет избежать захлебывания насадки при больших скоростях газового потока, расширяя динамический диапазон работы аппарата.Выполнение элементов колеблющейся насадки в виде стержней, длина которых равна высоте рабочей зоны, обеспечивает большую поверхность контакта материальных потоков, а центральные продольные отверстия позволяют значительно увеличить ее. Шарнирное закрепление элементов на опорной решетке позволяет интенсифицировать процесс тепломассообмена за счет увеличения амплитуды их колебаний.Выполнение элементов колеблющейся насадки из нескольких (по меньшей мере двух) отрезков стержней вилатерма, соединенных шарнирно, позволяет изменить форму колебаний элемента и тем самым интенсифицировать процесс тепломассообмена, вовлекая в активную работу нижние участки стер. жней. Шарнирное крепление отрезков элемента одного с другим и к опорной решетке позволяет им вращаться, кроме того, вокруг собственной оси, что дополнительно турбулизирует поток и положительно сказывается на интенсификации процесса.