Тепломассообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ рр)р р рИЗОБРЕТЕН И(57) Изобретение относится к аппара. турному оформлению массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Цель Изобретения - повышение эффективности работы за счет увеличения поверхности контакта фаз и исключения холостых зон. Аппарат содержит корпус 1 со штуцерами 2, 3 для ввода и вывода газа и жидкости, Г-образные перегородки 6 с длинной 7 и короткой 8 полками, расположенные вдоль длинных полок и связанные с корпусом пластины 9, об1327902 раэующие карманы для сбора жидкости,1соединенные с перегородкой элементы11 дугового профиля. Длинные полкиГ-образных перегородок расположеныгоризонтально короткими полками вниз,со стороны расположения последних ккаждой нижележащей перегородке присоединены элементы дугового профиля,охватывающие свободные концы длинныхполок вогнутыми поверхностями, причем их участки, расположенные нижелинии крепления пластин, выполненыперфорированными, а верхние свободИзобретение относится к химической и другим отраслям промышленности я предназначено для проведения массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость. 5 Целью изобретения является повыше Фняе эффективности работы за счет увеличения поверхности контакта фаз и исключения холостых зон. 10На чертеже представлен аппарат, продольный разрез.Аппарат содержит прямоугольный корпус 1 со штуцерамя 2 и 3 для ввода газа и жидкости и штуцерами 4 и 5 15 для вывода газа и жидкости Внутри аппарата установлены Г-образные перегородки 6 с длинной 7 и корогкой 8 полками, расположенные вдоль длинных полок и связанные с корпусом пласти ны 9, образующие карманы 10 для сбора жидкости и соединенные с перегородкой элементы 11 дугового профиля,Длинные полки Г-образных перегородок расположены горизонтально, а ко роткие полки расположены вниз. Со стороны расположения коротких полок к каждой нижележащей перегородке присоединены элементы дугового профиля, охватывающие свободные концы 12 дюФн ных полок.Элементы дугового профиля выполнены с перфорированными участками 13, расположенными ниже линии 14 крепления к ним пластин. 35Описанное сочетание элементов конструкции приводит к образованию .в аппарате петлевого .газожядкостного ные края установлены с зазором отцасительно нижних поверхностей длинныхполок и вьппе пластин и няжцях концовкоротких полок,результате в объемеаппарата образуется петлевой газожядкостной канал с горязонтальнымя контактнымя и полуцяляндряческими контактно-сепарацяоннымл участкамя. Контакт фаз в пределах одной ступениосуществляется при высоких скоростяхгаза в режиме прямотока. В целом жев аппарате реализован противоточныйрежим движения фаз. 1 ил. канала с горизонтальными контактными участкамя 15 и полуцяляндряческими контактно-сепарационными участками 16.Верхние свободные края 17 элементов дугового профиля установлены с зазором 18 относительно нижних поверхностей длинных полок и выше пластин и нижних концов 19 коротких полок с образованием питающих каналов и гидравлических затворов,аАппарат работает следующим образом. Газ через штуцер 2 входят внутрь петлевого канала, проходит все егогоризонтальные 15 я полуцилиндрические 16 участки, перемещаясь последовательно с нижележащих ца вышележащие и через штуцервыходит яз аппа. рата,Через штуцер 3, расположенньгй в верхней части корпуса 1, в верхний карман 10 подается жидкая фаза. В сечениях ав, ав а в я т.д, скорость газа больше, чем в следующих за ними горизонтальных контактных участках 15 петлевого канала. Благодаря этому в зазорах 18 между верхнимя свободными краями 17 элементов 11 дугового профиля и длинными полками 7 Г-образных перегородок возникает инжекционное разрежение. Под действием гидростатического давления в кармане 10 я разрежения в зазоре 18 жидкость через гидрозатвор (образованный короткой полкой 8 Г-образной перегородки), питающий канал и зазор 18 поступает в нижележащий горизонВНИИПИ Заказ 3419/5 Тираж 656 Подписное Произв,-полигр, пр-тие, гУжгород, ул. Проектная, 4 3 1327 тальный контактный участок 15 петлевого канала, Газ, двигаясь в петлевом канале с большой скоростью, распыливает жидкость на мелкие капли с образованием капельно-струйных зон контакта фаз у каждого зазора 18, За счет большой скорости газа (15- 50 и/с) жидкость оттесняется к верхней и нижней поверхностям соседних перегородок 6, ограничивающих гори зонтальные участки петлевого канала с образованием жидкой пленки, которая увлекается газом в сторону его движения. Под воздействием быстро- движущегося газа жидкая пленка силь но турбулизуется, на ее поверхности возникают волны, гребни которых непрерывно отрываются и в виде капель увлекаются вглубь газового потока, другие капли из газового потока по дают на поверхность пленки, благодаря чему в газовой фазе имеется определенное равцовесное содержание капель жидкости.Таким образом, в каждом горизонтальном контактном участке петлевого канала возникает пленочно-капельная зона контакта фаз.Пройдя горизонтальный контактный участок 15, жидкая пленка и капли 30 жидкости из газовой фазы под действием центробежных и инерционных сил попадают на вогнутую поверхность дугового элемента 11, ограничивающего полуцилиндрический контактно-сепара ционный участок 16 петлевого канала. Под действием центробежных сил жидкость через перфорацию 13 дугового элемента 11 выдавливается в карман 10 нижележащей ступени. 40Через зазор 18 жидкость попадает в нижележащую ступень, снова распыливается газом и все процессы повторяются до тех пор, пока жидкая фаза попадает в нижний карман 10. Отсюда 45 через штуцер 5 жидкость выводится из аппарата.Контакт фаз в пределах одной ступени протекает с большой интенсивностью (вслсдствие высокой скорости газа) в режиме прямотока. В целом же в аппарате реализован противоточный 902 4режим движения фаз. Газ движется снизу вверх, а жидкая фаза сверху вниз.Сравнивая предлагаемую конструкцию с известной, можно сделать двапринципиально важных вывода,Во-первых, в предлагаемой конструкции больше поверхность контактафаз за счет увеличения поверхностипленочно-капельных зон в горизонтальных контактных участках.Во-вторых, в предлагаемой конструкции практически отсутствуют холостые зоны без контакта газа с жидкостью.Почти весь объем аппарата работает при больших скоростях газа (1550 м/с), что значительно снижаетобъем аппарата (его габаритные размеры) при заданной производительности,уменьшает его металлоемкость и стоимость изготовления. Формула изобретения Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус со штуцерами для ввода и вывода газа и жидкости, Г-образные перегородки с длинной и короткой полками, расположенные вдоль длинных полок и связанные с корпусом пластины, образующие карманы для сбор" жидкости, и соединенные с перегородкой элементы дугового профиля, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьппения эффективности работы за счет увеличения поверхности контакта фаз и исключения холостых зон, длинные полки Г-образных перегородок расположе- . ны горизонтально на расстоянии относительно корпуса, а короткие полки вниз, к каждой нижележащей длинной полке присоединен элемент дугового профиля, охватывающий с зазором свободный конец длинной полки вогнутой поверхностью, при этом участок элемента, расположенный ниже линии крепления пластины, выполнен перфорированным, а верхний край элемента установлен вьппе пластины и с зазором относительно вышележащей длинной полки и выше пластин и нижних концов коротких полок.