Тепломассообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК зь 1 В 01 03 ТОРСОНОМ ЕТЕЛЬСТВУ яФиотив- ус- го СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИ(71 ) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени технологическийинститут им. С. И, Кирова(56 ) 1,Авторское свидетельство СССРй 454033, кл. В 01 0 3/18,В 01 О 3/26, 1974.2. Авторское свидетельст во СССРй" 480422, кл. В 01 О 3/26,В 01 О 3/30, 1975 (прототип ),(54 )(57 1, ТЕПЛОИАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, состоящий из корпуса с установленными по его высоте переточ 8010363 ными контактными устройствами,включающими полотно с расположенными 1 над ним коническим патрубком с за" вихритвлем отбойным элементом, теплообменным элементом и переливнымитрубами, о т ли ч а ю щ и й с тем, что, с целью увеличения эф фективности тепломассообмена снижения гидравлического сопр ,дения, теплообменный элемент мановлен на уровне коническо гатрубка, и аппарат снабжен. обечайкой, перфорированной в нйжней части и установленной на полотне таоелки между теплообменным элементом и кеническим патрубком и обра зующей с нижним основанием конического патрубка кольцевой зазор, а участок полотна тарелки под ним выполнен неперфорированным.1036338 и не менее г, отчто переэксцентэтом конобечайки,35 40 2, Аппарат по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что верхний срез обечайки расположен между верхними срезами конического патрубка и теплообменного элемента, а сечение ее перфорации выполнено не более равновеликих площадей кольцевого зазора и зазора между коничес. 1Изобретение относится к аппаратам для проведения тепломассообменных реакционных процессов в системе газ (пар) - жидкость, протекающих с большими тепловыми эффектами, например хемосорбции окисловазота.Известно тепломассообменное устройство, состоящее из корпуса с укрепленными по высоте тарелками, имеющими перфорированное полотно,на,котором установлен сужающийся коническии патрубок с сепарационным устройством. Слив жидкости с тарелокосуществляется по переливным трубам 1 ,Недостатками указанного устройст"ва являются низкая эффективностьмассообмена из-аа малого времениконтакта фаз и невозможность прове,дения процессов, протекающих с большими тепловыми эффектами.Известна колонна, включающаякорпус и контактные устройства, выполненные в виде ситчатых тарелок,на каждой из которых установлен конический патрубок с завихрителемв верхней части и расположенными по;завихрителя под углом к корпусуустановлен змеевик с нисходящим направлением навивки, совпадающей скруткой потока, и выполняющийроль отбойного элемента Недостатками аппарата являются низкая эффективность процесса тепломассообмена из-за малого времени пребывания жидкости в зоне контак- . та с газом и малой поверхности контакта фаз малой поверхности теплообменного элемента (змеевика), установленного только в зоне завихрителя, ограниченной в высоте 5 1 О 15 го 25 ЭО ким патрубком и полотном сечения переливной трубы 3, Аппарат по пп. 1 и л и ч а ю щ и й с я тем, ливная труба установлена рично оси аппарата, при цы ее расположены внутри 2и поперечном сечении аппарата условиями обеспечения сепарации фаз, и значительного межтарельчатого уно.-. са жидкости из кольцевого пространства между змеевиком и завихрите - лем, высокое гидравлическое сопротивление из-за дифрагмирования аппарата неперфорированным полотном вне,конического патрубка для размещения периферийных переливных труб.Цель изобретения - увеличение эффективности и снижение гидросопротивления.Поставленная цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, состоящем из корпуса с установленными по его высоте переточными контактными устройствамй, включающими полотно с расположенными над ним коническим патрубком с эавихрителем, отбойным элементом, теплообменным элементом и переливными трубами; тепло- обменный элемент установлен на уровне конического патрубка, и аппарат снабжен обечайкой, перфорированной в нижней части и установленной на полот не тарелки между теплообменным элементом и коническим патрубком и образующий с нижним основанием конического патрубка кольцевой зазор, а участок полотна тарелки под ним выполнен неперфорированным При этом верхний срез обечайки расположен между верхними срезами конического патрубка и теплообменного элемента, а сечение ее перфорации выполнено не более равновеликих площадей кольцевого зазора и зазора между коническим патрубком и полотном и не менее сечения переливной трубы,Кроме того, переливная труба установлена эксцентрично оси аппарата, при этом концы ее расположенывнутри обечайки.На чертеже изображено предлагаемое устройство.Тепломассообменный аппарат состоитиэ корпуса 1 с установленными по еговысоте переточными контактными устройствами, включающими перфорированное полотно 2 с расположенными надним теплообменным элементом 3 нап- . 10ример, эмеевиксук) и коническим патрубком 4 с завихрителем 5.Между коническим патрубком и полотном имеетсязазор 6, В зоне завихрителя у стенкикорпуса размещен отбойный элемент 7 5(например, усеченный конус), На полот;не. жестко установлена обечайка 8,имеющая на 1/3-1/4 своей высоты перфорацию 9 и образующая с нижним основанием конического патрубка кольцевой зазор 10, под которым участок полотна 11 неперфорирован. Контактныеустройства снабжены переливными трубаии 12.Теплообменный аппарат работает сле.25дующим образом.Газ, поднимаясь по тепломассообменному аппарату, на входе каждогоконтактного устройства разделяется надва потока. Один поток проходит через З 0отверстия перфорированного полотна 2вне обечайки 8, образуя газожидкостную смесь, обтекающую с большойскоростью теплообменный элемент 3,Другой поток газа, пройдя перфориро 35ванное полотно 2, попадает в конический патрубок 4,куда с неперфорированного участка полотна 11 через кольцевой зазор 10 и равновеликий емузазор 6 под гидростатическим напором40поступает жидкость, Диспергированныйгазожидкостный поток в завихрителе 5.приобретает импульс вращения, в результате чего легкая фаза отделяется и уходит на следующую ступень,45а тяжелая под действием центробежныхсил отбрасывается на отбойный элемент7, образуя между ним и завихрителем гидродинамический фильтр в видесплошной вращающейся струи пересекая50которую гаэ первого потока отделяется от жидкости и направляется наследующую ступень,Жидкость, попавшая на отбойныйэлемент ., под действием инерционных 55и гравитационных сил направляется ввиде сплошной Фазы по стенке корпуса к полотну, где диспергируется и увлекается газом к верхнему срезу обечайки, переливаясь в пространст" во между ней и коническим патрубком, При этом газожидкостная смесь разрушается и на неперфорированном участке полотна 11, .соответственно высоте переливных труб 12, образуется столб жидкости, определяющий ее расход в коническом патрубке, т .е . кратность циркуляции жидкости на ступени,Запуск аппарата имеет свои особенности в том, что вся подаваемая переливным трубам 12 жидкость поступает в конический патрубок 4, откуда уносится газом, сепарируется и сливается вне цилиндрической обечайки 8 на перфорированное полотно 2, где обра-: зуется слой газожидкостной смеси,По достижению слоем перфорации 9, площадь которой больше сечения переливных труб 12 газожидкостная смесь начинает перетекать внутрь обечайки 8, причем пузырьки газа на перфорации 9деформируются и разрушаются. В результате на неперфорированном участке по .- лотна 11 образуется уровень светлой жидкости, повышающий ее расход в коническом патрубке, а,следовательно и его гидравлическое сопротивлениепроходу газа, В свою очередь, это увеличивает расход газа и исключает провал жидкости с перфорированного полотна в зоне расположения теплообменного элемента 3 . Аппарат выходит на ре" жим с началом йеретока газожидкостной смеси внутрь обечайки 8 через ееверхний срез и повышения в ней уровняжидкости до высоты переливных труб.12, После запуска направление перетока жидкости через перфорацию 9 изменяется на противоположное, а ее раСфход, определяемый соотношением высот обечайки 8 и переливных труб 12, а также площадей перфорации 9 и кольцевого зазора 10, незначителен в сравнении с расходом жидкости в коническом патрубке 4 и не оказывает существенного влияния на работу аппарата.Предлагаемая конструкция по сравнению с известной позволяет в 1,5-2 раза интенсифицировать массообмен за счет увеличения времени контакта и поверхности раздела фаз, что достигается установкой обечайки с указанной площадью перфорации на 1/3-1/4 ее высоты между коническим патрубком и теплообменным элементом и наличием31036338 6 Составитель А, СондорРедактор А,Шишкина Техред М.Надь Корректор О. Тигор Заказ .5881/5 Тираж 688 , Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. Й/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная,неперфорированного участка полотнапод кольцевым зазором. Благодаряэтому внутри обечайки создаетсявысокий уровень жидкости, обеспечивающий ее болвшую кратность циркуляции на ступении большое время,контакта с газом, в газовый потокобразует два дисперсных потока: одинвнутри конического патрубка, .как уизвестного устройства, а второй, отделенный обечайкой, вне его. Приэтом, значительно .возрастает межфазйая поверхность. Максимальная высотазоны второго дисперсного потока определяется высотой конического патрубкаи допускает установку. теплообменногоэлемента с поверхностью в 5-10 разбольшее, чем у известного устройства в зоне завихрителя. Одновременно высокая скорость обтекания теплообменного элемента газожидкостнойсмесью позволяет достичь больших коэффициентов теплоотдачи, и таким образом, значительно увеличив теплосъем с единицы объема аппарата,использовать его для реакционныхпроцессов, протекающих с большимитепловыми эффектами,Предложенное размещение перелив 0ных труб и перфорация полотна, риафрагмировавшего ранее, сечение аппарата вне конического патрубка, позволили в 1,2-1,4 раза снизить гидравлическое сопротивление аппарата,а также уменьшить габариты завихрителя и скорость газа в зоне сепарации,между эавихрителем и отбойным конусом, что привело к снижению межтарельчатого уноса и увеличению движущей силы,