Тепломассообменный аппарат

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХСПУБЛИК104430 19 1 В 01 РЗ/30 ГО ПО САНИЕ ИЗОБРЕТ. Г. Хо 71) Донецкий орде намени политехниче 53) 66.015.23 (088.8) на Трудового Красногский институт(56) 1. Авторское336038, кл. В 02. Авторское св772561, кл. В 03. Авторское св596261, кл. В 01 АРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ТОРСКОМ,ФСВИДЕТЕЛЬСТ(72) И. ф. Панечко, В, С. Масляелява и Г. И, Жук идетельство СССРР 47/01, 1972,детельство СССРР 3/30, 1980.детельство СССРР 3/30, 1976 (прототип),(54) (57) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ ударно-диспергируюшего типа, содержащий корпус, сепарационное устройство и контактное устройство с направляю- шими лопатками, одна из которых установлена с возможностью вращения и ударнодиспергируюшей лопаткой, установленной в торце контактного устройства, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью обеспечения эффек- . тивного процесса диспергирования жидкостей, суспензий, контактное устройство выполнено в виде коаксиальных труб и на внутренней трубе перпендикулярно горизонтальной ее оси по периметру выполнена сквозная щель между свободным концом вращающейся лопатки и концом жестко закрепленной лопатки.Изобретение относится к химической, нефтехимической, газовой -отраслям промышленности, а также может быть использовано и в других областях народного хозяйства, где осуществляются массо- и теплообменные процессы.Известен аппарат, содержащий корпус, сепарационное и контактное устройства с газоподводящим патрубком в форме трубы Вентури, разделительные наклонные перегородки, помещенные внутри сечения аппарата с конфузором, направляющие поверхности 11.Недостаток данного аппарата заключается в том, что в газоподводящем патрубке безвозвратно расходуется энергия для преодоления сопротивления дросселирующего устройства - горловины, где легкой фазе сообщается максимальная кинетическая энергия, которая в диффузоре переходит в потенциальную, т.е. в статическое давление, Такая организация гидродинамической об становки в газоподводящем патрубке типа трубы Вентури не способствует интенсивному обновлению поверхности контактируемых фаз.Известен тепломассообменный аппарат,в котором имеется ударно-диспергирующаялопатка, установленная с возможностью осуществления колебательного движения, имеющая профиль, соответствующий прилегающей к ней поверхности сепарационного иконтактного устройства 12.Известен также массо- и теплообменныйаппарат ударно-диспергируюшего типа, состоящий из цилиндрического корпуса, сепарационного устройства и контактного с направляющими лопатками, патрубков дляввода и вывода контактируемых фаз, причемконтактное устройство установлено внутриаппарата и выполнено в виде цилиндрической камеры, в которой один конец ограничен стенкой корпуса, а второй выполненоткрытым для ввода фаз, лопатки установлены под углом к горизонтальной оси устройства, первая лопатка снабжена вращающейся осью и закреплена в нижней частиконтактного устройства, вторая лопатка -в его верхней части, а третья закреплена45жестко одним концом в торце контактногоустройства, вторым - в сепарационном устройстве 13,Недостаток известного аппарата заключается в том, что при осуществлении процесса диспергирования жидкостей или сус- опензий часть тяжелой фазы попадает навнутреннюю поверхность контактного устройства и в виде пленки, капель движетсяпо ней к ударно-диспергируюшей лопатке,поэтому эта часть тяжелой фазы не подвергается гидродинамическому удару и не обес- Ыпечивается необходимая межфазная поверхность, поскольку она не диспергируется. Цель изобретения - обеспечение эффективного процесса диспергирования жидкостей, суспензий.Поставленная цель достигается тем, чтов массо- и теплообменном аппарате ударно-диспергирующего типа, содержащем корпус, сепарационное устройство и контактноеустройство с направляющими лопатками,одна из которых установлена с возможностью вращения, и ударно-диспергирующейлопаткой, установленной в торце контактного устройства, последнее выполнено в виде коаксиальных труб и на внутренней трубе перпендикулярно горизонтальной ее осипо периметру выполнена сквозная щельмежду свободным концом вращающейая лопатки и концом жестко закрепленной лопатки.Это позволяет организовать гидродинамическую обстановку, при которой всей подаваемой в аппарат тяжелой фазе сообщается скорость за счет кинетической энергии легкой фазы с последующим осуществлением гидродинамического удара с целью получения необходимой межфазной поверхности 1 дисперсности) .Расположение щели между свободнымконцом вращающейся лопатки и концомжестко закрепленной лопатки обусловленотем, что в этой области контактного устройства динамический напор потока фаз имеет наибольшее значение, а статический -минимальное, поэтому через щель из межтрубного пространства поступает легкая фаза перпендикулярно основному потоку фаз,вследствие чего обеспечивается поступлениетяжелой фазы в основной поток той части,которая движется по внутренней поверхности контактного устройства.На.фиг. 1 показан аппарат, общий вид;на фиг. 2 - то же, горизонтальная проекция,Тепломассообменный аппарат содержитцилиндрический корпус 1, контактное устройство 2 и сепарационное устройство 3.В нижней части внутри контактного устройства 2 на вращающейся оси 4 жестко закреплена направляющая лопатка 5, в верхней его части жестко закреплена лопатка 6.На внутренней трубе 7 контактного устройства 2 между свободным концом вращающейся лопатки 5 и лопаткой 6 прорезана сквозная щель 8 с высотой не меньшей, чем расстояние до горизонтальной его оси, и перпендикулярно ему. Между трубами 9 и 7образовано межтрубное пространство 10,через которое осуществляется подача легкой фазы в щель 8.Перпендикулярно горизонтальной осиконтактного устройства установлена ударно-диспергируюшая лопатка 11.Труба 9 является продолжением контактного устройства и служит для ввода легкой фазы - основного потока - в трубу 7и межтрубное пространство 10. На трубе 9в нижней части крышки 12 крепится патрубок 13, который служит для ввода тяжелой фазы.Сепарационное устройство 3 содержитполукольцо 14, кольцо 15 и перегородку 16,которые служат для разделения контактируемых фаз (фиг. 2). В нижней части сепарационного устройства 3 по всей его длине укреплен сборник 17, служащий для сбора тяжелой фазы, и патрубок 18 для еевывода из аппарата. Для выхода легкойфазы из аппарата служит патрубок. 19. Состороны сепарационного устройства укреплен фланец 20, к которому с помощью бол-.тов крепится крышка 21. 15Аппарат работает следующим образом,В патрубок 9 подают легкую фазу, которая одновременно поступает в межтрубноепространство 10. С помощью лопатки 5, которая вращается вместе с осью 4, устанавливают необходимое сечение для проходаконтактируемых фаз.Тяжелая фаза в виде струи подается вконтактное устройство 2 через патрубок 13.Потоки контактируемых фаз, проходя черезсечение, установленное лопаткой 5, приобретают необходимую скорость. Здесь же вобласти щели 8 динамическое давление (скоростной поток) приобретает наибольшеезначение, а статическое - минимальное,вследствие этого легкая фаза из межтрубного пространства 10 через щель 8 поступает в контактное устройство 2 перпендикулярно основному потоку фаз. Основноеназначение подачи легкой фазы через щель 8заключается в том, чтобы направлять тучасть тяжелой фазы, которая попадает навнутреннюю поверхность контактного уст- З 5ройства между патрубком 13 и щелью 8,в основной поток фаз, вследствие чего всейтяжелой фазе сообщается необходимая скорость,В промежутке между направляющими лопатками 5 и 6, за лопаткой 6 по направлению движения потока фаз, вся тяжелаяфаза находится внутри легкой фазы, предварительно дробится на капли, которые всвою очередь одновременно получают ускорение за счет кинетической энергии легкой фазы. При этом относительная скорость потоков фаз приближается к нулю, и линейные скорости выравниваются по абсолютному значению.Тяжелая фаза после предварительного дробления на капли и ускорения их направляется лопатками 5 и 6 на ударно-диспергирующую лопатку 11,Вблизи ударно-диспергирующей лопатки 11 давление и плотность легкой фазы увеличивается, кроме того, резко изменяется скорость и направление ее движения. На некотором расстоянии от ударно-диспергирующей лопатки 11 и на самой лопатке относительная скорость фаз принимает максимальное значение или наибольшую величину сложного движения фаз. Здесь же в результате гидродинамического удара ускоренных капель всей тяжелой фазы об уплотненный слой легкой фазы и ударно-диспергирующую лопатку 11 осуществляется интенсивное обновление и увеличение поверхности фаз. Изменив направление движения, поток диспергированных фаз из контактного устройства 2 направляется в сепарационное устройство 3 для разделения фаз и их вывода из аппарата.Конструктивная особенность контактного устройства типа труба в трубе с наличием щели на внутренней части патрубка состоит в том, чтобы всей подаваемой тяжелой фазе сообщать необходимую скорость, а затем подвергать ее гидродинамическому удару с целью получения необходимой межфазной поверхности или образования молекулярно-дисперсной системы из гетерогенной. Получение необходимой поверхности или молекулярно-дисперсной системы из гетерогенной обеспечит возможность оптимизировать массо- и теплообменные процессы такие, как сорбция, десорбция, распылительная сушка растворов, суспензий, охлаждение и очистка газов и т.д.Кроме того, предлагаемая конструкция контактного устройства аппарата позволяет создавать гидродинамическую обстановку, при которой кинетическая энергия фаз в основном направляется на интенсивное обновление и увеличение межфазной поверхности.1044303 иг,2. ставнтель С. Баед И. Вересж 688 Техр Тира НИИПИ Государ по делам из 13035, Москва, Ж Филиал ППП Патентлак ственного кобретений и- 35, Раушскг. Ужгород,Редактор Л. ФильЗаказ 7403/4В рановаКорректор ОПодннсноен тета СССРткрытийя наб.,ул. Пр, 4