Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов

Изобретение относится к конструкции регулярных насадок, имеющих низкое гидравлическое сопротивление, предназначено для проведения процессов тепломассообмена в аппаратах, работающих при разрежении с системами газ (пар) - жидкость - ректификации, абсорбции, конденсации, в том числе для разделения термически нестойких продуктов, может быть использовано для проведения процессов тепломассообмена при атмосферном и повышенном давлении, а также для пылеулавливания и газоочистки в пишевой, химической, нефтегазоперерабатываюшей и других отраслях промышленности.Цель изобретения - повышение эффективности работы насадки за счет улучшения равномерности течения жидкости по сечению насадки и обеспечения капельнопленочного течения жидкости по поверхности листов и просечных элементов и улучшение турбулиза ции жидкости, уменьшение скорости ее течения по насадке, направление струй жидкости на центры просечных элементов, а также предотвращение оайпассирования микропотоков жидкости по вертикальным участкам листов насадки между рядами просечных элементов.На фиг. 1 изображен лист-насадки, обгций вид; на фиг. 2 - форма просечных элементов; на фиг. 3 - лист насадки с просечными элементами, имеюшими по два выступа и две впадины; на фиг. 4 - лист насадки, свернутый в рулон,Лист насадки выполнен с просечными элементами 1 с трехсторонним прорезом, расположенными вертикальными рядами, Просечные элементы 1 и образованные ими отверстия 2 имеют одинаковую форму прямоугольника с вертикальными боковыми сторонами 3 и 4. Верхние стороны прямоугольника посредине имеют выступающие вниз впадины 5 (зубья). Впадины 5 могут быть трапециеобразной, скругленной, треугольной и другой формы.Нижняя сторона прямоугольника выполнена с выступами 6. Впадины 5 и выступы 6 расположены соосно и имеют одинаковую форму. Контур вертикальных участков 7 между просечными элементами одинаков с контуром просечных элементов.Расстояние между листами выдерживается за счет сопряжения с соседними листами просечных элементов 1, выполняющих одновременно роль дистанционных деталей. Просечные элементы отогнуты на угол 90.Поверхность листов насадки и просечных элементов целесообразно снабдить рифлениями, которые могут быть выполнены накаткой или другим способом.Поверхность листов насадки снабжается рифлениями до изготовления и отгиба 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 ния просечных элементов. После отгибания просечных элементов правильное направление рифлений на их поверхности рифления листа могут иметь горизонтальные участки, расположенные над выступами (зубьями) отверстий,Лист насадки может быть свернут в рулон в виде спирали Архимеда. Направленные внутрь просечные элементы при свертывании спирали выполняют роль дистанционных вставок, регулирующих расстояние между витками спирали. Просечные элементы листа насадки могут иметь по два выступа и две впадины.Насадка может работать в режиме противотока и нисходящего прямотока фаз.В режиме противотока жидкость равномерно подается на" листы насадки и, стекая по ним вниз, контактирует с поднимаюШимся снизу потоком пара (газа).При прямотоке жидкость и газ движутся сверху вниз.Наличие одинаковых отверстий в двух взаимно перпендикулярных плоскостях насадки способствует равномерному распределению газа по всему сечению аппарата.Орошающая жидкость формируется в отдельные секционированные потоки струйки, стекаюшие в пленочно-капельном прерывистом режиме строго вертикально вниз по вертикальным рядам расположенных друг над другом отверстий в листах насадки, и такие же струйки, стекающие аналогичным образом по просечным элементам.На выступах каждого отверстия образуются отдельные капли жидкости, которые после достижения определенной величины отрываются от выступ а зуба, пролетают путь, равный высоте отверстия, и падают на верхние края впадин отверстий в листах насадки, где под совместным воздействием сил инерции и гравитации расплющиваются в тонкую пленку, стекающую вниз по обеим сторонам листа. Стекая дальше вниз, пленка жидкости доходит до выступа-зуба нижележащего отверстия и опять формируется в каплю.Процесс образования капель, их полета, падения на поверхность листа с расплющиванием в пленку повторяется на каждом отверстии.Во время полета капли разгоняются, а при течении в виде пленки на участках между отверстиями - тормозятся. Нанесение рифлений на поверхность листов способствует торможению жидкости и ее турбулизации. Торможение жидкости увеличивает время ее стекания, которое в ряде случаев может оказываться недостаточным для переноса полного распределения вещества и достижения требуемого времени протекания процесса в жидкой фазе.Вследствие того, что расстояние между отверстиями по высоте равно высоте отверс 1 З 1 тий, путь разгона капель во время их полета равен пути торможения жидкости при ее пленочном течении.Во время формирования и полета капель, а также при расплющивании капель в пленку сугцественно улучшается перемешивание жидкости, что приводит к значительной интенсификации массообмена.Аналогичная картина происходит в струйках жидкости, стекающих по рядам отогнутых просечных элементов. Просечные элементы каждого вертикального ряда отогнуты в одну сторону на угол 90 и расположены строго друг над другом, вследствие чего жидкость стекает по ним также строго вертикально вниз. На выступе-зубе каждого отогнутого просечного элемента образуются капли жидкости, которые, достигнув достаточного для их отрыва веса, отрываются от зуба, пролетают путь, равный расстоянию между просечными элементами, и падают на впадину нижерасположенного просечного элемента. После падения капли расплющиваются в пленку, которая, стекая вниз, опять формируется в каплю на нижерасположенном зубе.8269 Формула изобретения 5 10 15 20 в капли. В промежутках между отверстиями потоки жидкости отсутствуют.Случайно попавшая на вертикальные перемычки между отверстиями жидкость с помощью рифлений отводится на зубья просечных элементов и их отверстий. Таким образом исключается нежелательнос стекание (байпассирование) жидкости по неперфорированным участкам насадки, обладающим более низкой эффективностью контактирования. Вся жидкость разделена на отдельные устойчивые микропотоки, высокая эффективность массообмена в которых обеспечивается прерывистостью ее течения.Увеличение количества зубьев до двух в каждом отверстии позволяет увеличить активную тепломассообменную поверхность насадки, уменьшив долю пассивной поверхности насадки, приходящуюся на перемычки между отверстиями по горизонтали, и за счет этого увеличить общую эффективность насадки.Поскольку форма и размеры промежутков по высоте между отверстиями и просечными элементами строго повторяют форму и размеры отверстий и просечных элементов, то создаются одинаковые условия для стекания струй жидкости на основной поверхности листов насадки (в промежутках между отверстиями) и на просечных элементах.На всех впадинах и выступах образуются капли одинаковых размеров и формы, которые одинаково интенсивно взаимодействуют с парогазовым потоком.Использование отогнутых под прямым углом просечных элементов и образованных ими отверстий в качестве дополнительной одинаково эффекти вной по сравнению с основной поверхностью насадки контактной поверхностью позволяет повысить эффективность работы насадки и увеличить нагрузки по жидкой фазе.Поднимающийся снизу парогазовый поток вступает в тесный контакт с жидкостью, стекагошей в прерывистом капель- но-пленочном режиме. Взаимодействие парогазового потока с каплями жидкости происходит интенсивно.Эффективность массообмена повышается не только в жидкой, но и в парогазовой фазе.Выполнение рифлений позволяет дополнительно турбулизировать стекающую по насадке жидкость, уменьшить скорость и стабилизировать направление ее течения по насадке. Вследствие наличия рифлений жидкость стекает по их бороздкам к осям зубьев, где происходит ее формирование 25 30 35 40 45 50 55 1, Регулярная насадка для тепломассообменных апггаратов, содержащая вертикальные листы с просечными элементами с трехсторонним прорезом, отогнутыми под прямым углом относительно листа, кромки которых сопряжены с соседки листами, и выполненными с впадинами, расположенными на верхних сторонах, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы насадки за счет улучшения равномерности течения жидкости по сечению насадки и обеспечения капельно-пленочного течения жидкости по поверхности листов и просечных элементов, просечные элементы отогнуты относительно вертикальной оси и расположены вертикальными рядами. нижние их стороны выполнены с выступами, расположенными соосно с впадинами, при этом контуры просечных элементов и вертикальных участков листов между просечными элементами и форма выступов и впадин просечных элементов одинаковы.2. Насадка по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью улучшения турбулизации жидкости, уменьшения скорости ее течения по насадке, направления струй жидкости на центры просечных элементов, а также предотвращения байпассирования микропотоков жидкости по вертикальным участкам листов насадки между рядами просечных элементов, поверхность листов насадки и просечных элементов имеет рифления, например накатку, выполненную в виде параллельных симметричных ломань 1 х линий, разграниченных осями симметрии отверстий и промежутков между отверстиями просечных элементов, сходящихся елочкой вниз к осям впадин просечных элементов.1318269 2 1 Редактор П. ГерешиЗаказ 2450/5НИИПИ Государственного113035, МосквПроизводственно-полиграфи Риа 4Составитель С. БарановаТехред И. Верес Корректор М. ДемчиТираж 656 Подписноеомитета СССР по делам изобретений и открытийЖ - 35, Раушская наб., д. 4/5еское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4