Тепломассообменный аппарат

ОЮЗ СОВЕТСНИ ОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН О 9) Я 11328 РСОВЗщ у13 " ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ еССООБМЕННЫЙ АППАРАТ(54) ТВПЛ (57) Изоб массообме к тепл тение относит ой технике, а именно к для протигаза (пара) может бытьнефтехиих отраслях м пленочного тип апп взаимодеиствия ю. Изобретение но в химическо воточног с жидкость использова мической,промышленн массообмен и и дру я прове нефт ия теп т ых процессов: .абсорбции,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Государственный институт попроектированию и исследовательскимработам в нефтяной промышленностиГипровостокнефть"(56) Авторское свидетельство СССРУ 218122, кл, В 01 0 53/20, 1972,Авторское свидетельство СССР9 394068, кл, В 01 0 53/18, 1980. ректификации, контактного теплообмена и химических реакций. Целью изобретения является увеличение производительности и снижение засоряемости аппарата и его гидравлического сопро тивления, улучшение массообменных ха рактеристик аппарата без диспергирования жидкости и расширение вследствие зтого области его применения.Аппарат состоит из корпуса со штуцрами ввода и вывода реагента, верткальных зигзагообразных перегородокс расположенными между ними контактными устройствами, Отличительнымипризнаками изобретения являются наличие у зигзагообразной перегородкицилиндрических поверхностей с радиусом 2=0,12-0,6 Н, сопрягающих наклонные плоские участки, а струныустановлены е шагом. =АР, где Н - высота ступени контакта, А - эмпирический коэффициент =1,8-2,8; Р - периметр сечения струны. Верхняя ступеньконтакта выполнена усеченной на 1/3,1 з,п. д-лы, 2 ил., 2 табл13278Изобретение относится к тепломассообменной технике, а именно к аппаратам пленочного типа для противоточного взаимодействия газа (пара) с жид 5костью и может быть использовано в хи -мической, нефтехимической, нефтянойи других отраслях промышленности длягроведения тепломассообменных процессов", абсорбции, ректификации, контактОного теплообмена и химических реакций.Цель изобретения - увеличение производительности, снижение гидравлического сопротивления и засоряемости без 15диспергирования жидкости,Зигзагообразные перегородки выполнены из наклонных плоских поверхностей, сопряженных цилиндрическимиповерхностями с радиусом сопряжения 20К=0,12-0,6 Н, контактные устройствавыполнены в виде вертикальных струн,установленных с шагом с=АР, а верхняя ступень контакта выполнена усе 25ченной на 1/3 (А - эмпирический коэффициент, равный 1,8-2,8; Р - периметр сечения струны; Н - высота ступени контакта).На фиг. 1 представлен аппарат сусеченной на 1/3 верхней ступеньюконтакта и течение жидкостных потоков в нем, вертикальный разрез; нафиг. 2 - элемент внутреннего устройства аппарата в аксонометрии,Аппарат состоит из корпуса, шту- З 5церов ввода и вывода реагентов (непоказаны) зигзагообразных перегородок 1 и струн 2, Зигзагообразные перегородки образуются сопряжением двухповерхностей: плоской 3 и цилиндрической 4, Струны располагаются между перегородками вертикально и плот-,но прилегают к цилиндрической поверхности.Аппарат работает .следующим образом,Жидко"ть, поступающую в аппарат,подают на верхнюю ступень контактанасадки в каждый канал, а именно наобразующие его зигзагообразные пере Огородки, Слева от струнной перегородки в канал зигзага подается 2/3 при ходящейся на него жидкости. В точкесоприкосновения зигзага со струнамипоток жидкости делится на две равныечасти. Справа от струнной перегородки в канал подается 1/3 жидкости. Таким образом, уже на второй ступениконтакта жидкость разделена на три равные части, одна из которых течет по левой стороне канала, другая по струнам,а третья - по правой стороне канала. Таким образом, струны являются контактно-распределительными устроиствами,Текущая по перегородкам пленка жидкости турбулизуется в точках сопряжения поверхностей вследствие изменения направления движения жидкости, в местах соприкосновения зигзагообразных перегородок со струнами за счет обтекания струн, При этом осуществляется постоянный частичный переток жидкости со стенок канала на струны и обратно., перемешивание пленок жидкости, текущих по соседним перегородкам.Таким образом в аппарате достигается пленочное течение жидкости при высокой турбулентности внутри текущей пленки и постоянном обновленииее поверхности.Газ подается вниз аппарата и,поднимаясь по каналам, контактируетс постоянно обновляемой поверхностьюжидкости, но нарушая ее пленочноготечения,В результате теоретических и экспериментальных исследований определены оптимальные соотношения между конструктивными элементами аппарата,Отношение радиуса сопряжения квысоте ступени контакта определеноэкспериментально и находится в пределах 0,12 ( - (0,6,КВерхняя граница соотношения определяется значением объемного коэффициента массопередачи, Данные эксперимента приведены в табл, 1, из которойследует, что увеличение отношенияК- выше 0,6 влечет за собой снижениекоэффициента массопередачи на 20%,Нижняя граница соотношения определяется условиями срыва жидкости с зигзагообразной перегородки в местах ееповорота,Данные эксперимента приведены в табл, 2, из которой видно, что при К- ) 0,12 практически вся жидкость течет по поверхности зигзагообразных перегородок без срыва,97 К/Н 0,40 0,50 10 0,60 0,70 15 0,90 1 , 2.0 К/Н 25 0,01 0,03 0,05 0,08 30 0,1 0,12 3 13278 Т а б л и ц а 1 20Таблица 2 го соотношения шага струн с периметром струны.Эмпирический коэффициент А определяется для каждого конкретного случая, зависит от свойств обрабатываемой жидкости и от материала, из которого изготовлены струны и зигзагообразные перегородки, и равен тантенсу угла наклона экспериментальнойпрямой, выражающей зависимость эффективного шага ат ее периметра.Таким образом, зависимость оптимального шага струн от их периметрадает возможность выбирать необходимый шаг струны исходя из максимального размера мехпримесей и избежатьвозможности засорения аппарата, увеличить срок его безремонтной работы,не ухудшив его массообменных характеристик.В предлагаемом аппарате поверхность пленочного течения жидкости вдва раза выше, чем в известном засчет использования обеих сторон зигзагообразных перегородок, а следовательно, выше и эффективность массообмена,Улучшение за счет сглаживания острых углов гидродинамические характеристики канала и, следовательно, понижено его гидравлическое сопротивление,0,15 35 0,20 0Г КПри - ( 0,12 резко увеличивается доля жидкости, срывающейся с перего родки.Экспериментальные исследования проводились при различном отношении К 3 - при плотности орошения 200-250 нм /м . Н 45Шаг струн т определяется по формуле с=А Р, где Р - периметр струны, А - эмпирический коэффициент, равный 1,8-2,8.Равномерное распределение жидкосФ ти в аппарате положительным образом влияет на эффективность массообмена, Для равномерного распределения жидкости по аппарату необходимо, в частности, равномерное ее распределение внутри канала, т.е. между зигзагообразными перегородками и струнами. Оптимальное распределение жидкости достигается при выполнении указанноКроме того, в аппарате жидкость, текущая по контактному устройству в виде струн (а не решетки), не перекрывает полностью сечение аппарата, а следовательно, не происходит срыв капель жидкости и орошение сорванными каплями поверхности зигзагообразных перегородок.Такой режим работы более устойчив к образованию пены и при работе на пенящихся жидкостях позволяет достичь большей производительности без захлебывания аппарата и при невысоком гидравлическом сопротивлении.Формула изобретения1, Тепломассообменный аппарат, состоящий из корпуса со штуцерами ввода и вывода реагентов, вертикальных зигзагообразных перегородок с расположенными между ними контактными устройствами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения производительности аппарата, снижения его гидравлического сопротивления и засо13278 Составитель А.Сондорпп Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяс Редакт Тираж 656ВНИИПИ Государственно по делам иэобретени13035, Москва, Ж, Р аказ 3419 Подписно комитета СССР открытий шская наб д,ряемости без диспергирования жидкости, зигзагообразные перегородки выполнены иэ наклонных плоских поверхностей, сопряженных цилиндрическими поверхностями с радиусом сопряжения К=0,12-0,6 Н, а контактные устройства выполнены в виде вертикальных оизводственно-полиграфическ 97 6струн, установленных с шагом =АР, где А - эмпирический коэффициент, равный 1,8-2,8; Р - периметр сечения струны; Н - высота ступени контакта,2. Аппарат по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что верхняя ступень контакта выполнена усеченной на 1/3. итие, г. Ужгород, ул, Проектна