Тепломассообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПЛ ЛИК 90162367 Я)5 В 01 0 3/30 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ когом, В, И.ЛеОборупод1976.15 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПЮТ СССР(71) Сумской филиал Харьковсполитехнического институтанина(57) Изобретение относится к конструции роторных аппаратов для проведенифизико-химических процессов с участием жидкой и газовой (паровой) фаэ.Целью изобретения является интенсификация процесса эа счет многократного обновления поверхности контакта впределах одной ступени и снижение материачоемкости конструкции. Аппаратсодержит корпус 1, на внутренней поверхности которого установлены конические тарелки-статоры 5 с контактны"ми элементами в виде колец 7 треуголбортом контактных элементов в виде вертикальных колец 4 тарелки-ротора 3, установленной на валу 2. 3 ил. 3 1623679 ного сечения с углом при вершине 4- 15 . Кольца 7 установлены таким образом, что вершина треугольника расположена на одном уровне со сливнымИзобретение относится к роторным аппаратам для осуществления процессов массообмена между газом (паром) и жидкостью, таких как абсорбция, десорбция, хемосорбция, ректификация и т.п и может быгь использовано в 15 химической, нефтегазовой, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.Кель изобретения - интенсифик ация процесса эа счет многократного обновления поверхности контакта в пределах одной ступени и снижения мат ериалоемкости.На фиг. 1 изображен тепломассооб менный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - контактный элемент; на фиг. 3 - участки конической тарелки- роторы и тарелки-статоры.Тепломассообменный аппарат содержит орпус 1, в котором на валу 2 укреплены конические тарелки-роторы 3, на которых смонтированы контактные элементы в виде концентричных вертикальных колец 4. На корпусе 1 установлены тарелки-статоры 5, с укрепленными на них на опорах 6 контактными элементами в виде колец 7 треугольного сечения с углом при вершине 4 - 15 О . При этом ксльца 7 уста 40 новлены таким образом, что вершина треугольника находится в плоскости сливного борта вертикального кольца 5. Иа корпусе 1 имеются патрубки 8 и 9 для подвода газа и жидкости и патрубки 10 и 11 отвода газа и жидкости.Аппарат работает следуяцим образом,При вращении вала 2, установленно" го в корпусе 1, начинают вращаться тарелки-роторы 3. Жидкость подается в рабочий объем аппарата по патрубку 9; а гаэ - по латрубку 8. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении тарелки-ротора 3, жидкость,55 устремляется к периферии тарелки. При этом жидкость встречает на своем пути вертикальные кольца 4 и перетекает через них. Жидкость с переливного борта вертикальных колец 4 диспергируется в виде капель, размер которых зависит от частоты вращения вала 2 и диаметра вертикального кольца 4. Капли жидкости под действием центробежной силыдвижутся в радиальном направлении, причем капли движутся не в одной плоскости, а лри наличии случайных воздействий на них их поток является веерообразным и угол при вершине веера зависит от многих факторов, таких как частота вращения вала 2, диаметра кольца 4, вида переливного борта кольца 4, вибрации тарелки-ротора 3, физических свойств жидкости и тд.Далее капли жидкости попадают по касательной на поверхность кольца 7.Удары капель о поверхность ведут к увеличению межфазной турбулентности, что способствует интенсификации процесса тепломассообмена, При этом удары капель о поверхность кольца 7 происходят по касательной, что говорит о том, что на увеличение межфазной турбулентности идет вся кинетическая энергия капли. Чтобы все капли, поток которых представляет собой веер, ударялись о по 1 ерхность кольца 7, по касательной, его сечение выполнено треугольным с углом при вершине 4-15 О, причем вершина треугольника лежит в плоскости сливного борта вертикального кольца 4, Капли с поверхности кольца 7 стекают на тарелку 3 и движутся далее в радиальном направлении к следующему контактному элементу. Процесс мессообмена между газом и жидкостью на каждой тарелке идет при пленочном на поверхности тарелки-ротора 3 и горизонтальных колец 6 и капельном режимах течения жидкости, образуя при этом максимальную поверхность контакта фаз. Выполнение контактных элементов на тарелках-статорах в виде колец треугольного сече"ония с углом при вершине 4-15 и установка их таким образом, что вершина треугольника располагается на одном уровне со сливным.бортом контактного элемента тарелки-ротора, позволяет на23679 516 20-307. снизить материалоемкость конструкции эа счет ее упрощения, так как материалоемкость (при прочих равных условиях и весе) кольца треугольного сечения гораздо ниже, чем на всех лопаток одного контактного элеме нт а.При этом отпадает необходимость в огромном количестве изогнутых по траектории движения капли лопаток, имекщих большой вес. Вместе с тем замена лопаток на кольца треугольного сечения позволяет вести процесс массообмена с такой же интенсивностью, как и в аппарате, принятом за прототип.Если угол при вершине треугольника ме ныне 4, то ири определе ином р е 0жиме работы (при большой частоте вращения ротора, когда веер капель максимальный ) наблюдается не полное ион адание капель на поверхность горизонтального кольца и интенсивность массообмена между ними и газом вследствие отсутствия удара оказывается невысокойПри увеличении угла свыше 5 наблюдается уже при любом режиме удар капель о поверхность кольца не касательный, а с наличием вертикальной составляющей, что не способствует интенсификации массообмеиа, Это приводит лиш ь к обр аз ов анию мел ьч ай щи х брызг и уносу их газовым потоком, что резко снижает интенсивность массообмена и КПД ступени контакта. Таким образом, олтималь ий уголпри вершине треугольного сечения дляразличных режимов находится в пределах 4-55В пределах одной ступени происходит многократное обновление поверхности контакта за счет образованиякапель из пленки жидкости и возвращение капель в пленку, При этом газдвижется в противотоке с жидкостью,тарелками-роторами 3 интенсивно перемешивается, что ведет к интенсификации процесса массообмена. Проконтактировав на всех тарелках, газ удаляется из аппарата по латрубку 10, ажидкость - через патрубок 1,формула изобретенияТеиломассообмеиный аппарат, содер 20 жащий корпус, на внутренней поверхности которого закреплены коническиетарелки-статоры с контактными элементами, вал с закрепленными на нем коническими тарелками-роторами, с конт акт ными зле ме нт ами в вире к онце нтричных вертикальных колец со сливными бортами, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью интенсификации процесса за счет многократного обиовле 30 ния поверхности контакта в пределаходной ступени и снижения материалсемкости, контактные элементы иа тарелках-статорах выполнены в виде колец треуголь 1 ого сечения с углом лрио35вершине 4-15, при этом вершина треугольника расположена на одном уровне со сливными бортами контактныхэлементов тарелок-роторов.1623679 ставнтель С. Варенохред М.Моргентал Редактор Л.Пчолинская Те Коррект Король ский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Производственно-и Заказ 154ВНИИПИ Госу рственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Раушска Подписноеи и открытиям инаб., д. 4/5