Пленочный аппарат

(51)з В 0.1 О 3 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ)Ф 1472083, В 01 0 1 Ф 10нологический институтА.Николаев и Н,М,Ко В, и др. Машины и ароизводств. М.: Маш97, рис. 7,детельство СССР 3/28, 1989. Э- оПоверхность пористых цилиндрическихтруб и перфорированной винтовой спиралипокрыта полупроницаемой мембраной, например тефлоном.Штуцер для ввода сжатого газа в дополнительную секцию размещен в верхней еечасти.Наличие дополнительной секции для дввода сжатого газа, пористых труб с разме- рром пор 10-500 мкм, размещенных своейпористой поверхностью в полости дополнительной секции позволяет увеличить эффек апааЪтивность. аппарата, Под эффективностью Иаппарата. понимается увеличение козффи-, 4циента массоотдачи, что позволят снизить С)высоту насадки, а следовательно уменьшитьгабариты аппарата,ыатаппоаыкость, патра- фьты на пврекачивание жидкости,Увеличение эффективности.в аппарате,предлагаемом авторами, обусловлено повышением поверхности контакта газа с жидкостной пленкой и времени контакта,увеличением перемешивания жидкостнойпленки. Так как газ поступающий в дополнительную секцию для ввода газа, затем проходит через поры пористых труб и в виде Изобретение относится к пленочным аппаратам для проведения тепло-массообменных процессов и может быть использовано в химической, микробиологической и других отраслях промышленности.Целью изобретения является увеличение эффективности аппарата,Для достижения указанной цели в пленочном аппарате состоящем из корпуса со штуцерами разделенного горизонтальными перегородками на секции для ввода и вывода жидкости; теплообменной секции через которые пропущены цилиндрические трубы снабженные распределителями жидкости и винтовой полой спиралью; аппарат снабжен дополнительной секцией для ввода сжатого газа, часть длины труб выполнена пористой, с размером пор 10-500 мкм, причем полость цилиндрических труб сообщена с полостью дополнительной секции посредством всей пористой поверхности части трубы,Винтовая полая спираль выполнена перфорированной, верхний конец спирали герметично соединен с дополнительной секцией для ввода сжатого газа, а нижний снабжен заглушкой. ЧНЫЙ АППАРАТование: для проведения абсорбической реакции в химической, гической и других отраслях про. Сущность изобретения: жиджидкостной пленки стекает по поверхности поднятых цилиндуб и интенсивно насыщается гаающим в патрубки и поднятую ь цилиндрических труб. 3 з,пьмельчайших пузырьков внедряется в жидкостную пленку стекающую по винтовой спирали размещенной на внутренней поверхности цилиндрических труб, Повышение поверхности контакта фаз в этом случае обусловлено тем, что контакт газа с жидкостью осуществляется не только через наружную поверхность пленки, но и поверхность образованную мельчайшими газовыми пу-. зырькамии.Увеличение времени пребывания жидкостной пленки в зоне контакта обусловлено увеличением средней толщины пленки жидкости (за счет наличия пузырьков газа), а следовательно уменьшением скорости течения,Улучшение перемешивания жидкостной пленки обусловлено тем, что жидкость перемешивается не только за счет ее стекания по виткам винтовой спирали, но и за счет мельчайших пузырьков газа.Как установлено экспериментально коэффициенты массоотдачи при наличии пар с размером 10-500 мкм позволяют увеличить коэффициенты массоотдачи. Так, например в случае абсорбции водой кислорода из воздуха при ее стекании в виде пленки по виткам винтовой спирали (высота выступа 2 мм и диаметр трубы 51 мм) при числе Рейнольдца 45000 коэффициент массоотдачи, в исследуемом диапазоне пор, 10-500 мкм составил равным 2,8 10 3,5 10 м/с, тогда как в аппарате принятом за прототип эта величина равна 0,9 10 . Выполнение пор размером менее 10 . мкм не эффективно по причине резкого увеличения сопротивления газу при проходе его из дополнительной камеры в полость цилиндрических труб, что в конечном итоге увеличивает энергозатраты на крмпремирование газа, При выполнении пор размером более 500 мкм происходит снижение коэффициентов массоотдачи, вследствие увеличения диаметра пузырьков газа и уменьшения поверхности и времени контакта фаз, а также образования пены, Так например при числе Рейнольдса пленки 45000 (высоте выступа витков спирали 2 мм и диаметре цилиндрической трубы 51 мм) коэффициент массоотдачи, при диаметре пор 600 мкм составил равным 1,3 10 2 м/с, что значительно ниже,Наличие полой винтовой спирали с перфорированными отверстиями, верхний конец которой герметично сообщен с дополнительной камерой для ввода газа, а . нижний конец заглушен позволяет увеличить количество пузырьков газа в стекаю 5 10 15 20 щей жидкостной пленке. Так как в этом случае газ поступает в пленку не только через пористую поверхность труб, но и через перфорации полой винтовой спирали, что улучшает перемешивание жидкостной пленки, увеличивает поверхность контакта фаз и эффективность.Наличие покрытия из полупроницаемой мембраны, например тефлона, на пористой поверхности трубы и полой перфорированной винтовой спирали позволяет увеличить коэффициент массоотдачи, Так например, при насыщении жидкости кислородом из воздуха (проведение биохимической реакции), вследствие наличия тефлонового покрытия в жидкостную пленку будет внедряться из воздуха только кислород (так как известно, что тефлон пропускает через свои поры только кислород), что увеличивает парциальное давление газа над поверхностью пленки и повышает ее насыщение газом. Установка штуцера для ввода сжатого, газа в дополнительную секцию в верхней ее 25 части позволяетудалять из камеры всю жидкость (попавшую туда во время запуска аппарата) и тем самым обеспечивает равномерный подвод газа к пористой поверхности труб, обеспечивая эффективную 30 работу аппарата. В случае установки штуцера в нижней части секции, при заполнении ее жидкостью, газ будет барботировать через жидкость и неравномерно по поверхности пористых труб, что не эффективно.35 На фиг.1 изображен пленочный аппарат, общий вид, на фиг. 2 - цилиндрическая труба аппарата.Пленочный аппарат состоит из корпуса1 на котором размещены штуцера для ввода 40 и вывода газа 2 и 3 для ввода и выводатеплоносителя 4 и 5 и штуцера для жидкости 6 и 7. Корпус аппарата 1 разделен горизонтальными перегородками 8 на секции для ввода жидкости 9 и вывода жидкости 10, 45 теплообменную секцию 11 и дополнительную секцию для ввода сжатого газа 12 В горизонтальных перегородках 8 установлены цилиндрические трубы 13 с распределителями жидкости 14, а по длине труб 13 50 размещена винтовая полая спираль 15 наповерхности витков которой выполнены сквозные отверстия 16 и одета тефлоновая трубка 17, а нижний конец полой винтовой спирали снабжен заглушкой 18, Часть дли ны цилиндрических труб 13 выполнена пористой 19 (например из керамики). На поверхности трубы 13 нанесено тефлоновое покрытие 20, На корпусе 1 в верхней части секции для ввода сжатого газа 12 установлен штуцер 21 для ввода газа и штуцер 22для вывода отработанного газа.Пленочный аппарат работает следующим образом.Жидкость через штуцер 6 поступает всекцию для ввода жидкости 9, проходит через кольцевой зазор, образованный распределителями жидкости 14 и в виде жидкостнойпленки стекает по внутренней поверхностицилиндрических труб 13, обтекая при этомвитки полой винтовой спирали 15 интенсивно перемешивается и контактирует с газом,поступающим через штуцер 2 в секцию 10,а также с газом поступающим через штуцер21 в дополнительную секцию 12, пористуючасть трубы 19 и сквозные отверстия 16. Навыходе из цилиндрических труб 13 насы. щенная газом жидкость поступает в секцию10 и через штуцер 7 выводится из аппарата,а отработанный газ поступает в секцию 9 ичерез штуцер 3 удаляется из аппарата,Для поддержания заданной температуры в аппарате в штуцер 4 подается теплоно. ситель. При наличии на поверхностипористых цилиндрическитх труб 19 и полойперфорированной спирали 15 с полупроницаемой мембраной, очищенный газ такжебарботирует жидкостную пленку интенсивно ее насыщая. Отвод отработанного газаосуществляется через штуцер 22,Таким образом использование предлагаемого авторами аппарата позволяет повысить эффективность аппарата, тем самымснизить его металлоемкость, габариты,уменьшить энергозатраты на перекачивание жидкости, что в конечном итоге снижаетсебестоимость выпускаемого продукта.Формула изобретения51. Пленочный аппарат содержащий корпус со штуцерами, разделенный горизонтальными перегородками на секции для ввода и вывода жидкости, теплообменную 10 секцию, через которую пропущены цилиндрические трубы, снабженные распределителями жидкости и винтовой полой спиралью, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения эффективности, аппарат снаб жен дополнительной секцией для вводасжатого газа, часть длины труб выполнена пористой с размером пор 10 - 500 мкм, при этом полость цилиндрических труб сообщена с полостью дополнительной секции по средством пористой части труб.2.Аппарат по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что винтовая полая спираль выполнена перфорированной, верхний конец спирали герметично соединен с дополнительной сек цией для ввода сжатого воздуха, а нижнийснабжен заглушкойЗ.Аппарат поп.1,отл ич ею щийс ятем, что поверхность пористых цилиндрических труб и перфорированной винтовой спи рали покрыта полупроницаемой мембраной,например тефлоном.4. Аппарат по.и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что штуцер для ввода сжатого газа в дополнительную секцию размещен в верх ней ее части.1801540Составитель Н,Войнов Фиг.2 Редактор Техред М.Моргентал Корректор Т,Вашкович ,Заказ 808 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10