Тепло-массообменный аппарат

)5 АТЕНТНО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(21) 4951129/26 (22) 27.06,91 (46) 23.05,93. Бюл. М 19 (71) Московский институт химического ма шиностроения (72) Г.Я,Рудов, Е.Я.Ольшанов, С.А.Косумов, Б,Л.Кабак, Е.А.Чайка и А.Р,Букаров (56) Патент США М 2067832, кл, 136-139, 1960.Патент Франции М 2460149, кл. В 01 О 3/00, 1961. (54) ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Использование: для очистки выбросных газов. Сущность изобретения: аппарат состоит из корпуса 1, в котором в горизонталь 8 ных плоскостях расположены параллельно друг другу контактные элементы в форме балок 2 с постоянным шагом, при этом каждый вышележащий ряд контактных элементов сдвинут по отношению к нижележащему на половину шага между балками, Балки 2 выполнены в форме шестиугольных призм, в которых одна пара боковых граней 5 образована параллельными плоскостями и йа них сформированы поперечные канавки 6, расположенные вертикально, а смежные нижние боковые грани 7 расположены под углом к вертикали в пределах 35 - 800. Аппарат работает в режиме противотока газа и жидкости, 3 ил.Изобретение относится к аппаратурному оформлению тепло-массообменных процессов в системе газ пар) - жидкость, в частности к колонным аппаратам, используемым при очистке выбросных газов.Цель изобретения - увеличение эффективности работы аппарата и расширение диапазона нагрузок по газовой и жидкой фазам за счет формирования стекающей пленки жидкости в направлении, исключающем перекрытие восходящего газового потока.Предлагаемый аппарат отличается совокупностью признаков, определяющих форму балочного контактного элемента, которая изменяет по сравнению с прототипом характер формирования стекающей в газовую фазу жидкой пленки. Так, для балочных контактных элементов в форме швеллера, используемых в известных аппаратах в газовую фазу жидкая пленка формируется в направлении, перекрывающем восходящий поток газа, В предлагаемом аппарате балочные контактные элементы в форме шестиугольной призмы с особенностями их формы и установки в аппарате согласно изобрете. нию способствуют формированию стекающей в газовую фазу жидкой. пленки, в направлении, исключающем перекрытие восходящего потока газа.На фиг. 1 - общая схема расположения балочных контактных элементов в аппарате; на фиг. 2 - общий вид отдельного балочного контактного элемента; на фиг. 3 - поперечное сечение балочного контактного элемента.Тепло-массообменный аппарат для контактирования жидкости и газа состоит иэ корпуса 1, в котором расположены балочные контактные элементы 2, установленные в горизонтальных плоскостях с постоянным шагом "а", так что между контактными элементами образуется промежуток 3. Балочные контактные элементы расположены параллельно друг другу горизонтальными рядами 4, а ряды контактных элементов расположены друг над другом таким образом, что контактные элементы вышележащего ряда сдвинуты по отношению контактным элементам нижележащего ряда на половину шага "а".Две боковые грани 5 балочного контактного элемента 2 выполнены параллельными, а контактные элементы 2 располагаются в корпусе 1 таким образом, что плоскости граней 5 оказываются вертикальными. На этих гранях 5 сформированы поперечнйе канавки 6, которые как и грани 5, располагаются вертикально, а пара смежных нижних боковых граней 7 образует с вертикалью угол а, выбираемый в пределах 35-80 град.40455055 Нижний предел диапазона наклонов граней 7 определяется из условия, что для всех углов отклонения от вертикали, меньших указанного, силы сцепления жидкости и твердого тела преобладают над силамитяжести, В этом случае струя жидкости, переходя из канавки 6 на грань 7 проходит по всей грани без отрыва и струйкой стекает с нижнего ребра грани 7 в газовую фазу без формирования пленки в газовой фазе. Верхний предел указанного диапазона наклонов грани 7 определяется из условия, что для всех углов отклонения от вертикали, больших указанного, силы тяжести преобладают над силами сцепления жидкости итвердого тела. В этом случае сформированная в канавке 6 струя жидкости не переходит на грань 7, а срывается в газовую фазу в виде струи с верхнего ее ребра, Таким образом выход за пределы указанйого диапазона наклонов граней 7 приводит к тому,Аппарат работает следующим образом.Очищаемый газ подается в аппарат снизу.Гаэ проходит в промежутках 3 между балочными контактными элементами 2, поднима ется в верхнюю часть аппарата, контактируяс подаваемой сЬерху жидкбстью, очищается от загрязняющих его примесей и в очищенном виде покидает аппарат, Орошение аппарата осуществляется на верхний ряд 4 10 балочных контактных элементов 2. По верхним смежным граням 8 балочных контактных элементов 2 орошаемая жидкость по линиям наибольшего ската под действием сил тяжести стекает к промежуткам 3 между 15 балочными контактными элементами 2. Привысоких нагрузках по газу (скорость газа в .промежутках 3 между балочными контактными элементами 2 превышает скорость начала срыва жидкой пленки) жидкость не 20 поступает в промежуток 3, а растекаетсявдоль нижней кромки грани 8, но не больше, чем расстояние между канавками 6. Здесь поток жидкости перераспределяется в отдельные струи и по канавкам 6 устремляется .25 к низу контактного элемента 2. На выходе изканавок 6 в нижней части струйки жидкости не срываются в газовую фазу, а вследствие смачивания увлекаются на нижние грани 7, наклон которых находится в пределах 35 - 80 30 от вертикали, т.е, выбран таким образом, чтоструйки, сформированные канавками 6 и перешедшие на грань 7 вследствие эффекта смачивания, не проходят по всей ширине грани 7, и в результате взаимодействия сил 35 тяжести и сил сцепления жидкости и твердого тела раскрываются в пленку, стекающую в газовую фазу в направлении, как бы разрезающем восходящий газовый поток на отдельные параллельные токи.510 20 25 30 40 45 50 55 что жидкость с балочного контактного элемента 2 стекает в газовую фазу не в виде пленки, а в виде отдельных струй, что снижает поверхность тепло-массообмена, а вместе с ней и общую эффективность работы аппарата. Сформированная пленка жидкости может без разрушения достигать нижележащего ряда контактных элементов практически не создавая дополнительного гидравлического сопротивления дли прохождения газового потока, Перекрытие газового потока жидкой пленкой, как это наблюдается в прототипе, полность о исключено, Из сказанного следует, чта тепло-массообменный аппарат с ба- лочными контактными элементами в форме шестигранных призм, выполненными и установленными согласно изобретению, обладают меньшим гидравлическим сопротивлением для прохождения газового потока по сравнению с аппаратом, в котором балочные контактные элементы выполнены в форме швеллеров. Снижение гидравлического сопротивления обусловлено прежде всего тем, что шестигранник имеет более обтекаемую форму по сравнению со швеллером и, следовательно, обладает меньшим лобовым ,сопротивление газовому потоку. Эта частьгидравлического сопротивления аппарата определена исключительно конструкцией и взаимным расположением контактных элементов. Вторая часть гидравлического сопротивления аппарата обусловлена тем, как выбранная конструкция организует взаимодействие стекающей жидкости со встречным потоком газа. В прототипе, как было сказано выше, конструкция контактных элементов приводит к тому, что стекающая в газовую фазу пленка частично перекрывает поток, что приводит к возникновению дополнительного гидравлического сопротивления, В заявленном объекте конструкция контактных элементов обеспечивает стекание пленки жидкости таким образом, что перекрытие газового потока пленкой исключено, а следовательно исключена часть гидравлического сопротивления, обусловленная перекрытием газового потока, Таким образом, тепло-массоабменный аппарат с балочными контактными элементами в форме шестиугольных призм, выполненных и установленных согласно изобретению, обладает существенно меньшим гидравлическим сопротивлением по сравнению с прототипом при одинаковых нагрузках по жидкости и газу. Если же за базу сравнения взять гидравлическое сопротивление аппаратов, то при одном и том же гидравлическом сопротивлении заявленный аппарат обеспечивает большую производительность как по жидкости, так и по газу,Характер формирования жидкой пленки, обеспечиваемый в заявленном обьокте, дает ему по сравнению с прототипом преимущество и в интенсивности тепло-массо- обмена. Стекание пленки с частичным перекрытием газового потока см, критику прототипа) приводит к тому, что пленка в газовой фазе омывается только с одной стороны, где и происходит нормальный тепломассообмен. С противоположной стороны жидкой пленки обаазуется так называемая 15 застойная зона, и тепло-массообмен с этой стороны пленки затруднен, т,е, на пленке, сформированной в,.азавой фазе по принципу прототипа эффективно работает только половина поверхности. В заявленном объекте стекающая в газовую фазу жидкая пленка не перекрывает газовый поток, а разделяет его на параллельно идущие токи. При этом пленка свободно омывается с обеих сторон и тепло-массообмен протекает с одинаковой интенсивностью по всей поверхности плейки, что и.обеспечивает относительное увеличение эффективности работь всего аппарата,Дополнительное преимущество предлагаемого аппарата известными заключается в ега относительно малой чувствительности к перекосам при установке контактных элементов. Этому способствует пара смежных верхних граней 8 балочного контактного элемента и канавки 6, начало которых выходит на верхнюю грань 8, В случае горизонтальной поверхности (см. прототип) небольшие перекосы установки контактных элементов способствуют стеканию контактирующей с газам жидкости к одному краю аппарата, что дает неравномерность работы, снижает общую эффективность и ограничивает габариты конструкции В предлагаемом аппарате наклон граней 8 и выход начала канавок 6 на эти грани ограничивает в случае перекосов. длину стекания расстоянием между канавками. Это увеличивает равномерность работы и разрешает использование контактных элементов в аппаратах повышенных габаритов.3 Формула изобретения Тепло-массобменный аппарат для кантактирования жидкости и газа, содержащий корпус с контактными элементами. выполненными в виде балок, которые расположены параллельно друг другу горизонтальными рядами с постоянным шагом, а ряды контактных элементов расположены друг над другом таким образом, что каждый вышележащий ряд1816463 7 Составитель Г. РудовРедактор Н, Козлова Техред М.Моргентал Корректор Г,Ко Заказ 1692 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ород, ул.Гагарина, 101 Производственно-издательский комбинат "Патент" сдвинут по отношению к нижележащему на половину шага между балками, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения эффективности работы аппарата и расширения диапазона нагрузок погазовой и жидкой фазам за счет формирования стекающей пленки жидкости в направлении, исключающем перекрытие восходящего газового потока, балки выполнены в форме шестиугольных призм, в которых одна пара противоположных боковых граней образована параллельными плоскостями и на них 5 выполнены йоперечные канавки, расположенные вертикально, а смежные нижние бсковые грани расположены под углом к вертикали в пределах 35 - 80 О,4