Массо-и теплообменный аппарат

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик) М. Кл. 3/30 ээрбэрэтеэээв 1 эеаэтэт6 еээта Юэээетреэ 666 Рлэ Иээв этебретэээ 1Э ЭТЭРЦВ(45) Дата онубликова Авторыизобретени о Красного Знаменинститут к рдена литех удов ески явитель 4) МАССО- И ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАР В процессе дробления тяжелой фазы большая часть ее оседает в виде капель на внутренние поверхности по всей длине горловкны и диффузора, образуя при этом пленку.Такая организация гидродинамической обстановки в одном иэ элементов контактного устройства-диффузора, где обновление поверхности отсутствует, так как большая часть тяжелой фазы в диффузоре находится в виде пленки на его внутренней поверхности, а остальная часть тяжелой фазы в виде капель вместе с легкой фазой выводится из диффу" зора при относительной скорости Фаэ равной нулю, позволяет сделать вывод, что процессы массо- и теплообмена протекают в диффузионной области.Из изложенного выце следует, что сама конструктивная особенность контактного устройства - горловины и диф" Фузора, способствует переходу кинетической энергии в потенциальную, но не на обновление поверхности фаз, что естественно, не приводит к интенсификации технологических процессов.Большим недостатком в конструкции трубы Вентури является сложность автоматизации технологических процессов. К числу недостатков также можно отнесся к химичегазовой ота также может других областях де осуществля- плообменные ппара одера зор и со- и кже ханич тиой а т типа орый с ит коидиффу служит ем мас теплоа та для моот.ме еских недостаток трубы я в том, что ки сообщенная фаза дит в потенциальповерхностей к нем,нуюонй эне аппа ией та. Здесь же в косновения фаз величину относ входе фаз в ди носительная ск шаются, и обно кращается. ый моммеют наи й скорлинейныбыстроповерх нт соприбольшуюсти, Нае и отуменьостей пр ачаль они и тельн фузор рости влениеИзобретение относитской, нефтехимической,раслям промлалеиности,быть использовано и внародного хозяйства, гются масообменные и тепроцессы.Известен скороструба Вентури, котфузор, горловину идля проведения в нобменных процессовкрой очистки газовпримесей 11.КонструктивныйВентури заключаетстическая энергия,в основном перехоа не на обновлениетактируеий Фаз.Наибольшей кииетическФазы обладают в горловин Ф.Панечко и Г.И.Панечкти невсзможность осуществления масштабного перехода, кроме того, самаконструкция аппарата сложна по технологическому исполнению.Известен Абсорбер для сушки хлоргаза, выполненный в виде колонногоаппарата. В средней части колонна абсорбера выполнена в виде конфузора,в нижней -.в виде диффузора и снабжена отбойной тарелкой, смонтированной внутри конфузора 12,1Существенный недостаток в кон.структивной особенности аппарата сос.тоит в том, что при ведении технологического процесса тяжелая фаза диспергируется на отбойной тарелке прималой линейной скорости легкой фазыв конфуэоре, при этом значительнаячасть тяжелой Фазы попадает на внутреннюю поверхность конфузора и ввиде пленки последовательно проходитконфузор, горловйну и диффузор. Остальная часть тяжелой Фазы в виде капель получает ускорение в горловинеи вместе с легкой Фазой при одинаковых линейных скоростях выходит иэ диф-Фузора.Следовательно, такая организациягидродинамической обстановки способствует потере энергии не на эффективное контактирование Фаз. И естест- ЗОвенно, что процесс массообмена протекает, в основном в диффуэионной области как на внутреннейповерхностиконфуэора, горловины и диффузора, таки в движущемся двухфазном потоке дифФуэора. Кроме того, такая конструктивная особенность усложняет автоматизацию технологического процесса. Кчислу недостатков можно такжЕ отнестиневозможность осуществления масштаб Оного перехода и конструктивную сложность технологического исполнения аппарата типа трубы Вентури;Наиболее близок по конструкции кнастоящему изобретению аппарат, содержащий корпус, сепарационное кон"тактное устройство с гаэоподводящимпатрубком в форме трубы Вентури, разделительные наклонные перегородки,. по"мещенные внутри сечения аппарата с конфузором, направляющие поверхности Э .,Конструктивный недостаток аппаратазаключается в том, что в газоподводящем патрубке формы трубы Вентури безвозвратно расходуется энергия для пре одоления сопротивления дросселирующего устройства - горловины, где легкойфазе сообщается максимальная кинети,ческая энергия, которая в диффуэорепереходит в потенциальную, то есть нстатическое давление,Такая организация гидродинамической обстановки в гаэоподводящем патрубке типа трубы Вентури не способ"с 1 вует интенсивному Обновлению поверхности контактируеьых, фаэ. Для подвода газа к направляющим поверхностям газоподводящий патрубок типа трубы Вентури выполняет функцию патрубка круглого сечения, но только с большими энергетическими потерями, Скорость легкой Фазы для данного типа"полого форсуночного скруббера с разделительными наклонными перегородками по его сечению такая же, как и для известных полых Форсуночных аппаратов.Кроме того, чтобы скруббер отличается большой металлоемкостью, громоздкостью, что создает дефицит про" изводственных площадей. В то же время увеличение геометрических размеров не способствует увеличению производительности и эффективности.Цель настоящего изобретения - устранение указанных недостатков и интенсификация процессов массо- и теплообмена.Поставленная цель достигается тем, что контактное устройство установлено внутри корпуса аппарата и выполнено в виде цилиндрической камеры, причем один торец ограничен стенкой корпуса, а второй торец выполнен открытым для ввода контактируемых Фаз, лопатки. Установлены под углЬм к горизонтальной оси устройства, причем первая лопатка снабжена вращающейся осью и закреплена в нижней части контактного устройства со стороны ввода Фаэ, вторая лопатка - в его верхней части и третья Ударно-диспергирующая лопатка закреплена жестко одним концом в торце контактного устройства, а вторым концом " в сепарационном устройстве.Конструктивная особенность расположения направляющих и ударно-диспер гирующей лопаток в контактном устройстве позволяет организовать гидродинамическую обстановку, при которой кинетическая энергия Фаэ расходуется на их диспергирование, а при некото-, ром ее значении может протекать проФ цесс образования гомогенной системы иэ гетерогенной.Поскольку массо- и теплообменные процессы, в основнОм, характеризуются гидродинамической обстановкой контактируемых Фаз, предлагаемая конструк" ция аппарата отвечает условию проведения процесса в широкойобласти установившегося турбулентного режима.Кроме того, такая конструкция контактного устройства не только позволяет интенсифицировать процессы мас" со- и теплообмена, но и представляет определеннЫй интерес для практического и теоретического изучения процессов массопередачи и теплопередачи.На фиг. 1 показан общий вид массои теплообменного аппарата Ударно-диспергирующего типа; на фиг. 2 - егогоризонтальная проекция.Массо- и теплообменный аппарат состоит иэ цилиндрического корпу а 1 исодержит контактное устройство 2 и сепарационное устройство 3. В нижнюю часть корпуса 1 установлено контактное устройство 2, которое перпендикулярно к корпусу, а нижняя его часть установлена касательно к цилиндру корпуса. В нижней части контактного устройства 2 на вращающейся оси 4 жестко закреплена направляющая плоская лопатка 5, которая может вращаться вместе с осью .4 на величину угла от 5 до 45 ф по отношению к горизонтальной оси контактного устройства против движения потока Фаз.На уровне свободного конца вращающейся лопатки 5 в верхней части контактного устройства одним концом жестко закреплена направляющая лопатка б,которая образует угол от 5 до 13 фс горизонтальной осью контактного 20устройства при движении против потоков фаз. Длина лопатки 6 составляет1/3 длины лопатки 5,Перпендикулярно горизойтальной оси Ж контактного устройства установлена ударно-диспергирующая лопатка 7, которая установлена так, что один конец ее закреплен в точке пересечения его горизонтальной оси с корпусом аппа рата, а второй конец также закреплен на корпусе аппарата, но в сепарационном устройстве. Лопатка 7 установлена на расстоянии от лопатки б на 1/3 большем, чем среднерасчетная длина сечения для прохода контактируеьих фаэ между свободным концом лопатки 5 и верхней частью контактного устройства 2,Патрубок 8 является продолжением контактного устройства и служит для ввода легкой фазы. На патрубке 8 крепится патрубок 9, который служит для ввода тяжелой фазы (фиг.1) .Сепарационное устройство 3 содержит полукольцо 10 и кольцо 11, а так же перегородку 12, которые служат для разделения контактируемых фаз (Фиг.2). В нижней части сепарационного устройства 3 по всей его длине укреплен сборник 13, служащий для сбора тяже лой фазы, и. патрубок 14 для ее вывода иэ аппарата. Для выхода легкой Фазы иэ аппарата слУжит патрубок 15Со стороны сепарационного устройства ук реплен Фланец 16, к которому с помо щью болтов крепится крышка 17. Со стороны контактного устройства прикреплена крьюка 18.Ступени аппарата взаимозаменяемы и при необходимости монтируются в мно гоступенчатый аппарат.В массо- и теплообменном аппарате ударно-диспергирующего типа протекают процессы следующим образом.С помощью лопатки 5, которая вращается вместе с осью 4, устанавлива ется необходимое сечение для прохода контактируемых Фаэ. Легкая Фаза подается в контактное устройство через патрубок 8, который является продолжением контактного устройства 2, иэ цилиндрического корпуса 1.Тяжелая фаза в виде струи подается через патрубок 9 по направлению потока легкой фазы, Потоки контактируемых Фаэ, проходя через сечение, установленное с помощью лопатки 5, приобретают необходиМую скорость.В промежутке между направляющими лопатками 5 и б эа лопаткой 6 по направлению движения потока фаэ тяжелая Фаза предварительно. дробится на капли, которые в свою очередь од" новременно получают ускорение эа счет кинетической энергии легкой фазы. При этом относительная скорость потоков фаэ приближается к нулю, а линейные скорости стремятся выравняться по абсолютному значению.Тяжелая фаза после предварительно" го скоростного дробления на капли и их ускорения вместе с легкой Фазой направляется лопаткой 6 на ударнодиспергирующую лопатку 7.Вблизи ударно-диспергирующей лопатки 7 давление и плотность легкой фазы увеличиваются, кроме того, резко изменяется скорость и направление еедвижения. На некотором расстоянии отударно-диспергирующей лопатки и насамой лопатке относительная скоростьФаз принимает максимальное значениеили наибольшую. величину сложного движения фаз. Здесь же в результате эффекта удара ускоренных капель тяжелой Фазы об уплотненный слой легкой Фазы и ударно-диспергирующую лопатку 7 протекает ннтинсивное обновление и увеличение развитой поверхности фазИзменение направление движения, поток диспергированных фаз из контактного устройства 2 направляется в сепарационное устройство 3. В верхней цилиндрической части сепарационного устройства 3 над контактным устройством 2 между полукольцом10 и крышкой 18 происходит процессразделения диспергированных фаз. В результате центробежной силы тяжелая Фаза прижимается к внутреннейцилиндрической поверхности корпусасепарационного устройства 3, где образуется подвижная пленка. Легкая Фаза пссле разделения направляется чер:зпатрубск 15 на следующую ступень. Тяжелая фаза в виде пленки стекает на перегородку 12, где часть ее попадает в сборник 13, а остальная часть по кольцу 11 - в карман, образованный между кольцом 11 и крышкой 17, Из кармана она попадает в сборник 13, а из сборника 13 через патрубок. 14 выводится из аппарата.596261 8 Формула изобретения гб Фиг. Ф Составитель А.Сондорван ева Тех ед З.фанта Ко екто Н.Ковале акт Тираж 96 ударственного пО делам изоб 35 Москва Ж 5/9ПИ Г Подписно Совета Минис открытий хая наб, аз ов ССС комитетаретений35 Ра ш П Патент 1, г. Ужгород, ул. Проектная,и Характерная особенность предлагаемой конструкции ударно-диспергирующего массо- и теплообменного аппарата заключается в простате конструкции и в незначительности капиталовложениЯ для его изготовления, доступности автоматизации для ведения в нем заданного технологического процесса, воз можности осуществления масштабного перехода, возможности нагрузки в широком интервале как по легкой Фазе (газ, пар), так и по тяжелой Фазе (вода, раствор, масло и т.д.), малая геометрическая размерность,:что важно при деФиците производственной площади, простоте в эксплуатации и в ремонте.Предлагаемгй аппарат можно испольэовать для таких процессов как абсорбция, десорбция, ректификация, экстракция, выпарка раСтворов, охлаждение и Ю очистка газов, смешение газов и жидкостей и т,д.Несколько конкретных примеров его, использования: аэрация воздухом сбра сываегвгх технологических водг сушка 26 природного газа и очистка его от сероводорода и других компонентовг осуществление диссоциации аювачных вод коксохимического йрсизводства улавли ванне бензольных углеводородов, авве ака, сероводорода и .других компонентов из коксового газа. Конструктивная особенность контактного устройства в аппарате позволяет создавать .гидродинамическую.обстанов ку, при которой кинетическая энергия фаз, в основном, направляется на интенсивное обновление и увеличение поверхности контактируегих фаз. Массо- и теплообменный аппарат ударно-диспегирующего типа, состоящий изцилиндрического корпуса, сепарационного устройства и контактного с направляющими лопатками, патрубков для .ввода и вывода контактируеьнх фаз,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью интенсификации процессов теплои массообмена, контактное устройствоустановлено внутри корпуса аппарата ивыполнено в виде цилиндрической камеры, причем один торец ограничен стенкой корпуса, а второй торец выполненоткрытым для ввода фаз, лопатки установлены под углом к горизонтальнойоси устройства, причем первая лопатка снабжена вращающейся осью и закреплена в нижней части контактногоустройства со.стороны ввода Фаз, вторая лопатка - в его верхней части итретья - закреплена жестко одним концоМ в торце контактного устройстэа,а вторым концом - в сепарациониом устройстве.Источники информации, принятые во