Способ проведения тепло-массообменных процессов в системах жидкость-газ

Соеа СоветсиннСоцналнстнчвсннкРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТО РСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 929135. с присоединением заявки М (23) Приоритет В 01 Р 3/28 Ьеудерстеенны 11 квинтет СССР но делам наебретеннй н еткрытнй.23(088.8) Дата опубликования описания 23 05, 82 В.К, Борисанов, В,С. Галустов и Г.Н. Абаев(54) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ ЖИДКОСТЬ-ГАЗ лении 11,Изобретение относится к технике проведения тепло-массообменных г,роцессов, таких как ректификация, абсорбция, десорбция., конденсация, увлажнение, испарительное охлаждение и т,п. Оно может найти применение в аппаратах химической, нефтехимической, пищевой, теплоэнергетической и других отраслей промышленности.Известен способ осуществления тепло-массообменных процессов на поверхности пленки или капель распыленной жидкости фазы, образованных с помощью диспергирующих устройств, Это объясняется тем, что аппараты, в которых реализуются указанные способы, сравнительно просты по конструкции, надежны в работе, удобны в обслуживании и при ремонте.Согласно этому способу жидкой фазе сообщают некоторый напор и далее ее направляют на диспергирующее устройство, с помощью которого формируют пленки или поток капель жидкости, а газ подают в том же направНедостатком данного способа является низкая эффективность, связанная с неудовлетворительным развитием поверхности контакта, либо чрезмерно высокие затраты энергии на образование новой поверхности. Хорошо известно, что независимо от выбора метода диспергирования и конструкции диспергирующего устройства,увеличение удельной поверхности связано 5с резким увеличением удельных затрат энергии на образование новой поверхности.Известен также способ проведения 20тепло-массообменных процессов в системах жидкость-газ, включающий сообщение жидкости избыточного давления, подачу ее на ударно-струйное распыливающее устройство, образова929135 Таблица 1 ин 120 0 3ние жидкостной пленки и контакт еес газом,Тепло-массообмен осуществляетсяна поверхности образовавшей пленкижидкости. Затраты энергии на образование поверхности контакта невелики,так как жидкость имеет небольшойнапор 2,Недостатком этого способа является весьма низкая эффективностьпроцесса . Последнее объясняетсятем, что газовый поток вытесняетсяк периферии пленки и рабочая поверхность контакта и без того низкая,.становится еще меньше.Цель изобретения - повышение эффективности процессов за счет предварительного газонасыщения жидкости.Указанная цель достигается тем,что согласно способу проведения тепло-массообменных процессов в системах жидкость-газ, включающему сообщение жидкости избыточного давления,подачу ее на ударно-струйный распылитель для образования жидкостной пленки и контакт ее с газом, в потокжидкости перед распыливающим устройством вводят газ. в количестве 0,100,013 от массы жидкости.На чертеже показана схема реализации способа,Способ заключается в следующем,Жидкости насосом или за счет соответствующей установки напорной емкости сообщают избыточное давление2-5 кПа в зависимости от заданногомаксимального диаметра пленки. Дальнейшее увеличение напора не целесообразно, так как связано со значительным ростом затрат энергии прималозаметном увеличении диаметрапленки. Далее жидкость направляютв газораспределительное устройство1, где в нее вводят 0,10-0,010 вес,Фгазовой фазы и направляют на ударноструйный распылитель 2, Наличие вжидкой фазе пузырьков газа приводитк снижению эффективной вязкостижидкости, повышению поверхностнойэнергии и турбулизации пленки. Врезультате пленка не только на периферии, но и по всему радиусу перестает быть гладкой. На ее поверхности образуются заметные волны, возникают разрывы. Все это приводит кувеличению поверхности контакта идвижению газа по всему сечению.При этом эффективность процессазначительно возрастает. фДальнейшее увеличение количествавводимого в поток жидкости пара нецелесообразно, так как затраты энергии на это не компенсируют ростаэффективности.В качестве примеров, подтверждающих перспективность примененияпредлагаемого способа, были осуществлены два процесса: теплообмена 1 р охлаждения .нагретого газа водой и массообмена - абсорбция водой углекислого газа из смеси с воздухом.П р и м е р 1. Проводилось изу чение зависимости коэффициента теплопередачи от нагретого газа к жидкости с предварительным газонасыщением и без предварительного газонасыщения жидкости, Опыты проводились щ на аппарате из оргстекла диаметромЙОО мм.Вода из емкости насосом черезротаметр подавалась на ударноструйный распределитель жидкости.2 В поток жидкости вводился газ (воздух) в количестве 0,10-0,01/ от массы жидкости. Вытекая из распределителя, жидкость образовала пленку ввиде зонта. Снизу в аппарат поступал щ подогретый воздух, расход воздухазамерялся по ротаметру, Нагретыйвоздух контактировал с .пленкой жидкости и выходил из аппарата. Замерялась температура воздуха и водына входе и выходе из аппарата и влагосодержание воздуха на входе и выходе в аппарат,Результаты опытов приведены втабл.1.Для наглядности представлен относительный коэффициент теплопередачи, представляющий собой отношениекоэффициента теплопередачи с предварительным газонасыщением жидкостик коэффициенту теплопередачи безпредварительного газонасыщения жидкости.5Продолжение табл. 1 923135 6тельным газонасыщением жидкости ккоэффициенту - массопередачи безпредварительного газонасыщения жидкости. а б л тносиРасходгазовойфазы,кг/ч Расх газа ввод мого жидкост кг/ч Расходжидкойфазы,кг/ч ель коэффициентмассопе 3 1,2 55 редачи К откос 1600 б 1,5 0 1,03"гаНОС КБ нас Таким образом,лагаемого способа,именение наса оэфф к это следует ния и примеровзначительно где К 1 атеплоперкоторуюколичест ен ного оп иась 1 щдачи от газаредварительне 0,10-0,01 из приведреализациповыситьмых тепло сти, в к жидк введе от маспозволи ффективно массообме газ ть осуществляеных процессов,жидости Ккоэффицза к жи ко иент.ти безжидоьонась щ ачи от г изобретени ф ения тепло-масссов в системах У 351558, кл2. Авторс В 366867, кл теплоперед а д с предварительного газонасыщениякости.П р и м е р 2. Проводилось изу" 35 чение зависимости коэффициента массо- передачи от газа к жидкости с предварительным газонасыщением. Опыты проводились на установке, описанной выше, с помощью углекислого газа, 40 который вводился в поток воздуха в количествах 0,3 м /ч (расход контролировался по ротаметру). Замерялась концентрация СО в воздухе на входе и выходе из аппарата, по которым 45 рассчитывался коэффициент массо- передачи.Результаты опытов приведены в табл. 2.Для наглядности представлен отно- я сительный коэффициент массопередачи, представляющий собой отношение коэффициента массопередачи с предвариСпособ провед сообменных проце жидкость-газ, вк ние жидкости изб подачу ее на уда ливающее устройс жидкостной пленк газом, о т л и ч что, с целью пов процессов за сче газонасыщения жи жидкости перед р ройством вводят 0,10-0,014 от ма Источники принятые во внии 1. Авторское Влючающии сообщеыточного давления,рно-струйное распытво, образованиеи и контакт ее са ю щ и й с я тем,ышения эффективностит предварительногодкости в потокаспыливающим устгаз в количествессы жидкости,информации,ание при экспертизесвидетельство СССР01 Э 3/28, 1970.свидетельство СССР01 Р 3/28, 1970.929135 Составитель Г. УрусоваВ. Иванова Техред М. Рейвес Корректор В, Синичка едак Заказ 3347/6ВНИ ис СР в е 1303 д. 4(5 тент", г. Ужгород, ул, Проектна илиал ППП " ТираГосуда делам и Москва,Под нного комитета С тений и открытий