Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов

(56) 1. Патент Швейцарии Р 438217,кл, 12 а,5, 1972,2. Авторское свидетельство СССРУ 554880, кл. В 01 0 53/20, 1974,54)(57) 1, РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯТЕПЛОМАССООБИЕННЫХ АППАРАТОВ в видепакетов из вертикальных гофрированных листов с наклонным рифленпем,причем в смежных листах гофры имеютодинаковый, но противоположный уголнаклона к вертикали, а вся гофрированная поверхность листов перфорирована горизонтальными рядами просечек, о т л и ч а ю щ а я с я , тем, что, с целью обеспечения техно" логичности конструкции и эффективного теплообмена за счет равномерностк распределения жидкостной пленки и интенсивной турбулизации потока пара (газа), просечки выполнены с отогнутыми козырьками на ребрах и на вершинах гофр, причем козырьки на ребрах гофр и козырьки на вершинах гофр, отогнутые в сторону впадин гофр смежных листов, отклонены соответственно от поверхности ребер и от касательной к вершинам гофр на одинаковый угол, равный 20-90 , а угол отклонения от поверхности ребер Е козырьков, .расположенных на вершинах гофр и отогнутых в сторону выступов ЪУ Ф гофр смежных листов, равен углу С: между касательной к вершинам гофр иг поверхностью ребер.1082470 2. Насадка по п, 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что горизонтальные. ряды просечек в направлении от оснований 1Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которымиоснащаются тепломассообменные колонные аппараты, преимущественно вакуумректификационные колонны.5Насадка является основным конструкционным элементом колонн, таккак на ее поверхности посредствомконтакта жидкостной пленки и потокапара (газа) осуществляется процесс 1 Опереноса тепла и массы.Известны косорифленые насадки,пакеты которых изготавливаются извертикальных листов с наклонными квертикальной оси гофрами. Это обеспечивает достаточно активный гидродинамический режим движения пара и исключает возможность провала жидкости нанижележащие пакеты. Гофрированныелисты перфорируются просечками, прорезями или отверстиями, что позволяетповысить эффективность насадок засчет улучшения равномерности распределения жидкости 11) .Наиболее близкой к предлагаемой 25является насадка в виде пакетов.извертикально расположенных гофрированных листов,. причем гофры в смежных листах имеют одинаковый, но противоположный угол наклона к вертикали. Поверхность гофрированныхлистов перфорирована горизонтальнымирядами прорезей. Вследствие этогонасадка достаточно хорошо смачиваетсядаже при незначительных плотностяхорошения 2,Однако нанесение прорезей неспособствует интенсификации гидродинамического режима и, следовательно,тепломассообмена в потоке пара, Кроматого, операция по нанесению прорезей40с нужными геометрическими параметрами весьма трудоемка, приводит кснижению прочности насадки и поэтомуневыгодна с экономической точки зре 45ния.Цель изобретения - обеспечениетехнологичности конструкции насадки к кромкам козырьков и гофры в направленииот нижних торцов листов к верхним образу"ют между собой острый угол. 2и эффективного тепломассообмена за счет улучшения равномерности распределения жидкостной пленки и интенсив. ной турбулизации потока пара (газа).Поставленная цель достигается тем, что в регулярной насадке для тепломассообменных аппаратов в виде пакетов из вертикальных гофрированных листов с наклонным рифлением, причем в смежных листах имеют одинаковый и противоположный угол наклона к вертикали, а вся гофрированная поверхность листов перфорирована горизонтальными рядами просечек, просечки выполнены с отогнутыми козырьками на ребрах и на вершинах гофр, причем козырьки на ребрах гофр и козырьки на вершинах гофр, отогнутые в сторону впадин гофр смежных листов, отклонены соответственно от поверхности ребер и от касательной к вершинам гофр на одинаковый угол, равный 20-90 , а угол отклонения от поверхности ребер козырь. ков,расположенных на вершинах гофр и отогнутых в сторону выступов гофр смежных листов, равен углу между касательной к вершинам гофр и поверхностью ребер.Горизонтальные ряды просечек в направлении от оснований к кромкам козырьков и гофры в направлении от нижних торцов листов к верхним образуют между собой острый угол. Конкретное значение этих углов отклонения выбираетсяв зависимости от смачиваемости н прочностных харак,теристик конструкционного материала. ,Так, если орошающая жидкость хорошо смачивает материал, вследствие чего обеспечивается заполнение и перетекание пленки через просечки, то козырьки отогнуты по поверхности ребер и от касательной к вершинамйгофр на 90 . Такое расположение наиболее целесообразно, так как способствует интенсивной турбулизазции пара и полностью открывает просечки для перераспределения жидкости. Однако при недостаточной пластичности конструкционного материала (например, у полимерных материалов) отгиб козырьков на 90 можето привести к их излому. Это вызывает необходимость уменьшить угол отклонения козырьков.При плохой смачиваемости констру ционного материала (например, при использовании полимерных материалов при малых плотностях орошения) угол отклонения козырьков также должен быть меньше 90 . В противном случаео(если сохранить угол отклонения,равный 90 ) жидкость не заполняет, .а обтекает просечки. Это существенн снижает перераспределяющую способность насадки, что приводит к появлению слабоорошенных и неорошенных участков поверхности контакта фаз, как следствие, к малоэффективной работе насадки. Поэтому козырьки отогнуты на угол, меньший 90 , чтоб между ними и поверхностью материала образовались узкие капиллярные щели Это обеспечивает хорошую смачиваемость и заполнение просечек даже пр низких плотностях орошения. Однако отгибать козырьки меньше чем нао20 нецелесообразно, так как козырь практически закрывают просечки. Это ухудшает перераспределяющую способность насадки по жидкости. Одновременно существенно снижается турбули зирующее воздействие козырьков на поток пара.Угол отклонения козырьков, расположенных на вершинах гофр и напра ленных в сторону выступов гофр смеж ных листов, равен углу, образованно между касательной к вершинам и поверхностью ребра гофр. Выполнять угол отклонения козырьков меньшим нецелесообразно. Если эти козырьки отогнуты на угол, превышающий величину угла между касательной к верши нам и поверхностью ребра гофр, то нарушается полный контакт смежных листов, так как между выступами смежных листов будут образованы заз ры. Это резко снижает перераспределяющую способность и, следовательно эффективность насадки.Другой особенностью является ориентация козырьков, которые просекают ся таким образом, чтобы между гори 1082470 4зонтальными рядами перфораций в направлении от основания козырьков к ихкромкам и наклонными гофрами в направлении от нижнего торца листов кверхнему образовывался острый угол.При таком исполнении орошающая жидкость, заполняющая просечку, равномерно перераспределяется по поверхности гофрированных листов. Если к горизонтальные ряды перфораций инаклонные гофры (в указанных направлениях) образуют тупой угол, тозаполняющая просечки жидкость перемещается и стекает по направлению нак 1 лонных гофр. Это приводит к образова.нию слабоорошенных и несмоченныхучастков н снижает эффективность о тепломассообмена.На фиг. 1 изображена предлагаемаянасадка, общий вид, на фиг. 2отдельный гофрированный лист; на и фнг. 3 - разрез А-А на фиг. 2, нафиг, 4 - разрез Б-Б на фиг. 2.Регулярная насадка для тепломасы сообменных аппаратов в виде пакетов ы 2 Биз вертикальных гофрированных листов1 имеет в смежных листах 1 одинаковый, но противоположный угол наклона гофр к вертикали. Профиль гофрсформирован ребрами 2 (поверхностькоторых может быть плоской илиискривленной) и вершинами 3. Гофрикированная поверхность листов перфорирована горизонтальными рядами просечек 4 с отогнутыми козырькамиЗ 5 5-, Козырьки 5-7 в смежных по вертикали рядах перфораций имеют противоположный угол отклонения от поверхности листов 1 (см. фиг. 2).Перфорации с просечками 4 и козырьками 5-7 нанесены как на ребрах 2(козырьки б, 7). Отдельные ребра 2в горизонтальных рядах могут перфо-рироваться просечками 4 и. козырь 4 ками 5 в одном или нескольких участках. Козырьки 6 и 7 на вершинах3 гофр направлены в .сторону впадини выступов гофр смежных листов. Углыотклонения оС козырьков 5 и Ф козырьо50 ков 6 составляют 20-90 . Угол отклонения оз козырьков 7 равен углу междукасательной к вершинам 3 гофр и поверхностью ребер 2. Горизонтальные Эряды перфораций (в направлении от55 основания к кромках козырьков 7) и4 наклонные гофры (в направлении отнижних торцов листов 1 к верхним)образуют острый угол.1082470 О Таблица 1 Прототип (базовый образец) Параметр Изобретение 10-20 5-10 180-200 300-350 Насадка работает следующим образом.Жидкость из оросительного устройства или вышерасположенного слоя насадки (не показаны) поступает на5 поверхность гофрированных листов 1 пакета насадки. Заполняя просечки 4 на ребрах 2 и вершинах 3 гофр, жидкость перетекает на смежные листы в точках соприкосновения вершин 3 на выступах гофр и равномерной пленкой покрывает всю поверхность насадки. Встречный поток пара движется по наклонным каналам насадки, Режим его течения интенсифицируется отог нутыми козырьками 5-7. Этим достигается активный обмен теплом и массой между контактирующими потоками жидкости и пара.Наиболее удачным техническим ре шением является насадка, принятая в качестве прототипа, поэтому указан. ная насадка выбрана за базовый образец для оценки эффективности предлагаемой конструкции. 25В табл. 1 приведены сравнительные данные, характеризующие основные технические показатели предлагаемой конструкции и прототипа (базового образца). 30 Коэффициент неравномерности распределения жидкостиЧА (005-20)мз /мфч, Н Число Рейнольдса, характеризующее переход ламинарного режима течения пара в турбулентный, Ке Величины Н и Е позволяют сопоставить достоинства насадок как,в отношении их распределяющей способности по жидкости, так и по степени интенсификации режима движения пара.Из табл. 1 следует, что показатели предлагаемой насадки более предпочтительны: качество распределения жидкости и активность движения пара в этой насадке выше, чем в прототипе.Следствием этого как в организации наиболее интенсивного гидродинамического режима при движении контактирующих фаз, так и в технологич-, ности изготовления является повышение эффективности и снижение стоимости насадки.В табл. 2 приведены примеры конкретного выполнения предлагаемой конструкции. Образцы насадки, характеристики которых приведены в табл. 2,испытаны в опытно-промышленных колоннах производств фторорганических соединений и перекиси водорода. Применение таких конструкций позволило ощутимо повысить технико-экономические показатели производственных процессов.1082470 бТаблица 2 Углы отклонения козырько Конструкционный материал Профильгофр а реброфр на вершинахгофр Нержавеющая сталь, тита 45 Фторопласт,2 М Волнистый Фив Корректор О. Бил Заказ 1615/7 Тираж 682 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д.Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Треугольныйсо скругленнымивершинами Составитель А. СондРедактор С, Пекарь Техред М.Гергель УголНаклона гофр к вертикали,оЭ Угол междугоризонтальными рядамиперфорацийнаклоннымигофрами,3