Тарелка для массообменных аппаратов

(АП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 416098, кл. В 03 Р 1/24, 1969.2. Авторское свидетельство СССР952284. кл. В 01 Э 3/20, 1980.54)(57) ТАРЕЛКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХПАРАТОВ,. содержащая рабочее полотно с контактными элементами, разделенное продольными перегородками нацентральный и периферийные участкис противоположным направлением движения жидкости, переточный канал,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью увеличения производительности тарелки за счет увеличения допус-,тимой скорости газа, центральныйучасток расположен выше периферийных участков и жестко соединен с ними, при этом ширина центральногоучастка составляет 60-80 от шириныполотна тарелки.15 25 20 Изобретение относится к тарельчатым контактным устройствам массообменных аппаратов и может быть испольэовано в процессах селективной абсорбции, хемосорбции и промывки газов в агрегатах большой единичноймощности, где требуется обеспечитьэффективный контакт между большимиколичествами газа и минимально возможными количествами жидкости,Известна тепломассообменная тарел ка с рециркуляцией жидкости, состоящая из параллельно установленных пластин с отогнутым верхним краем и разделенная перегородкой на участки с противоположным наклоном пластин, снабженные переливным устройством 1 .Однако данная тарелка имеет низкую пропускную способность по газу пару), так как при высоких скоростях газа пара происходит отдув распыленной в капли жидкости в межтарельчатое пространство и образование уплотненных зон в конце рабочих участков тарелки, Это препятствует попаданию жидкости в сливные отверстия и способствует накоплению ее на тарелке, в результате чего резко возрастает сопротивление тарелки и унос с нее,жидкости.Известна также тарелка для тепломассообменных аппаратов, содержащая рабочее полотно с контактными элементами, разделенное продольными перего;родками на центральный и периферийные участки с противоположным направ-З 5 лением движения жидкости и переточныйканал. При работе тарелки весь поток жидкости контактирует сначала с потоком 40 газа пара, проходящим через центральный участок, а затем с потоком, проходящим через периферийные участки тарелки. Этим достигается увеличение времени контакта фаэ и запаса 45 жидкости на тарелке, а следовательно, и эффективности работы устройства при низких удельных расходах жидкости 2 .Однако указанная конструкция имеет недостаточно высокую производительность.Цель изобретения - увеличение производительности тарелки за счет увеличения допустимой скорости газа.Поставленная цель достигается тем, что в тарелке для массообменных аппаратов, содержащей рабочее полотно с контактными элементами, разделенное продольными перегородками на центральный и периферийные участки с противоположным направлением движения жидкости, переточный канал центральный участок расположен выше периферийных участков и жестко соединен с ними, при этом ширина центрально го участка составляет б 0-80 от ширины полотна тарелки.Такое расположение позволяет увеличить производительность тарелки за счет движения каждой части расчлененного газового (парового) пото. ка при прохождении тарелки по раздельным каналам и достижения в них значительно более высоких скоростей газа пара, чем в контактных зонах.На фиг. 1 изображена тарелка, об. - щий вид, в иэометрии; на фиг. 2 то же, поперечный разрез; на Фиг.З графики зависимости гидравлического сопротивления производительности по отношению к прототипу и эффективности работы от ширины центрального участка; на фиг, 4 - тарелка с различными величинами ширины центрального участка, поперечный разрез.Тарелка для массообменных аппаратов имеет рабочее полотно 1 с контактными элементами, переливное устройство 2, нерабочую сегментную часть 3 и отбойную перегородку 4. Контактными элементами рабочего полотна 1 могут служить пластины, просечно-вытяжной лист, жалюзи и т.д.Центральный участок 5 с продольными перегородками б расположен выше периферийных участков 7 и жестко соединен с ними пластинами 8, а пластинами 9 - с нерабочей сегментной частью 3 и переточным каналом 10 переливного устройства 2. Ширина центрального участка 5 равна б 0-80 ширины полотна тарелки. При этом между пластинами 8 и корпусом 11 аппарата образованы каналы 12, а между пластинами 8 - канал 13 для прохода газовойпаровой) фазы.По краю каждого периферийного участка, расположенного против передявного устройства 2, установлена переливная планка 14, Отбойная пЕре" городка 4 расположена над нерабочей сегментной"частью 3 тарелки на уровне ее центрального участка 5 и закреплена с помощью кронштейна 15.Тарелка работает следующим образом.Жидкость через переточный канал 10 переливного. устройства 2 поступает на центральный участок 5 и взаи" модействует с частью газового (парового) потока. Образовавшиеся капли жидкости увлекаются газом (паром) к отбойной перегородке 4,где эффективно сепарируются и стекают на нерабочую сегментную часть 3 тарелки. Отсепарированная жидкость, переекая через переливную планку 14,поступает на периферийные участки 7 и контактирует с периферийными газовыми паровыми) потоками. После этого она попадает в переливное устройство 2 и через переточный канал 1 ч стекает на нижележащую тарелку,Поток газа, поднимающийся снизу, делится при входе на тарелку на две равные части, При этом одна его часть проходит сначала через периферийные участки 7, а затем через ка- налы 12, а вторая - через канал 13, а затем через центральный участок 5, Деление потока на равные части достигается правильным выбором свободногосечения каналов на входе и на выходетарелки, обеспечивающим одинаковоегидравлическое сопротивление каждойчасти газового (парового) потока.Производительность предлагаемой 10 конструкции по сравнению с прототипом Производительность тарелки возрастает только при ширине центральногоучастка и соответственно суммарнойширине периферийных участков свыше50 от ширины тарелки (фиг. 3). При 50 увеличении ширины центрального участка (суммарной ширины периферийныхучастков) до 80 от ширины тарелки(фиг. 4)производительность ее возрастает в 1,6 раза фиг. 3) по сравнению с прототипом при одинаковыхзначениях других показателей (эффек 55 в 1,5 - 1,6 раза больше благодаря 15 движению потока газа (пара 1 при прохождении тарелки по раздельным каналам и достижению в них значительно более высоких скоростей газа (пара), чем в контактных зонах. Это дает воз-,20 можность уменьшить диаметры разрабатываемых аппаратов и увеличить эффективность их работы, что особенно важно при создании агрегатов большой единичной мощности. Выбор ширины центрального участка равной 60-80 от ширины полотна тарелки (суммарная ширина перифериных участков) является оптимальным, что подтверждается расчетными,и экспериментальными данными (Фиг. 3) для условий постоянной скорости воздуха З,бб м/с в расчете на рабочую площадь предлагаемой тарелки и прототипа.При ширине центрального участка (суммарной ширине периФерийных участ- З 5 нов ) 40 (фиг. 41 рабочая площадь тарелки уменьшается на 20, а производительность ее при неизменной скорости воздуха З,бб м/с в расчете на рабочее сечение тарелки падает на 40 20 по сравнению с прототипом.При ширине центрального участка 50 от ширины тарелки (фиг. 4) показатели ее работы тарелки (производительность, эффективность, гидравли ческое сопротивление) совпадают с прототипом. тивность, гидравлическое сопротивление) . Это возможно благодаря тому, что при возрастании рабочей площади тарелки в 1,6 раза скорость воздуха в поперечных сечениях каналов 12 и 13 достигает значений 14-15 м/с, при которых еще не нарушается гидро- динамическая обстановка на тарелке и сопротивление ее повышается незначительно.Дальнейшее увеличение ширины центрального участка (суммарной ширины периферийных участков) нецелесообразно, так как происходит резкое увеличение скорости газовой фазы в поперечных сечениях каналов 12 и 13 за счет возрастания количества проходящего газа и одновременного уменьшения поперечного сечения этих каналов. В результате гидравлическое сопротивление контактного устройства резкоувеличивается (сопротивление тарелки обусловлено сопротивлением рабочих участков и сопротивлением каналов 12 и 13 для прохода газа), а эффективность его работы из-за возрастания неравномерности распределенияФаз снижается,Следовательно, использование тарелки с шириной центрального и соответственно суммарной шириной периферийных участков более 80 от ширинытарелки нецелесообразно,Выбор ширины центрального участка и соответственно суммарной ширины периферийных участков менее 60 от ширины тарелки также нецелесообразен, так как размер рабочего полотна и производительность тарелки возрастают всего в 1-1,2 раза (,Фиг. 3), а конструкция ее усложняется. Экспериментальная проверка предлагаемой тарелки и базового варианта осуществлена на стенде прямоугольного сечения размером 22001000 мм на системе аммиачно-воздушная смесь - вода при изменении нагрузки по жидкости от 5 до 45 м/ч. Результаты испытаний представлены в таблице,Таким образом, производительность предлагаемой тарелки при одинаковых значениях гидравлического сопротивления и эффективности в 1,5-1,6 раза выше, чем базового объекта. Ощутимый унос жидкости (свыше 0,1 кг/кг ) на вышележащую тарелку начинается при скоростях воздуха свыше 4,7-6,0 м/с в расчете на полное сечение аппарата (в зависимости от нагрузки по жидкости)./сокнарная шцрцйа пе-,рЬФерцднц дцастко 6%)ч ие,З Базовый вариант Предлагаемая В ьЯ 3 Ч 0ЗО Отношение мак- симальной нагрузки, по газу к мини- мальной Сопротивление тарелки,ммвод.ст. 40-42 45-47 56-59 71-72 0,33-0,340,4-0,410,48-0,490,56-0,571088739 Редан тор Г Решетни О лштей Тираж 682твенного комитета ретений и открытиЖ, Раушская н Подписи каз лиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул,Проектная, 4 754/5ВНИИПИ Государпо делам изо113035, Москва ставитель З.Александровхред М.Гергель