Тепломассообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11 23122 01 ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДА ПО ДЕЛ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 072561/31.03,865.07,87,умский фическогомассообм рат содержит корлен полый вал сках радиально ус в котОро релками,юл, 9 26иал Харькнститута тар стью вращения ей контактные ого поВ,И. Лелены возмо енных уг со вну нина (72) (53) (56)88 е за щее уст полнены жидкос снабже Контак ны кон ретения состо ности процесса нс и. В,Я, Сторо 66,015.23.Авторское В 995, кл, 12 (54) ТЕПЛОМАССОО (57) Изобретени там для проведе процессов, Цель в повьппении инт женко и В,Ю, Шкарупа 05 (088,8)свидетельство СССР А 5, 1950,БМЕННЫИ АППАРАТ е относится к аппарания тепломассообменных три которых установлены винтоихрители, а также распределяюройство для газа. Трубки выиз не смачиваемого рабочейью материала. Аппарат такжераспределителями жидкости,ные трубки могут быть выполнеческими, установленными меньметром к периферии аппарата,ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к конструкциям роторных вихревых аппаратов для проведения тепломассообменных процессов в пленке и капле, мокрой очистки газов от пыли и может применяться в 5 химической, нефтегазовой металлургической отраслях промьшзленности,1 ель изобретения - интенсификация процесса массообмена эа счет увеличения поверхности контакта.10Па фиг, 1 изображен тепломассообменный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - участок распределяющего устройства с входами для газа, вид сверху; на фиг, 3 - траектория капли, движущейся в процессе работы аппарата.Тепломассообменный аппарат содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 жидкости, входа 4 и выхода 5 2 газа. В корпусе 1 устаноплен полый вал 6, на котором укреплена тарелкаи которой радиально установлены контактные трубки 8Внутри послед 25 них укреплены винтовые завихрители 9, а также распределяющее устройство 10 для газа с входами в каждую контактную трубку, На валу 6 выполнено распреде:зякщее устройство 11 дпя жзздкостп с входами в каждую контактную трубку.Теп:зомассообмеззный аппарат работает следующим образом.При ззращении вала 6 приходит во вращение укрепленная на нем тарелка 7. 35 Конзактные трубки 8, установленные на ней, соприкасаясь с корпусом 1, начинают вращаться вокруг собственных осей, 11 ри этом они вращаются и ззокруг оси вала, Жидкость подается 40 по патрубку 2 входа и по полому валу 6 направляется в распределяющее устройство 11 для жидкости с отводами для питания каждой трубки, орошая при этом каждую из них. Гаэ по пат рубку 4 входа подается в распределительное устройство 10 для газа и также вводится в каждую трубку, При движении по контактным трубкам 9 от периферии аппарата к его центру газ Ю закручивается винтовыми завихрителями 9, Капзш жидкости при этом движутся навстречу газовому потоку по винтовой липни изогнутой по спирали Архимеда. 11 рзз организованном таким 55 образом противотоке фаз происходит и интенсивный массообмен между каплямижзздк о( ти и па э ом,Жидкость выходит из контактныхтрубок 8 и выводится из аппарата попатрубку 3 выхода жидкости. Гаэ выводится иэ аппарата по патрубку 5,Это достигается за счет увеличенияконтакта фаэ, так как процесс массообмена ведется при максимальной поверхности контакта фаэ - между каплями жидкости и газом. Как и в устройстве -прототипе в предлагаемомаппарате массообмен происходит припротивоточном движении фаз. Каплижидкости подаются распределителем вконтактные трубки, которые вращаютсявокруг собственных осей и оси вала,При этом на капли действуют две центробежные силы - от вращения контактных трубок вокруг оси вала и относительно собственных осей.Капли жидкости, прижимаясь к стенкам трубок, начинают вращаться вместе с ними, Под действием центробежной силы от вращения трубок относительно собственных осей капли, прижатые к стенкам трубок, деформируются, теряют сферическую форму, ноне расплываются в пленку, так как поверхность трубок выполнена несмачиваемой,Под действием центробежной силыот вращения трубок вокруг оси валакапли движутся в радиальном направлении к выходу из трубок, При этом капля несферической формы постоянно уда.ряется о неровности стенок трубок,меняет свою форму, что положительносказывается на внутреннем перемешивании капли, Это ведет к тому, чтоповерхность раздела фаз постояннообновляется, а это способствует повьппению интенсивности процесса массообмена,В результате одновременного действия указанных центробежных силкапли движутся по сложным тоаекториям, представляющим собой винтовые линии, изогнутые по спирали Архимеда.Газ, подаваемый через распределитель в трубки, движется, раскручиваясь завихрителями, навстречу каплям по сложной траектории - по винтовой линии, изогнутой по спиралиАрхимеда, При этом наблюдается интенсивный контакт между газовой и жидкойфазами, причем при противоточном ихдвижении, Время контактирования получается очень большим, так как дли3 323на пути, проходимого каплей, составляет при определенных режимах течения процесса нескольких сот метровпри сравнительно небольших размерахаппарата, Пройдя такой путь при интенсивном контакте с газом в условиях противотока, капли полностью обновляются по составу,Одна ступень контакта, таким образом, может заменить несколько ступеней контакта в устройстве-прототипе.Это ведет к значительному уменьшениюрасхода конструкционного материала,а следовательно, к удешевлению аппарата, так как отпадает необходимость 15в организации подачи питания по газу и жидкости с вьппележащих на нижележащие ступени контакта (конструкции устройств для питания, как показывает практика эксплуатации центробежных массообменцых аппаратов, оченьсложны и значительно усложняют монтаж и демонтаж всего аппарата).Ввод газа в каждую контактнуютрубку также позволяет увеличить интенсивность процесса массообмена, таккак при этом в каждую трубку подается строго нормированное количествогаза, которое можно регулировать. Припомощи этого добиваются равномерного 30орошения трубок газом и стабилизируют процесс массообмена во всех трубках, Кроме того, это позволяет несколько упростить конструкцию, так какв этом случае нет необходимости всоздании специальных гидрозатворов,как это сделано в устройстве-прототипе, сложных при монтаже и демонтажеУстановка завихрителей во входахраспределителя газа также повышаетинтенсивность процесса массообмена,так как при этом газ начинает приобретать вращательное движение уже вовходах, Это способствует устранениюпрохождения газа по межтрубному пространству, так как гидравлическое сопротивление на входе газа в трубкув значительной степени снижается игаз полностью, без материальных потерь, направляется в трубку. Поэтому 5 Опроцесс массообмена идет между строго заданными количествами газа и жидкости, что значительно повьппает интенсивность процесса,Ввод жидкости в каждую контактную трубку также способствует повьппению интенсивности процесса массообмена, так как в каждую трубку вводится 122 4строго определенное количество жидкой фазы, При этом не может в какуюлибо трубку попасть жидкости больше,чем в другие, Это создает одинаковоегидравлическое сопротивление газу,и он проходит по всем трубкам одинаково стабильно, Поэтому в значительной степени повышается интенсивностьмассообмена в каждой трубке и в аппарате в целом.Выполнение контактных трубок коническими, установление их меньшим диаметром к периферии аппарата, такжеспособствует повышению интенсивностипроцесса массообмена, При движениикапли к периферии устройства ее скорость увеличивается в связи с тем,что оца движется с ускорением, возникающим от действия центробежнойсилы при вращении тарелки, Поэтомушаг между витками винтовой траекториикапли, движущейся в трубке постоянного сечения, увеличивается, Приэтом длина пути капли, а следовательно, и время контакта уменьшаются,Чтобы этого не происходило, необходимо каплю задержать в контактной трубкеЭто достигается за счет постеленного уменьшения диаметра трубки походу движения жидкости, т,е, применения конических трубок.Па выходе из трубок на капли действует максимальная центробежная сила, выбрасывающая их из трубки, Здесьже входит и газ, Причем на входе втрубку он движется с максимальнойскоростью и оказывает максимальноесопротивление движению капли,Газ, движущийся с большой скоростью, гасит действие центробежнойсилы. 11 ри уменьшении центробежной силы от вращения трубок вокруг оси вала, т.е. при движении газа от периферии аппарата к его оси, скоростьгаза падает, так как увеличиваетсядиаметр трубок, и гаэ оказывает меньшее сопротивление движению капель.Таким образом, создается равномерноедвижение капли от центра к периферии,аппарата с постоянной скоростью. Винтовая линия траектории движения капли имеет одинаковый шаг по всей еедлине. Конусность контактных трубок находится в пределах 2-10. Конусцость менее 2 не влияет в значительной степени на изменение скорости газапри его движении от периферии аппара5 1 ЗгЗ 1та к его центру. Давление газовогопотока не уменьшает в нужной мередействие центробежной силы на движение капли, Капля двигается неравномерно, Шаг винтовой линии траекториидвижения капли не постоянен, Длинапути, проходимого каплей, меньше возможной,Если же конусность более 10 , тоэто отрицательно влияет на движение 1 Окапли и режим работы аппарата, Газ,по мере движения по трубке, слишкомбыстро теряет скорость и не оказывает заметного влияния на снижение действия на капли увеличивающейся центробежной силы при вращении трубок вок"руг оси вала, Капля движется с ускорением и быстро выходит иэ трубки,Формула из обретения 201, Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода газа и жидкости, установленный в нем вал с укрепленной на нем тарел22 6кой, на которой радиально установлены контактные трубки, и распределители газа и жидкости, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет увеличения поверхности контакта, контактные трубки установлены с возможностью вращения вокруг собственных осей и выполнены иэ несмачиваемого рабочей жидкостью матЕриала, в трубках установлены завихрители, а расп" ределители газа и жидкости установлены в каждой трубке,2, Аппарат по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что контактные трубки выполнены коническими и установлены меньшим диаметром к периферии.ЗАппарат по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что конусность трубок составляет 2-10,4. Аппарат по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что конец завихрителя введен в каждый ввод распределителя газа.1323122 Составитель А, Сондоедактор И. Касарда Техред А.Кравчук Корректор В. Бутяг Зака 65 писно роизводствецно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная,893/7 Тираж ВНИИПИ Государст по делам изоб 113 П 35, Москва, Ж венного комиретений и о35, Раушска ета СССРрытийнаб д,