Насадка для тепломассообменных аппаратов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 53/20 ИСА ПЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИ(71) Горьковский политехнический иститут им. А.А,Жданова(56) Авторское свидетельство СССРУ 709144, кл, В 01 0 53/20, 1973,Авторское свидетельство СССРР 696654, кл. В 01 Р 53/20, 1978.Авторское свидетельство СССР9 1011207, кл. В 01 В 53/20, 1981(57) Изобретение относится к насадкам для тепломассообменных аппаратовдля систем газ (пар) - жидкость,обеспечивающих проведение процессовабсорбции, десорбции, ректификации,увлажнения и осушки газа в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности, и позволяет повысить эффективность работы за счетувеличения удельной поверхности, интенсивности турбулизации и обновленияповерхности контакта фаз, а также1386258 товом материале,30 исключить отходы материала при изготовлении насадки, Насадка представляет собой два установленных под прямымуглем друг к другу полуцилиндра 1 снродсльными щелями 2, разделяющимиих поверхность на пластины 3 дуговогопрофиля, Полуцилиндры 1 соединенымежду собой перегородкой 4. Поверхность пластин 3 дугового профиля иперегородки 4 выполнены с окнами 5,Насадка снабжена присоединенньпи кперегородке 4 по сторонам окон 5внутренними пластинами 6, загнутымипоочередно внутрь каждого полуцилиндра Изобретение относится к насадкам тепломассообменных аппаратов для систем газ (пар) - жидкость, обеспечивающих проведение процессов абсорбции, десорбции, ректификации, увлажнения5 и осушки газа в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышпенности,Цель изобре.ения - повышение эффективности работы за счет увеличенияудельной поверхности, интенсивноститурбулизации ч обновления поверхности когггакта фаз и исключение отходовматериала при изготовлении насадки,На фиг.1 показана предлагаемаянасадка, общий вид; на фиг.2 - заготовка из писта: на фиг,3 - разметкаразвертки известной насадки на лисНасадка представляет собой два установленных под прямым углом друг к другу полуцилиндра 1 с продольными щелями 2, разделяющими их поверхность на пластины 3 дугового профиля. Полуцилиндры 1 соединены между собой перегороцкой 4, Поверхность пластин 3 дугового профиля и перегородки 4 выполнены с окнами 5.Насадка снабжена присоединеннымипо сторонам окон 5 внутренними пластинами 6., загнутыми поочередно вовнутрь каждого полуцилидра 1, Суммарная площадь внутренних платин 6 равновдлика суммарной ппощади окон 5, так как последние 1. Суммарная площадь внутренних пластин6 равновелика суммарной площади окон5, т.е. последние выполнены штамповкой с дальнейшим загибом образовавшихся пластин. Внутренние пластины 6могут быть выполнены плоскими иликриволинейными, Перегородка 4 выполнена в виде квадрата с полками поего сторонам. Причем для исключенияотходов материала при изготовлениинасадки сумма ширины полки и длиныдуги пластины 3 дугового профиля равна стороне перегородки 4, 3 ил1 табл,выполнены штамповкой с дальнейшим загибом образовавшихся пластин.Внутренние пластины 6 могут бытьвыполнены плоскими или криволинейными,Перегородка 4 выполнена в видеквадрата 7 с полками 8 (фиг,2), поего сторонам. Причем, для исключенияотходов материала при изготовлениинасадки сумма ширины х полки 8 и длины дуги 1 пластины б дугового профиляравна стороне а перегородки 4. Б результате заготовка имеет крестообразную форму, основания и лучи которойпрецставляют собой одинаковые квадраты со стороной а.Насадка работает следующим образом.Элементы насадки загружают в аппарат внавал и размещают на опорнойрешетке. Газ подают в аппарат снизупод решетку, Перемещаясь сверху внизпо поверхности насадки, жидкость контактирует с газом, движущимся прэтивотоком,При этом жидкость стекает по поверхности насадки з виде пленки которая при перетекании с одного элемента на другой разрушается, и нанижележащем элементе образуется новая пленка, Некоторая час,ть жидкостипри этом проваливается в виде капельчерез расположенные ниже слои насадки.При своем движении по поверхностинасадки пленка жидкости набегает на(3) х12 где х - ширина полки квадратного основания перегородки;1 - длина дуги пластины дуговогопрофиля;а - сторона квадрата (фиг.1 и 2),Известная насадка характеризуется наличием отходов материала при ее изготовлении, При штамповке заготовок в отход, как минимум, идет материал заштрихованного прямоугольника (фиг.3), расположенного в центре параллелограмма О, 0 0 О, а рабочая поверхность последнего состоит из че тырех Фигур: й, Ь с, и с 1 . Площади Фигур Ь, с и й верхней левой крестообразной заготовки (фиг,3) равны пловнутренние пластины 6, ориентированные в полости полуцилиндров 1 в различных направлениях, срывается с их поверхности и разрушается газовым по 5 током с образованием дополнительных капельных зон контакта фаз у каждой пластины 6.Поскольку внутренние пластины 6 расположены равномерно в полости полуцилиндров 1, то процессы разрушения жидкой пленки с образованием дополнительных капельных зон контакта Фаз, интенсивного обновления поверхности контакта фаз, усиления трубулизации газа и жидкости протекают на преобладающей части поверхности насадки. Внутренние пластины 6 одновременно увеличивают удельную поверхность насадки и являются устройствами для усиления турбулизации газа и жидкости, для интенсивного обновления поверхности контакта фаз, разрушения пленки жидкости на преобладающей части поверхности насадки с образованием 25 дополнительных капельных зон контакта фаз.В этих условиях протекает интенсивный тепло- и массообмен.как впленочной, так и в дополнительных капельных зонах контакта фаз.Чтобы обеспечить правильную форму полупилиндров (с диаметром Э и зазором 3 ), а также исключить отходы при изготовлении размеры заготовки определяют по Формулам, вытекающим из несложных геометрических соотношений:а = х+1; (1(6) Б = ---- П-О 4 И (7) 7(т) 8 Площадь крестообразной заготовки равнаБ, = 0+401, (8) а с учетом уравнения (5)Б, =(1+Я 0 = 4, 14 П" . (9)Минимальное количество отходов материала при изготовлении неперфорированной насадки Ь = --- 100 .Бь(10)минПосле подстановки формул (7) и (9) в выражение (10) получаютПоскольку поверхность известной насадки перфорированная и материал при изготовлении отверстий (окон) идет в отход, количество последнего возрастает на величину перфорации Ьповерхности насадки:а орин оТак, например, если величина перфорации й =20 . от плошади заготовки, то при изготовлении известной насадки, как минимум, 29,8 К материалаидет в отход. щадям соответствующих фигур Ь, с, и д, параллелограмма О, 0О О (оди - наковые по площади фигуры верхней левой крестообразной заготовки и параллелограмма 0,000одинаково заштрихованы по контуру), Фигура Г принадлежит одновременно и параллелограмму 0,000 и рассматриваемой заготовке.Следовательно, рабочая площадь параллалограмма 0,0 00 (за исключением заштрихованного прямоугольника) равна площади крестообразной за - готовки, значит отходы материала на изготовление одной крестообразной заготовки равны площади заштрихованного прямоугольникаБв (4)Длина 1 пластин дугового профиля известной и предлагаемой насадок определяется по одной и той же формуо 33 2. Л 5 06 2. Э ум /м Используя геометрические формулы и опытные данные, получают следующие Формулы для расчета удельной поверхности предлагаемой насадки и известной при заданном значении,доли перфорации поверхности р(%), 10 представлены в таблице.Таким образом, при одинаковых размерах удельная поверхность предлагаемой насадки значительно превышает удельную поверхность известной насад ки и тем больше, чем больше значение цоли перфорации ( известной насадки.Так для предлагаемой насадки прим 2Ь=О 05 м Р =131 , в то время как9 - - /3, мЗ э 20 для известной насадки при Р=0,05 м и с =15% Р =88,6 м /м т,е. поверхность предлагаемой насадки в 1,48 раз больше, чем у известной.Кроме того, известная насадка имеет 25 сравнительно обтекаемую (полуцилиндрическую перфорированную) поверхность с полыми полуцилиндрами, В этих условиях невелика интенсивность турбулизации и обновления поверхности контакта фаз.Наличие в предлагаемой насадке внутренних пластин, ориентированных в полости полуцилиндров в различных направлениях, значительно повышает интенсивность турбулизации и обновле 35 ния поверхности контакта фаз.Кроме того, выпслнение перегород;.и на.адки в виде квадрата с полками по его сторонам с равенсгвом суммы ширины полки и длины дуги пластины цугового профиля .стороне перегородки приводит к тому, что размеры насадкитрех плоскостях одинаковые. Ноэтому повышается плотность упаковки в объе- .45 ме аппарата, что приводит к увеличению уцельной поверхности насадки и, следовательно, к повышению эффект 1 вности работы.Таким образом, снабжение насадки присоединенными к перегородке по сторонам окон внутренними пластинами, загнутыми поочередно во внутрь каждого полуцилиндра, суммарная площадь которых равновелика суммарной площади окон, выполнение перегородки в виде квацргта с полками по его сторонам с равенством суммы ширины полки и длины дуги пластины дугового профиля стороне перегородки увеличивает удельную поверхность, интенсивность турбулизации, обновление поверхности контакта фаз, обеспечивает повышение эффективности работы и исключает отходы материала при изготовлении насадки. Формула изобретенияНасадка для тепломассообменных аппаратов, содержащая два установленных под прямым углом друг к другу полуцилиндра с продольными щелями, разделяющими их поверхность на пластины дугового профиля, и соединяющую их между собой перегородку с окнами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет увеличения удельной поверхности, интенсивности турбулизации и обновления поверхности контакта фаз, исключения отходов материала при изготовлении насадки, она снабжена присоединенными к перегородке по сторонам окон внутренними пластинами, загнутыми поочередно вовнутрь каждого полуцилиндра, суммарная площадь которых равновелика суммарной площади окон, перегородка выполнена с полками по его сторонам, при э гом суммаширины полки и длины дуги пластиныдугового профиля равна стороне перегородки.138 б 258 иг Составитель А,СоТехред М Ходанич орректор О, Кравцо рбак Редакто Тираж 6 исно аказ 144 б/1 тета СС т б ушская Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ВНИИП по 13035, осударственн ам изобретен ква, Ж, Р го ком йиот