Тепломассообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСНИ 1СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 2 В 01 Л 32 КОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СУДАРСТНЕНН О ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЯ- жидке эффект ссы за нныедв ижуегося ные теплонапряж ет повышения их процещейтепл мально ара левого канал ил,ОПИСАНИЕ ИЗОБ А ВТОРИЧНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1327902, кл. В 01 Р 3/26, 1986.(57) Изобретение относится к химической и другим отраслям промышленнности, может быть использовано дляпроведения процессов в системе газ. БО 1414 ь и позволяет создат силы путем отвода вьщеляюща и расширения диапазона ой работы при меняющихсяках по газу. Для этого в ап те с Г-образными перегородками 8 сдлинной 9 и короткой 10 полками установлены дополнительные полки 11с образованием полостей 13 для про-"хода теплоносителя, Эти полостивместе с вертикальными переточнымиканалами 24 обеспечивают максимальное разрежение в наиболее узком сечении и минимальное гидравлическоесопротивление газожидкостного петИзобретение относится к химической и другим отраслям промьппленности, может быть использовано для про 5ведения тепломассообменных процессов в системе газ(пар) - жидкостьи является усовершенствованием тепломассообменного аппарата по авт,св.М .1 327902.Цель изобретения - повышение эффективности теплонапряженных процессов за счет повышения их движущейсилы путем отвода выделяющегося тепла и расширения диапазона оптимальной работы при меняющихся нагрузках 15по газу.На фиг.1 представлен теплообменный аппарат, продольный разрез; нафиг . 2 - разрез А-А на фиг,1,Тепломассообменный аппарат содержит прямоугольный корпус 1 с штуцерами 2 - 4 для ввода газа, жидкостии теплоносителя и штуцерами 5 - 7для вывода газа, жидкости и теплоносителя соответственно, Внутри аппарата установлены Г-обраэные перегородки 8 с длинной 9 и короткой 1 Ополками. Под длинными полками расположены дополнительные полки 11, соединенные с короткими полками Г-образных перегородок,С противоположной от короткихполок стороны дополнительные полкисоединены с длинными полками Г-образных перегородок посредством полуцилиндров )2 с образованием полостей 13 для прохода теплоносителя(ширина полости для теплоносителя5 - 30 мм). Кроме этого, внутри аппарата установлены связанные с корпусом пластины 14, образующие карманы 15 для сбора жидкости.Длинные полки Г-образных перегородок и дополнительные полки расположены горизонтально на расстоянииотносительно корпуса, а короткие полки расположены вниз. Со стороны расположения коротких полок к каждойнижележащей перегородке присоединены элементы 1 б дугового профиля, охватывающие полуцилнндр (свободный50конец длинных полок Г-образных перегородок). Элементы 16 дугового профиля выполнены с перфорированнымиучастками 17, расположенными ниже ли 55нии 18 крепления к ним пластин.Указанное сочетание элементовконструкции приводит н образованиюв аппарате петлевого газожидкостного канала с горизонтальными контактными участками 19 и полуцилиндрическими контактно-сепарационными участками 20,Верхние свободные края 21 элементов дугового профиля установлены сзазором 22 относительно нижних поверхностей длинных полок и выше пластин и нижних концов 23 коротких полок с образованием питающих каналови гидравлических затворовПолости для теплоносителя соединены вертикальными переточными каналами 24, выполненными в форме (фиг.2)двояковыпуклого симметричного крыла25, наиболее широкое сечение которого расположено в вертикальной плоскости, проходящей через верхние свободные края 21 элементов дуговогопрофиля,Свободные края 21 элементов дугового профиля имеют вырезы под передние закругленные кромки переточныхканалов. Ряд вертикальных переточныхканалов, в силу своей формы, образует сужающееся устройство, причемплоскость симметрии каждого крыловидного канала расположена вертикально.Выполнение вертикальных переточных каналов в форме двояковыпуклогосимметричного крыла обеспечиваетплавный вход газа в сужающее устройство и наиболее полный переходэнергии газового потока в кинетическую энергию,:что обеспечивает максимальное разрежение в наиболее узкомсечении и минимальное гидравлическое сопротивление газожидкостногопетлевого канала.Аппарат работает следующим образом.Газ через штуцер 2 вводитсявнутрь петлевого канала, проходитего горизонтальные 19 и полуцилиндрические 20 участки, перемещаясьпоследовательно с нижележащих,на вышележащие, и через штуцер 5 отводит"ся от аппарата.Жидкость через штуцер 3, расположенный в верхней части корпуса 1,подают в верхний карман 15, Черезштуцер 4, расположенный в нижнейчасти корпуса 1, в полости 13 подаюттеплоноситель, который последователь"но проходит их снизу вверх через сое"диняющие их переточные каналы 24 изатем в 1 ходит через штуцер 7 (возмож"на подача теплоносителя и сверхуз141 вниз), При движении газа между пере- точными каналами (в сечении аЬ, а,Ь, ) его скорость больше, чем в следующих за ними горизонтальных контактных участках петлевого канала, Это объясняется в большей степени тем, что переточные каналы наряду со своей основной функцией выполняют Функцию сужающего устройства, В меньшей степени скорость газа увеличивается в этих сечениях за счет того, что верхний край 21 элемента дугового профиля выполнен с зазором 22 относительно вышележащей дополнительной полки 11,Таким образом, наличие переточных устройств, выполненных в виде двояковыпуклого крыла 25, и зазоров 22 между верхними свободными краями элементов дугового профиля и вышележащими дополнительными полками обеспечивает появление инжекционнОго разрежения в сечениях аЬ, аЬ и т.д.Под действием гидростатического давления в кармане 15 и инжекционного разрежения в указанных сечениях жидкость через гидрозатвор (образованный короткой полкой Г-образной перегородки), питающий канал и зазор 22 поступает в нижележащий горизонтальный участок 19 петлевого канала и распределяется в виде пленки на поверхности каждого переточного устуойства 25, Газ, двигаясь в сеченияхФ(аЬ, а Ь т,д, с большой скоростью,срывает жидкость с наружной поверхности передаточного устройства имеющего профиль крыла, и с его задней острой кромки распыливает ее на мелкие капли с образованием капельноструйных зон контакта фаз у каждого зазора 22 и укаждого переточного канала 24, выполненного в форме двояковыпуклого симметричного крыла.За счет большой скорости газа в канале жидкость оттесняется к верхней и нижней поверхностям, образованным дополнительной полкой 11 и длинной полкой 9 Г-образной перегородки 8, ограничивающими горизонтальные участки 19 петлевого канала, с образованием жидкой пленки, которая увлекается газом в сторону его движения, Под воздействием быстродвижущегося газа жидкая пленка сильно турбулизуется, на ее поверхности возникают волны, гребни которых непрерывно отрываются в виде капель, увлека 4400ются в глубь газового потока, другиекапли из газового потока падают наповерхность пленки, благодаря чему5в газовой фазе имеется определенноеравновесное содержание капель жидкости.Таким образом, в каждом горизонтальном контактном участке петлевого канала возникает пленочно-капельная зона контакта фаз. Верхняя и нижняя поверхности горизонтального участка - дополнительная полка 11 идлинная полка 9 Г-образной перего 15 родки представляют собой поверхности теплообмена,Пройдя горизонтальный контактныйучасток 19, жидкая пленка и каплижидкости из газовой фазы под действи"20 ем центробежных сил через перфорацию17 дугового элемента 16 выдавливаются в карман 15 нижележащей. ступени.Через зазор 22 жидкость попадает нанижележащую ступень, распыливается25 газом, и все процессы повторяютсявплоть до выхода жидкости из аппарата через штуцер б. Таким образом осуществляется передача тепла междуреакционной жидкостью и теплоноси 30 телемЭффективному отводу (подводу)тепла способствуег форма каналов24 и полостей 13, где течение теплоносителя осуществляется в тонкихслоях, что интенсифицирует процесс;Теглообмен со стороны петлевого газожидкостного канала интенсифицируется тремя Факторами, первый из которых - пленочное течение охлаждаемойреакционной жидкости по поверхностидлинной 9 и дополнительной 11 полок.При такой форме движения жидкостипроцессы теплоотдачи эффективны.В предлагаемом аппарате они интенсиФицируются еще и воздействием спутного газового потока. При скоростяхгаза ( = 15 - 50 м/с) имеет местосильное взаимодействие Фаз. Пленкажидкости интенсивно перемешивается,что снижает толщину ламинарногопристенного слоя, уменьшает его термическое сопротивление и обеспечива"ет высокие коэффициенты теплоотдачи.Процесс передачи тепла интенсифицируется еще и эффектом капельногоудара", когда ламинарный пристенныйслой пленки жидкости подвергается интенсивной бомбардировке оседающимикаплями жидкости, Все это обеспечи 5 141440 Вает высокую эффективность процессов тепломассообмена в аппарате.Снабжение аппарата дополнительными горизонтальными полками обра 15 Щенными в сторону элементов дугового Профиля, края которых соединены с Длинными полками Г-образных перегородок посредством прлуцилиндров, соединение противоположных краев допол" Нительных полок с короткими полками Г-образных перегородок с образовани" ем полостей для теплоносителя, соедиНение последних вертикальными пере- точными каналами обеспечивает подвод Или отвод тепла в аппарате, что уве"- дичивает движущую силу, а следова" Тельно, и эффективность теплонапря" кенных процессов.Кроме того, обеспечивается более 20 лавный поворот потока при его про" вхождении полуцилиндрических контактно-сепарационных участков петлевого канала и, следовательно, уменьшается гидравлическое сопротивление аппа" 25 рата.Установка переточных каналов,профиль которых выполнен в форме двояковыпуклого симметричного крыла,так, что его наиболее широкое сечение рас- З 0 положено в вертикальной плоскости, ,проходящей через верхние свободные края элементов дугового профиля, увеличивает скорость и эжекционное разрежение в сечениях аЬ, а,Ь и т.д. Это обеспечивает более тонкий распыл жидкости, увеличение поверхности контакта фаз, что повышает эффективность процесса. 0 6Увеличение скорости газа вызванное, например, самопрозвольным изменением режима работы аппарата, приводит к возрастанию разрежения в сечениях аЬ, а,Ь и др, Это вызывает увеличение подачи жидкости в контактные участки петлевого канала, что расши" ряет диапазон оптимальной работы при меняющихся нагрузках по газу. Формула изобретения1Тепломассообменный аппарат поавт.св, У 1327902, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше ния эффективности теплонапряженныхпроцессов за счет повышения их движущей силы путем отвода выделяющегося тепла и расширения диапазона оптимальной работы при меняющихся нагрузках по газу, он снабжен дополнительными горизонтальными полками,обращенные в сторону элементов дуго"вого профиля края которых соединеныс длинными полками Г-образных перегородок посредством полуцилиндров,противоположные края дополнительныхполок соединены с короткими полкамиГ-образных перегородок с образованием полостей для теплоносителя, которые соединены вертикальными переточными каналами, профиль которых выпол"нен в форме двояковыпуклого симметричного крыла, наиболее широкое сечение которого расположено в вертикальной плоскости, проходящей черезверхние свободные края элементов дугового профиля,1414400 Фма 2 Составитель А.СондорРедактор В.Петраш Техред М.Ходанич Корректор М.Васильева Заказ 380 б/4 Тираж 642 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5