Насадка для тепломассообменных аппаратов

(51) 4 В 01 0 53/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф мъ41СОЮЗ СОВЕТСКЩСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ- РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Горьковский политехнический институт им, А.А.Жданова(53) 66.074,513,05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 709144, кл. В 01 П 53/20, 1973.Авторское свидетельство СССР Р 696654, кл. В 01 П 53/20, 1978.Авторское свидетельство СССР Р 1011207, кл. В 01 0 53/20, 1981. (54) НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ(57) Изобретение относится к насадкам тепломассообменных аппаратов для систем газ (пар)-жидкость для проведения процессов абсорбции,десорбгции,ректификации, увлажнения и осушки газа в химической, нефтехимической и смежныхотраслях промьпвленности.Цель изобретения - интенсификация тепло-.массообмена, снижение металлоемкости и улучшение технологичности изготовления. Насадка содержит два установ" ленных под прямым углом друг к другу полуцилиндра 1 с продольными щелями, разделяющими их поверхность на пластины дугового профиля с закругленными углами, и перегородку, соединяющую полуцилиндры между собой. Пластины дугового профиля выполнены издвух сопряженных между собой элемен-, тов с разными радиусами кривизны, Элемент б с меньшим рениксом кривизнысопряжен с перегородкой. Пластиныдугового профиля и перегородка могут быть выполнены перфорированными. С: 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.3 1500351Изобретение относится к насадкам тепломассообмеццых аппаратов для систем газ (пар)-жидкость, обеспечивающих проведение процессов абсорбции, десорбции, ректификации, увлажнения и осушки газа в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности.Цель изобретения - интенсификация процессов тепломассообмена за счет увеличения удельной поверхности и улучшения омываемости внутренних поверхностей, снижение металлоемкости и улучшение технологичности изготовления,На фиг. 1 показана насадка, общийвид; на фиг. 2 - то же, вид слева;на фиг, 3 - то же, вид сверху,Насадка содержит два установленцых под прямым углом друг к другуполуцилиндра 1 с продольными щелями2, разделяющими их поверхность цапластины 3 дугового профиля. Междуполуцилиндрами размещена квадратная 25перегородка 4, соединяющая между собой пластины дугового профиля, которые выполнены из двух сопряженныхмежду собой элементов 5 и 6 с разными радиусами кривизны. Элемент 6 с 30меньшим радиусом кривизны сопряженпо касательной с перегородкой 4. Навсех углах пластин дугового профилявыполнены срезы 7 в виде плавныхзакруглений, при этом радиусы кривизны элементов пластин определяются поформулам:К = 0,6 а + 0,23 Р; (1)г = 0,1 а + 0,23 Р; (2)где а - сторона перегородки; 40К, г - больший и меньший радиусыкривизны элементов пластиндугового профиля;ширина щели,Пластины дугового профиля с торцовых концов иолуцилиндров имеют свободные зоны 8, улучшающие смачиваемость внутренних поверхностей насад 1 РЬп Угол 3 находят з 1 п 3К-г При малых углах р, что имеет место в данном случае, вЫ"-3 .Следовательно,180 г й К-г(6) Так как ширина щели 8 значительно меньше длины дуги полуцилиндра и угол1), с достаточно высокой точностью можно считать, что О равна длине дуги, опирающейся на уголТогда Н180 0 материала практически отсутс твуют, что обеспечивает материалосбережецие,Насадка работает следующим обра - зом.Элементы насадки загружают в аппарат вцавал и размещают на опорной решетке, Газ подают в аппарат снизу под решетку. Жидкость подают на слой насадки сверху. Перемещаясь сверху вниз, жидкость смывает поверхность элементов насадки, контактирует с газом, движущимся противотоком. При этом между газом и жидкостью протекают процессы тепломассообмена.При изготовлении насадки пластина крестообразной заготовки со стороной квадрата а загибается по линии сЬп (фиг,1), образуя пластину дугового профиля.Отсюда следует, чтосЬ+Ьп = а, (3)Длины дуг секторов сЬ и Ъп равны:55 ки.Пластины 3 дугового профиля и перегородка 4 могут быть выполнены пер 50Фориро ва ннымц,Заготовка насадки имеет крестообразную форму, основание и пластины которой представляют собой одинаковые квадраты со стороной а,При изготовлении таких заготовок из листа ме,одом штамповки отходы Подставляя выражения (4), (5),(6) и(8) При малых значениях угла 5(когда соя 3 близок к единице) можно записать приближенное равенство К-г - 0,5 а = О.(9) Решая совместно уравнения (8) и (9), получают формулы для расчета радиусов секторов (1) и (2).При изготовлении заготовки предлагаемой неперфорированной насадки отходы материала практически отсутствуют. В то же время при изготовлении заготовки неперфорированной без косых срезов насадки-прототипа отхоеды материала составляют 9,87,. Интенсивность тепломассообменных процессов зависит не только от чистогеометрической поверхности, но иот смоченной поверхности, от степени омываемости внутренних поверхностей насадки, Смоченная поверхность,степень омываемости внутренних поверхностей, при прочих равных условиях зависит от конструкции элемен-.тов насадки.Срезы выполнены на углах пластиндугового профиля по одну сторону отперегородки, поэтому проницаемостьжидкости внутрь насадки через вырезы имеет место при определенном еерасположении (вырезами вверх).Основным способом улучшения .смачиваемости в данной конструкции является наличие четырех эон 8, расположенных с торцовых сторон полуцилиндров,Этот способ эффективен и не сопровождается уменьшением удельной поверхности и увеличением отходов материала при изготовлении насадки.Сравнивают неперфорированные предлагаемую насадку при а=50 мм и= 5 мм и насадку-прототип. Предлагаемая насадка имеет следующие размеры:г= 6,15 мм; К = 31,15 мм. Выраженное в процентах отношение поверхностей открытых зон 8 к поверхностиполуцилиндров, характеризующее степень проницаемости предлагаемой неперфорированной насадки для жидкости,Р = 24,3%. Для насадки-прототипа Ротношение площади вырезов с помощью:на всех углах пластин дугового профиля, выполнениЕ размеров насадки попредлагаемым формулам увеличивает 45 удельную поверхность, улучшает омываемость (смачиваемость) внутреннихповерхностей, что обеспечивает повышение интенсивности процессов тепломассообмена, уменьшает отходы мате риала при изготовлении насадки, чтообеспечивает материалосбережение иулучшает технологичность изготовления. 10 15 20 25 30 35 косых срезов и щели между пластинамидугового профиля к площади полуцилинпров,В таблице приведено сопоставлениехарактеристик насадки по предлагаемому решению с насадкой-прототипомпри К = 31,15 мм, 1 = 5 мм с косымисрезами под максимально рекомендуемым углом, равным 70Данные таблицы показывают, чтопри изготовлении предлагаемой неперфорированной насадки отходы, связанные с выполнением срезов на углахпластин дугового профиля в виде плавных закруглений, незначительны посравнению с отходами при изготовлении насадки-прототипа. Удельная поверхность предлагаемой насадки на97 больше, чем у известной.Проницаемость для жидкости предлагаемой насадки, а следовательно,смачиваемость (омываемость) внутренних поверхностей также превосходятсоответствующие характеристики известной насадки.В предлагаемом решении открытые.зоны 8 и срезы на углах пластин дугового профиля имеются с обеих сторонперегородки, поэтому проницаемостьжидкости внутрь насадки, улучшениесмачиваемости (омываемости) ее внутренних поверхностей достигается прилюбой ориентации элементов насадкив аппарате,Таким образом, выполнение пластиндугового профиля из двух сопряженныхмежду собой элементов с раэными радиусами кривизны, выполнение элемента с меньшим радиусом кривизны сопряженФормула изобретения 1. Насадка для тепломассообменных аппаратов, содержащая два установленных под прямым углом друг к другу1500351 нм/м Тип насадки Отходыматериала, % 19,8 4 78а Прототип ми вверх Ф1" - удельная поверхность. полуцилиндра с продольными щелями,разделяющими их поверхность на пластины дугового профиля со срезамив одном из полуцилиндров, и перегородку, соединяющую их между собой,.о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью интенсификации процессов тепломассообмена за счет увеличенияудельной поверхности и улучшения омываемости внутренних поверхностей,снижения металлоемкости и улучшениятехнологичности изготовления, пластины дугового профиля выполнены издвух сопряженных между собой элементов с разными радиусами кривизны, элемент с меньшим радиусом кривизны Предлагаемая 1,0 5 23а сопряжен с перегородкой, срезы вы.полнены в виде закруглений всехуглов пластин дугового профиля, при5этом радиусы кривизны элементовпластин определяются по формуламК = О,ба + 0,238,г = 0,1 а + 0,231,где а - сторона перегородки;К, г - больший и меньший радиусыкривизны элементов пластиндугового профиля;3 - ширина щели.2. Насадка по п1, о т л и ч а ю 5 я с я темф что пластины дугового профиля и перегородка выполненыперфорированными.1 Характеристика проницаемости жидкости внутрь насадки Р, Е Положение насадки при максимальной проницаемости 24,3 При любой ориентации насадки 11,б При ориентации выреза1500351 фигЗ Составитель А.СондорТехред М,Дидык Корректор М. 1 ароши Редактор А.Лежнина Заказ 4798/10 Тираж 600 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101