Тепломассообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5.Ы 1669476 А 251)5 В 01 О 3/28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ мена и явля является пов аппарата за такта фаз элементами прикреплен размещеннь ренней пове друг от друга ны с возмож их наружной к оси выпол 0гехнический институбахтин и И.А,Юрчен льство СССР3/28, 1987,11 ЕННЫЙ АППАРАТсится к аппаратурноессов епломассообТепломассообменный аппарат дключдет вертикальный корпус 1, содерждщий контактные трубы 2, здкрепленные в 1 рубных решетках 3 и 4, средствд подачи жид;ости к ним, например форсунку 5, которая ус 1 дновлена в распределительной камере б над распределителями жидкости 7 Распределители 7 плотно вставлены в верхние части труб 2, а к ним прикреплены через пружины 8 струны 9, на которых установлены дополнительные контактные элементы 10, выполненные в виде тел обтекаемой формы с зазорами 11 относительно внутренней поверхности труб 2, например, в виде капли, шара, усеченной пирамиды,Друг от друга элементы 10 расположены на расстоянии, не превышающем длину участка гидродинамической стабилизации, Это расстояние выдерживается с помошью установочных втулок 12, В нижней части трубы 2 струна 9 прикреплена к пластине 13 На наружной поверхности тела 10 обтекаемой формы выполнены под острым углом к оси канавки 14 (фиг.б), Аппарат установлен насс,4 ь(57) Изобретение отному офорк 1 лению проц Изобретение относится к аппаратному оформлению тепломдссообмена в системе газ - жидкость и может быть использовано для проведения теплонапряженных процессов абсорбции и осушки газа в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности, В частности, эффективное использование устройства возможно в производстве серной кислоты на стадии абсорбции триоксида серы. Изобретение является усовершенствованием известного устройства по авт.св. М 1459686.Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет наличия второй эоны контакта фаз.На фиг,1 показан продольный разрез аппарата; на фиг,2 - контактная труба с дополнительными контактными элементами; на фиг,З - вариант исполнения элементов обтекаемой формы, в виде пирамиды; на фиг.4 - то же, в виде двойной пирамиды, на фиг.б - то же, в виде шара; на фиг.б - то же, в виде шара с канавками,ется усовершенствованием, изтройствд. Целью изобрегения ышение эффективно;ти работы счет наличия второй зоны конТрубы снабжены контактными в виде тел обтекаемой формы, ных пружинами на струнах и х с зазором относительно внутрхности труб и на расстоянии , при этом элементы устаовленостью осевого вращения, а нд поверхности под острым углом нены канавки, б ил, 166947640 45 55 сборнике-сепараторе 15, в котором размещена обечайка 16 с косой нижней кромкой. Тепломассообменный аппарат снабжен патрубками 17 и 18 для входа и выхода газа, 19 и 20 - для входа и выхода жидкости, 21 и 22 - для входа и выхода теплоносителя.Для входа жидкости он имеет две вер 1 икальные тангенциальные щели 23. Пластины 13 нужны в основном при транспортировке аппарата.Выполнение на поверхности контактных элементов канавок под углом к оси позволяет придать телам обтекаемой формы вращательное движение вокруг их оси, что повышает устойчивость этих тел в скоростном обтекающем газожидкостном потоке и придает ему наряду с поступательным и небольшое вращательное движение, что приводит к более интенсивному обновлению поверхности контакта фаз, вызванному более энергичным возвратом капель жидкости в стекающую по трубе пленку за счет возникающей центробежной силы,Тепломассообменный аппарат работает следующим образом.Жидкость по патрубку 19 подводится к форсунке 5, которая распыливает ее по сечению камеры 6 с образованием небольшого уровня над поверхностью трубной решетки 3. Основная часть жидкости из щелей 23, тангенциальными парными струями войдя в полость распределителя 7, пленкой стекает по внутренней поверхности труб 2.Гаэ по патрубку 17 вводится в верхнюю часть камеры 6. Здесь он взаимодействует с факелом распыла форсунки 5 и далее поступает в трубы 2 аппарата, Благодаря большой скорости газа в них (до 30-35 м/с) обтекание двухфазным потоком элементов 10 сопровождается интенсивными турбулентными пульсациями, брызгоуносом с поверхности пленки и возвратом основной части жидкости в пленку на трубе 2. Газовый и жидкостный потоки интенсивно перемешиваются с образованием развитой поверхности контакта фаз, которая в процесседвижения потока постоянно обновляется.Основную роль в этом процессе играютдополнительные контактные зоны, образованные трубой 2 и элементами 10, Повышение скорости двухфазного потока в зазоре 11 приводит к разрушению пограничного ламинарного слоя в пленке, образованию крупных волн и брызг. Газ в зазорах 11 проходит в наиболее тесное соприкосновение с жидкостью. После прохождения зазора 11 скорость потока снижается, но внесенная в него нестационарность затухает не сразу и в пределах участка гидродинамической стабилизации еще в значительной степени оп 5 10 15 20 25 30 35 редвляет высокую интенсивность проводимых процессов. Размещенные по всей высоте трубы дополнительные контактные элементы 10 поддерживают интенсивность процессов на постоянно высоком уровне.Покидая трубы 2, газ и жидкость попадают в сборник-сепаратор 15. Газ выходит иэ обечайки 16 с косой нижней кромкой, огибает обечайку 16 по периметру и выводится из сборника-сепаратора 15 через патрубок 18. Благодаря инерционным силам, возникающим при огибании обечайки 16, капли жидкости осаждаются в нижней части сборника-сепаратора 15. Жидкая фаза выводится из аппарата через патрубок 20, Для отвода (подвода) тепла в межтрубное пространство аппарата подается теплоноситель, для чего исполь.уются патрубки 21 и 22,Изучение влияния контактных элементов в виде тел обтекаемой формы на интенсивность проходящих в контактной трубе процессов выполняли на стенде для исследования теплоотдачи и гидродинамики при нисходящем прямотоке газа и пленки жидкости, Основной элемент стенда - медная труба диаметром 26 к 2,5 мм высотой 1,86 м. В верхней ее части размещена распределительная камера диаметром 125 мм. В ней в экспериментальную трубу был вставлен распределитель, который выступал надторцом трубы на 40 мм. Ширина вертикальных питающих щелей 23 составляла 2 мм. В серии опытов А, снятой для сравнения, дополнительные контактные элементы в трубе не устанавливались. В серии опытов Б к нижней кромке перегородки распределителя, как это показано на фиг.2, была закреплена струна, на которой с шагом 5 = 100 мм по всей высоте трубы были размещены тела обтекаемой формы из латуни по виду фиг.3 с диаметром основания конуса 10 и углом при его вершине 45 О. В этих опытах пластина 13 не устанавливалась. Стенд оборудован датчиками и приборами для определения среднего коэффициента теплоотдачи а. Для определения температуры внутренней поверхности трубы в восьми сечениях по ее высоте эачеканены термопары ХК, В серии Б тела 10 в трубе размещали так., что они (а значит и зоны максимальной скорости газы и жидкости) не попадали в одно сечение с термопарами,В распределительную камеру сверху подавали дистиллированную воду и воздух. Расход фаэ измеряли ротаметрами и диафрагмой, Приведенную скорость газа меня 1669476ли от 0 до 28 м/с, плотность орошения - от Гч =5,62 10 м /с до 11,0 10 м /с.Для примера рассмотрим результаты опытов при Гч = 5,62 10 м /ч (расход воды-40,134 м /ч). В обоих сериях А и Б в коордизнатах а = 1(Р/) получены качественно схожие зависимости, На первом участке при низких скоростях газа и слабом взаимодействии фаз зависимость практически горизонтальнаад= 5502 Ч/; аь= 5645 В/Так что интенсивность теплоотдачи в обоих случаях находится на одном уровне.На в гором участке при сильном взаимодействии фаз, которое для серии Б наступило раньше Ь 7 кра=10,5 м/с и И/крб=8,6 м/с), полученчые данные обобщены зависимостямиа" д =452 МР "г, Б:-1492 В/ 24 То есть, в логарифмических координатах обе имеют практически один наклон и параллельны. но аБ размещается выше, Это и зет место при сравнительно малом сужег ии в дополнительных контактных элементах, где скорость всего в 1,29 раз больше, чем в серии А или в серии Б на участке между телами .0 причем, на участке тоубы менее 1/20 ее длины), Для серии Б при Я = 20 м/с, аБ= 9667 Вт/м К, Такая интенсивность в серии А отмечена при скорости газа 6=25,5 м/с. Тем самым экспериментально подтверждено, что локальное повышение скорости газа и жидкости, сопровождаемое резким снижением толщины пограничного 5 пристенного слоя, лимитирукщего интенсивность теплоотдачи, приводит л ощутимому ее приросту. Это справедливо в случ з, когда контактные элементы размещены на расстоянии, не превышающем длины участ ка гидродинамической стабилизации.Положительный эффект от использования изобретения состоит в повышечии эффективности работы теплочассообменного аппарата - в интенсификации проходящих в 15 нем процессов, что достигается при высокой его технологичности, простоте и легкос;и обслуживания.Формула изобретения Тепломассообменный аппарат по 20 авт,св, %1459686, отл и ч а ю щи й с я тем,что. с целью повышения эфФективности работы аппарата за счет наличия второй зоны контакта фаз, трубы снабжены контактными элементами, выполненными в виде тел об текаемой формы, прикрепленных пружинами на струнах и размещенных с зазором относительно внутренней поверхности контактных труб и на расстоянии друг от друга, при этом элементы установлены с возмож- ЗО ностью осевого вращения, а на их наружнойповерхности под острым углом к их оси выполнены канавки.,Н. Корол ор Заказ 2692 Тирам 416 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101