Тепломассообменный аппарат

,ЯО 1360 01 Р 3/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТ ВТОРСКОМУ ОМАССООБМЕННЫЙ АП(57) И зобному офорв системабыть испо етение относится кмлению массообменныхгаз (пар) - жидкостьзовано в химической паратурроцессов и может пищевой,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(7 ) Горьковский политехнический инсттут им. А. А. Жданова(56) Авторское свидетельство СССР182108, кл. В 01 Р 3/26, 1964.Авторское свидетельство СССР190345, кл. В 01 Р 3/26, 1962,Авторское свидетельство СССР580868, кл. В 01 Р 3/30, 1976. нефтехимической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - уменьшение гидравлического сопротивления и упрощение конструкции. В тепломассообменном аппарате, содержащем корпус с тарелками и переливными устройствами, снабженные завихрителями, отбойниками и узлами подвода жидкости трубчатые контактные элементы, верхняя часть которых выполнена с прорезями, размещенными кольцевыми рядами, каждая из которых снабжена направленной внутрь пластиной с образованием сепарационного окна, прорези расположены выше линии отгиба пластин, наклоненной под острым углом к образующей трубчатых контактных элементов, причем кромки пластин с выполнены в виде ломаных или плавных линий. Кроме того, линия отгиба пластин выполнена с наклоном к образующим трубчатых контактных элементов под углом 25 - С 45. 1 з,п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для проведения массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость.Цель изобретения - уменьшение гидравлического сопротивления и упрощение конструкции аппарата.На фиг. 1 представлен аппарат, разрез; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1, изометрическое изображение, кромки пластин выполнены в впделоманы., линий; на фиг. 3 - то же, кромки пластин выполнены в виде плавных линий; на фиг. 4 - сечение А - А на фиг. 1, прорези расположены выше линии отгиба пластин; на фиг. 5 - то же, прорези расположены ниже линии отгиба пластин.Аппарат содержит корпус 1, тарелки 2, переливные устройства 3 и трубчатые контактные элементы 4, выполненные в виде единых каналов, снабженные узлами подвода жидкости, например питающими отверстиями 5. Верхняя часть трубчатых контактных элементов выполнена с прорезями 5, размещенными кольцевыми рядами, каждая из которых снабжена отогнутой внутрь пластиной 7 с образованием сепарационного окна 8. Пластины одновременно выполняют функции завихрителей и отбойников.Прорези расположены выше линий 9 отгиба пластин, наклонненых под острым углом а (фиг. 2 и 3) к образующей трубчатых контактных элементов.Ьлагодаря наклону линий 9 поверхности отогнутых внутрь пластин 7 оказываются повернутыми относительно оси контактного элемента на одинаковый угол с образованием между пластинами закручивающих и сепарирующих каналов 10.Кромки 11 пластин 7 выполнены в виде ломаных или плавных линий (фиг. 2 и 3). Кроме того, предлагается выполнять линии 9 отгиба пластин 7 с наклоном к образующим трубчатых контактных элементов под уголом 25 - 45.Аппарат работает следующим образом.Г 1 од действием давления гидростатического столба на тарелке 2 жидкость через питаюгцие отверстия 5 поступает в контактный элемент 4. Проходя в каналах 10 между наклонными пластинами 7 нижележащей ступени, выполняющими функцию завихрителя, газ (пар) приобретает вращательное движение и увлекает образующуюся на внутренней поверхности контактного элемента жидкую пленку вверх по винтовой траектории.Под воздействием быстродвижущегося закрученного газового потока жидкая пленка сильно турбулизуется, при этом происходит интенсивный процесс массопередачи. Дойдя до каналов 10 между наклонными плас р= АВог2 35где- скорость газа в канале завихрителя;р - плотность газа;А, В - коэффициенты, зависящие от углаповорота потока в каналах завихри 40теля.Кинетическая энергия вращательногодвижения газа в каналах завихрителя 2оч. оЕ= = -" зп-а,2 245(2) где ч. - тангенциальная составляющая вихревого движения газа.Гидравлическое сопротивление, отнесенное к единице кинетической энергии враща тельного движения, равно Лг АВга= - , -Ел я 1 п а(3) Подставляя значения коэффициентов Аи В в уравнение (3), получают зависимость,представленную в табл. 1. тинами 7 данной ступени, совмещающими функции завихрителей и отбойника,газ (пар) восполняет энергию своего вращательного движения. Под действием центробежных сил и вследствие отбойного действия пластин 7 жидкость удаляется в межтрубное пространство через окна 8 (фиг. 4)и снова стекает на тарелку, а газ (пар) уходит на вышележащую ступень,10 Описанный выше и изображенный нафиг, 4 процесс удаления жидкости в межтрубное пространство протекает, если прорези 6 расположены выше линии 9 отгибапластин 7. В противном случае процесс удаления жидкости в межтрубное пространствозатруднен тем, что пластины 7 отбрасываютнабегающую на них жидкую пленку к центрутруоы (фиг. 5),С целью получения максимального закручивающего эффекта пластины 7 следует20 загибать внутрь так, чтобы проекции на горизонтальную плоскость их верхних кромокрасполагались по радиусам трубы контактного элемента. При этом угол наклона поверхностей пластин 7 относительно вертикали(угол поворота потока в каналах завихри 25теля) равен углу наклона а линий 9 относительно образующей контактного элемента.Для определения оптимальных значенийугла а, равного углу поворота потока вканалах 10, используется известная форму 30 ла для расчета гидравлического сопротивления резкого поворота потока1360754 Таблица 1 о, град 20 25 30 45 60 75 1,07 0,65 0,62 0,64 0,74 ЬР,д 0,87 а 2 лг г г 15) Таблица 2 Л 1 0,2 0,43 0,85 0,59 0,32 03 0,75 0,49 0,4 0,65 0,39 0,5 0,55 0,6 0,97 0,45 0,7 0,87 0,35 0,8 0,77 1,0 0,67 1 А а/г0,32 Таким образом, минимальные удельные потери энергии на закрутку газового потока имеют место в диапазоне углов наклона каналов 1 пластин) а= 25 - 45.Для оптимальной работы пластинчатого сепаратора-завихрителя в предлагаемой конструкции существенное значение имеют число пластин 1 прорезей) и их размеры, которые связаны друг с другом соотношением(а+ с) г= 2 лг, 14) где а, с - ширина прорезей и перемычек между ними по окружности контактного элемента в сечении, а и с имеют соответственно максимальное и минимальное значения;7. - число прорезей в одном кольцевом ряду;г - радиус трубы контактного элемента. П р и м е ч а н и е. Прочерки при Из табл. 2 следует, что для обеспечения прочности и жесткости трубы в сечении, где ширина прорези а максимальна, необходима, чтобы ширина перемычки с составляла не менее с= 0,2 г для обеспечения максимальной закрутки потока целесообразно, чтобы отношение а/г было близко к 1. Из выражения (4) следует Максимальная ширина прорези,а, приблизительно равная проекции пластины на радиус трубы контактного элемента, не может быть больше 1 (иначе пластины пересекутся, что невозможно). При а ( 1 г=3 1= - , с 1 вылет пластин очень мал и слишком мала закрутка потока. Поэтому в табл. 2 приведены значения а/г при различных значениях с/г и г, причем, значения 1(а/г( ( 0,32 в табл, 2 опущены. Этим требованиям наиболее полно удовлетворяет вариант с числом прорезей к= =6; с/г= 0,2, а/г = 0,85,Пример. Проводят гидродинамические испытания модели массообменного аппарата предлагаемой конструкции. Испытание проводят в колонне из оргстекла внутреннимдиаметром 200 мм, в которой установлены две,тарелки с переливными стаканами. Расстояние между тарелками 500 мм, По оси колонны через отверстия в тарелках пропущена контактная тонкостенная металлическая труба внутренним диаметром 43 мм.В верхней части контактных элементов (под вышележащими тарелками) в трубе выполнены два кольцевых ряда прорезей треугольной формы высотой 35 мм, а =16,5 мм, с= 6,0 мм в соответствии с формулой изобретения. Пластины отогнуты внутрь так, чтобы проекции их верхних кромок на горизонтальную плоскость размегцались по радиусам трубы. Жидкость подают в контактные элементы через отверстия Я 4 мм.При проведении опытов скорость газа изменяют в пределах ч= 15,0 - 20,0 м/с, линейную плотность орошения Г= 0,39 - 0,61 м/м ч. В опытах измеряют перепад 20 давления р на одном контактном элементе. Результаты опытов приведены в табл. 3. Таблица 3 25 Г, Ьр,м/м ч Па м/с 30 35 40 Данные табл. 3 показывают, что гидравлическое сопротивление предлагаемой кон струкции по крайней мере в 3 - 6 раз мень 15,0 5,0 15,0 15,0 17,5 17,5 17,5 1 7,5 20,0 20,0 20,0 20,0 0,39 0,46 0,54 0,61 0,39 0,46 0,54 0,61 0,39 0,46 0,54 0,61 270 280 300 300 280 290 300 310 340 350 360 370 ше гидравлического сопротивления большого количества известных вихревых аппаратов.Таким образом, расположение прорезей выше линии отгиба пластин, наклонной под острым углом к образующей трубчатых контактных элементов, выполнение кромок пластин в виде ломаных или плавных линий, выполнение нескольких контактных элементов в виде единых каналов приводят к исключению резких сужений, расширений и поворотов газового потока, что значительно снижает гидравлическое сопротивление, а следовательно, уменьшает энергоемкость процесса.Размещение линий отгиба пластин под углом 25 - 45 по отношению к образующим трубчатых контактных элементов еще более уменьшает гидравлическое сопротивление аппарата.Совокупность известных и новых признаков конструкции приводит к тому, что все функциональные устройства соосно расположенных контактных элементов выполнены из одной стандартной трубы, что делает конструкцию простой и технологичной, снижает стоимость изготовления сборки и ремонта,Фор,иула изобретения1, Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с тарелками и переливными устройствами, снабженные завихрителями, отбойниками и узлами подвода жидкости трубчатые контактные элементы, верхняя часть которых выполнена с прорезями, размещенными кольцевыми рядами, каждая из которых снабжена отогнутой внутрь пластиной с образованием сепарационного окна, отличающийся тем, что, с целью уменьшения гидравлического сопротивления и упрощения конструкции, пластины наклонены под острым углом к образующей трубчатых контактных элементов, а прорези расположены выше линии отгиба пластин, при этом кромки пластин выполнены в виде ломаных или плавных линий.2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона пластин к образующим трубчатых контактных элементов равен 25 - 45.1360754 венного комитета СССР по делам , Москва, Ж - 35, Раушская на олиграфическое предприятие, г. Уж НИИПИ Государс 11303 Производственно-п