Насадка для теплои массообменных процессов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 81010 РЕСПУБЛ(51) 5 В ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИ ОБРЕ ВТОРСКОМУ С ЕЛЬСТВУ АССООБи массообменобретения: наимметричного стия, перемычзаэором между му усеченного оперечном сеАньези, описы- . лы,5 ил,Пальмов и др, Тяжел - М,: Энер 579856, кл А.С.Пушнов е изотопы в гоатомиздат,В 013 19/3 льство СССР9/30. 1984,Изобретение относится к контактнымустройствам для осуществления тепло- имассообменных процессов в химическойтехнологии, нефтехимии, газовой, пищевой,медицинской промышленности, а также втеплоэнергетике,Цель изобретения - повышение коэффициента массоотдачи за счет увеличенияпоперечного перемешивания при одновременном снижении гидравлического сопротивления.Для решения поставленной задачипредлагается у насадки, выполненной в виде осесимметричного полого тела, имеющего отверстия, в полом теле, имеющем формуусеченного конуса, перемычки выполнятьтак, чтобы в своем поперечном сечении ониимели форму локона Аньези, описываемую(56) Андреев Б,Н. иядерной технике.1987, с, 107 - 124.Патент СССР В1977.Авторское свидМ 1088762, кл. В 01 ый научно-исследова й институт азотной про одуктов органического(54) НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ (57) Применение: для теплоных процессов, Сущность из садка выполнена в виде осе полого тела, имеющего отвер ки которых вдавлены внутрь с ними, Полое тело имеет фо конуса, перемычки в своем и чении имеют форму локона ваемую уравнением, 4 з.п, ф где х, у - текущие значения; величина диаСз метра круглой части локона Аньези а = - ; Оэ - зазор между вдавленными перегород ами, величина которого описывается выра жениемгде 02 - диаметр вершины конуса, а величина Я находится в пределах 10-20 мм.Высота усеченного прямого конуса определяется иэ соотношения где Н - высота конуса 01 - диаметр осн А - коэффициент Угол наклона кон к горизонтальной и40 ф 700Высота вдавленных внутрь перемычек имодействующих фаз, а значит эффективсоставляет величину Ь= В Н, где В - коэф- ность массообмена,фициент, равныи,а0,24 0,5 аихдлина равна Выполнение высоты вдавленных внутрь1 = ОзК, где К - коэффициент, равный перемычек, равной Ь = В Н, где В - коэф 0,8-1,2.5 фициент, равный 0,24-0,5, позволяет обеспеВыполнение полого тела в форме усе- читьинтенсивноепоперечноеперемешиваниеценного прямого конуса, у ка укоторогосиммет- потоков. При В0,24 эффект увеличениярично вдавленные внутрь иутрь пеоемычки в коэффициента массоотдачи для жидкой фасвоем поперечном сечении имеюен иимеютформуло- зы заметно падает, При,величине В0,5кона Аньези, описываемую в оемую в формуле пред- "0 недопустимо возрастает гидравлическое сополагаемого изобретения, позволяет противление насадки,чное перемешивание эа Выполнение длины вдавленных внутрь1 = О К г е К - коэфсчет турбулизации материальных потоков, а перемычек, равной = э, где - коэфзначит и коэффициента массоотдачи в сред- фициент, равный 0,8-1,2, также позволяетнем на 8=14 при одноврем8-14 оо ременном сниже- "5 обеспечить интенсивное поперечное перении гидравлического сопо опротивления на мешивание потоков. При К0,8 технологи 1522 по сравнению с и от тю с прототипом при чески невозможно выполнить заявляемуюсопоставимых условиях, форму вдавленных внутрь перемычек(локонВыполнение высоты усеченного конуса Аньези). При К1,2 снижается механичев заявленных пределах позволяет дополни ская прочность насадки,тельно увеличить коэффициент мфф ент массоотдачи Перечисленные отличия позволяют сде 8. П и этом только в заяв-лать вывод о соответствии заявленного тех 1ленном диапазоне значений коэффициента нического решения критерию новизны",массоотдачи при одновременнеменном снижении Признаки, отличающие заявляемое технигидравлического сопротивления,ия, Последнее 25 ческое решение от прототипа, не выявленыобъясняется достигаемь 1 мемь 1 м в этом диапазоне в других технических решениях при иэучесоотношений коэффициента эфф Аэффектом пре- нии данной и смежных областей техники и,имущественной самоориентацтации элементов следовательно, обеспечивают заявляемомунасадки при загрузке внавз е внавал, В свою оче- решению соответствие критерию сущест 30редь, такая открытая ориентация насадки венные отличия".навстречу контакактирующим потокам позво- На фиг. 1 показан общий вид заявляеляет лучшить условия обтекания всей мой насадки; на фиг. - вид сверхуляет улуч ивнутренней поверхности, что дополнитель- садку, на фиг. 3 - р р - ф,но увеличивает поверхность контонтакта и тем фиг, 4 - в увеличенном масштабе перемычсамым коэффициент массоотдачи. ка, поперечное сечение; на фиг. 5 - насадкаП н ений величины А поясня- с отбортовкой у основания конуса.Пределы значений велются следующим о разом. риб . При А05 - Насадка представляет собой кольцевоеотрицательный эффект увеличеличения гидрав- полое тело в форме усеченного прямого колического сопротивления препреобладает над нуса 1 с окнами 2, перемычки которых 3небольшим увеличением.кением.коэффициента 40 вдавлены внутрь конуса 1, основания конумассоотдачи. ри. П А08. - снижается эф- са 4 и его вершины 5(см, фиг. 1). Перемычкифект самоориентации насадки, ти насадки, что резко 3 в своем поперечном сечении имеют формуувеличивает гидидравлическое сопротивление локона Аньези (см. фиг, ). ежду со ойт о . Наса ка мопри одновременннном ухудшении условий для перемычки 3 образуют зазор. а д6.в всейомывания контактирующимиющими потоками всей 45 жет выполняться с отбортовкои,в сввнутренней поверхности насадки. нижней части (см, фиг, 5), что увеличивает ееВыполнение угла а накла аклона кониче- прочность. Насадку изготовляют методомской поверхности насадки к горизони горизонталь- штамповки из металлического листа.тной плоскости в пределах( - позв(40-70 позволяет Основные типоразмеры предлагаемоикоэффициент 50 насадки, изготовленной из металлическодополнительно увеличить коэффициемассоотдачи на по сравн7 12 а нению с про- го листа толщиной 0,7-1 мм, приведены втабл. 1.тотипом за счетувеличения удельной поверхности, Наибольший рост удельно ст удел ь н ой . Насадка работает следующим образом,поверхности имеет место при величине углличине угла Элементы насадки загружают в абсорбнаклона 40 . Но при угле наклона мьклона а менее 55 ционный аппарат внавал. Жидкость на насад 40 резко возрастает ло овое гидр влиб гидравличе- ку поступает сверху, газовая фаза попадаетское сопротивление насадки. ри угл. При угле на- в аппарат снизу через штуцер, Насадка приклона а более 70 снижается крат7 о тся кратность загрузке в аппарат преимущественно ложится плашмя засчет коническои формыобновления поверхности контакта двух вза1810101 у=а /(а + х) 25 Таблица 1 50 насадки 1, конструкции насадки, перемычки 3 которой имеют форму локона Аньеэи, а также заявленного соотношения размеров. Такая особенность насадки позволяет увеличивать поперечное перемешивание, в результате чего возрастает эффективность процессов массо- и теплообмена. Гидравлическое сопротивление при этом снижается, а пропускная способность возрастает.П р и м е р. Подвергалась испытаниям насадка со следующими размерами: 01= 80 мм, 02=60 мм; Н=15 мм; й=7 мм; Оз=40 мм; д = 1 мм; 3 = 20 мм;= 45 мм; а = 20 мм; а = 56 О. Насадку загружали в колонну диаметром 400 мм и высотой 1000 мм, При загрузке в аппарат внавал насадка преимущественно(76) ложится плашмя. В системе воздух - вода гидравлическое сопротивление снижается в среднем на 24 ОД по сравнению с прототипом при нагрузках по газу, соответствующих линейным скоростям потока 14 м/с. Расход жидкости при этом составляет 6+12 литров/ч.Сравнение характеристик заявляемой насадки ГИАП других размеров с прототипом при одинаковых нагрузках приведено в табл. 2.Как видно иэ табл. 2, эффективность массообмена при использовании предлагаемой насадки возрастает на 9-14 О, при одновременном снижении гидравлического Сопротивления.Влияние высоты насадки, пропорциональной величине коэффициента А, на эф- фективность процесса массообмена иллюстрируется данными, приведенными в табл, 3.Как видно, при величине коэффициента А0,5 гидравлическое сопротивление возрастает на 20, коэффициент массоотдачи а практически не,увеличивается, При величине А0,8 гидравлическое сопротивление резко возрастает, а коэффициент массоотдачи падает. Таким образом, заявленные пределы величины коэффициента А являются оптимальными.Влияние высоты перемычек насадки, пропорциональной величине коэффициента В на эффективность процесса массообмена иллюстрируется данными, приведенными в табл. 4.Как видно, при величине коэффициента 5 В0,24 коэффициент массоотдачи падает,При величине коэффициента В0,5 отмечается некоторое падение коэффициента массоотдачи при одновременном росте гидравлического сопротивления.10 Формула изобретения1. Насадка для тепло- и массообменныхпроцессов, выполненная в виде осесимметричного полого тела, имеющего отверстия, перемычки которых вдавлены внутрь с зазо ром между ними, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения коэффициента массоотдачи контактирующих веществ эа счет увеличения поперечного перемешивания при одновременном снижении гидравличе ского сопротивления, полое тело имеетформу усеченного конуса, перемычки в своем поперечном сечении имеют форму локона Аньези, опись 1 ваемую уравнением вида где х, у - текущие. значения; а - величина диаметра круглой части локона Аньези, равная а = Оз/2; Оэ - зазор между вдавленными 30 перегородками, равный Оз = 02- Я, где 02 -диаметр вершины конуса, а величина Я находится в пределах от 10 до 20 мм.2. Насадка по и. 1, о тл и ч а ю ща я с ятем, что высота усеченного конуса опреде ляется иэ соотношения: Н =(01- 02)А, где Н- высота конуса; О 1 и 02 - диаметры основания и вершины конуса соответственно; А - коэффициент, равный 0,5 - 0,8.3, Насадка по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что угол наклона конической поверхности к горизонтальной плоскости составляет а = 40-70 О,4, Насадка по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что высота вдавленных внутрь пере мычек составляет величину и = В Н, где В- коэффициент, равный 0,24 - 0,5, а их длина равна величине= Оз К, где К - коэффициент, равный 0,8 - 1,2.1810101 Составитель А,КагаТехред М,Моргента орректор М. Керецм еда кто Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор арина, 101 аказ 1407 Тираж Подписное ВЧИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5