Тепломассообменный аппарат

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рп 946621(22) Заявлено 210780 (21) 2959238/23-2 бс присоединением заявки МВ(23) ПриоритетОпубликовано 300782,Бюллетень МВ 28 1 М Кз В 01 0 53/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53 УДКбб074. 513 (088. 8) Дата опубликования описания 300782(72) Авторы В.С.Леонтьев, Н.П,Третьяков и И.Ф.1 зобретения конструкторско-технолог еск(31кого ордена Октябрьской Расного Знамени технологическогим.Ленсовета ен ологенаалтае пециальноЛенинградрудового 1) Заявител 54 ) ТЕПЛОМАССООБМЕННЕй АППАРА Изобретение относится к конструкям массообменных аппгратов для сис мы газ (игр ) - жидкость и может найти применение в химической, нефтехииической и других отраслях проенности.Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус; патрубки вво да и вывода фаз, насадку, выполненную в виде блоков, имеющих вертикаль ные каналы, и в каждый канал насадки помещен пакет иэ сетчатых элементов 1,11. ци те 15 еняет свое льное,подстоком газа руется. Внаблюдается уйное теэлементов ие жидкости руй, однако кновению вго слоя новным рестается всеалах между ак и в зоне из цияет При этом жидкость инаправление на горизонт,хватывается восходящим ии дополнительно диспергизоне сетчатых элементовкак пленочное, так и стрчение жидкости; у кромокпроисходит диспергироваи соударение капель и стэто не приводит к возниобъеме насадки динамичногазожидкостной смеси. Ожимом течения хидкости отаки пленочный как в кгсетчатыми элементами, трасположения элементов,Известен также тепломассообменный аппарат, включающий корпус,патрубки ввода и выводг Фаз, опорную решетку, блочную насадку, состоящую из секций, образующих вертикальные каналы 21Недостатками известного устройства являются низкая эФективностьпроцессов массообмена, недостаточно равномерное распределение жидкости по сечению каналов.и возможность проскока части газа черезнасадку беэ взаимодействия с жидкостью,Указанные недостатки обусловлетем, что вследствие выполненияканалов по высоте без резкого изменения форма и площади поперечногосечения жидкость стекает по стенкамканалов в ниде пленки, межфазнаяповерхность слабо турбулиэована иопределяется практически поверхностьканалов.Цель изобретения - интенсивникапроцессов тепломассообмена за счсоздания в каналах высокотурбулиэованного газо:кидкостного слоя.Указанная цель достигается тем,что в тепломассообменном аппарате,включающеи корпус, патрубки вводаи вывода Фаз, опорную решетку, блочную насадку, состоящую из секций,образующих вертикальные каналы,в нижней части каждой секции выполнено окно с отношением площади окна к площади сечения канала 0,3- 50,7.Целесообразно каждую секцив снабжать пакетом сетчатых элементов,размещенных над окном.Сетчатые элементы можно выполнить в виде полос, расположенныхгоризонтально и размещенных по высоте одна относительно другой в шахматном порядке,Целесообразно, чтобы в пакете соседние по высоте ряды полос были попопарно развернуты друг относительно друга в горизонтальной плоскостина 90,Благодаря тому, что у основанияблоков каждый канал имеет профилированное окно с отношением площадиокна к площади сечения канала 0,3-0,7,пленка жидкости, стекающая по стенкам канала, изменяет у его оснбваниянагравление движения на горизонтальное, подхватывается восходящим потоком газа, диспергируется, тесно перемешивается с газом и в каналеобразуется высокотурбулизованнаягазожидкостная смесь с развитой, постоянно обновляющейся межфазной поверхностьв,.что значительно интенсифицирует процессы тепломассообмена.При отношении площади окна й площади сечения канала ) 0,7 диапазонустойчивой работы аппарата в интенсивном режиме суживается эа счетвозрастания скорости газового потока,при которой начинает образовывать Ося высокотурбулизованная газожидкостная смесь. При отношении площадиокна к площади сечения канала с 0,3возрастает собственное (при отсутствии орошения) гидравдическое сопро.тивление аппарата и понижаются допустимые нагрузки по газу вследствиезахлебывания насадки.Выбор отношения площади окна кплощади сечения канала 0,3 В 0,7обусловлен тем, что при этих значениях слой динамической газожидкостной смеси образуется в каналах вдовольно широком диапазоне газожидкостных нагрузок.Если же выполнить профилированноеокно с 170,7, то образования слоягазожидкостной смеси не наблюдаетсядаже при скоростях газа Чч :3,5-4,5 м/с: жидкость в плоскости окнаинтенсивно дробится на капли, которые выносятся из канала восходящимпотоком газа.При 1(0,3 при некоторой критической скорости газа практически одновременно с началом образования слоя 65 газожидкостной смеси происходит захлебывание канала.В таблице представлены экспериментальные данные по работе насадки с профилированными окнами с различным отношением площади окна к площади сечения канала (сечение канала 100 х 100 мм, высота канала 0,5 м).Как уже отмечалось, образование динаиичного слоя газожидкостной смеси значительно интенсифицирует массообмен, Помещение пакета иэ сетчатых элементов в каждый канал блока способствует усилению турбулизации потоков, улучшает структуру газонидкостной смеси, увеличивает удерживающую способность насадки.Выполнение сетчатых элементов в виде полос, расположенных горизонтально и размещенных по высоте в шахматном порядке, позволяет при малом собственном гидравлическом сопротивлении пакета (л 100 Па/м ) и простоте конструкции устранить проскок крупных газовых агрегатов без взаимодействия с жидкостьв, что особенно важно в процессах очистки промышленных газовых. выбросов. Кроме того, жидкость, находящаяся в канале, на полосах дополнительно диспергируется восходящим готоком газа, что, в свою очередь, увеличивает по- верхность контакта Фаз. Благодаря повороту полос сетки в пакете нао20-60 к горизонту и развороту смежных по высоте рядов (совокупности рядов ) полос друг относительно друга в горизонтальной плоскости на 90 улучшается перераспределение потоков жидкости и газа по сечению канала, так как при этом в целом по каналу устраняется какое-либо предпочтительное направление тока жидкости в радиальном направлении.На фиг.1 показан аппарат с насадкой, разрез; на фиг.2 - элемент блока насадки беэ пакета из сетчатых элементов; на фиг.3 - то же, с паке том из сетчатых полос (крепление полос в пакете показано условно).,Аппарат содержит корпус,1, штуцер подвода 2 и отвода 3 жидкости, штуцер подвода 4 и отвода 5 газа, опорную решетку 6, блоки насадки 7 с профилированным окном 8, пакеты из сетчатых элементов 9.Аппарат работает следующим образом.Жидкость подается в верхнюв часть аппарата, газ - в нижнюю, Жидкость распределяется по сеченив аппарата оросителем и попадает в каналы верхнего блока насадки. Стекая,по стенкам каналов, у их основания жидкость благодаря наличию профилированного окна изменяет направление движения на горизонтальное, подхватывается восходящим потоком газа, диспергиру.946621 1 О 20 Отношение площадиокна, к площадисечения каналаГ ПлотностьорошенияЧм /мч Скоростьгаза наполное сег:чение каналач м/с Гидравлическоесопротивление канала, ЬР, Ра Гримечания 30 Слоя газожидкостной смеси нет 1,0 30 0,3 1200 1,36 0,3. 30,1800 1,92 1,36 Слоя нетТо же 30 0,7 1,922,3610 20 25 2;72 Слой естьТо же 230 3,04 3,33 3,60 4,08 320 330 400 То же 4,34,51 410 440 30 0,7 Слоя нет 35 200030 1,01,36 0,25 ется, насыщается пузырьками газа и в канапе образуется высокотурбулиэованная газожидкостная смесь с развитой, постоянно обновляющейся межфазной поверхностью; часть жидкости проваливается в каналы нижележащего блока й процесс повторяется. В аппарате предусматривается помещение в каждый канал блока пакета иэ сетчатых элементов, благодаря чему улучшается структура газожидкостной смеси, увеличивается удерживающая способность насадки, кроме того, жидкость, находящаяся в канале на сетчатых элементах, дополнительно диспергируется восходящим потоком газа, что, в свою, очередь, увеличивает поверхность контакта фаз и интенсифицирует массообмен.Использование предлагаемого ап-. парата по сравнению с известным устройством обеспечивает увеличение эффективности массообмена в 2-3 раза (массообмен исследовался на примере десорбции СО из воды воздухом). Использование пакетов из сетчатых элементов способствует снижению доли газа, проскакивающего насадку без взаимодействия с жидкостью, что особенно важно в процессах очистки промышленных газов выбросов. Вредлагаеьый аппарат может быть применен в различных производствах химвческой технологии для процессов обмена в системе газ (пар) - жидкость в тех случаях, когда требуется высокая интенсивность процесса при умеренном гидравлическом сопротивлении. В канале образуетсяслой газожидкостнойсмеси Наблюдается захлебывание канала В канале образуетсяслой газожидкостнойсмеси Слой есть, унос жидкос.ти составляет 3 Наблюдается интенсивный унос жидкости изканала ( 10 ) В канале образуется слой гаэожидкостной смеси и одновременно наблюдается захлебывание канала946621 Продолжение таблицы Гидравлическоесопротивление канала,ьР, Па Отношение площадиокна к площадисечения каналаЕ Скоростьгаза наполное сечение каналаю,м/с Плотностьорошениям /мф. ч Примечание 0,8 5 10Слоя нет То же15 18 20 25 г-и 30 40 50 55 СЛоя: нет, интенсивный унос жидкостииз канала (10) 60 формула изобретения 1,36 1,92 2,36 2,72 3,04 3,33 3,60 4,08 4,30 4,51 4,71 1. Тепломассообменный аппарат, включающИй коргус, патрубки ввода и вывода фаз, опорную решетку, блочную насадку, состоящую иэ секций, образующих вертикальные каналы, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процессов тепломассообмена за счет создания в каналах высокотурбулизованного газо- жидкостного слоя, в нижней части 40 каждой секции выполнено окно с отношением глощади окна к площади сечения канала 0,3-0,7.2. Аппарат по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что.каждая секция снабжена пакетом сетчатых элементов, размещенных над окном. 3. Аппарат по пп.1 и 2, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что сетчатые элементы выполнены в виде полос, расположенных горизонтально и размещенных по высоте одна относительно другой в шахматном порядке. 4. Лппарат го пп.1-3, о т л и - .ч а ю щ и й с я тем, что в пакете соседние по высоте ряды полос попарно развернуты друг относительно друга в горизонтальной плоскости на 90 ф . Источники информации,принятые,во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 598627, кл. Б 01 О 53/20, 1976. 2. Рамм В.М. Лбсорбция газов. М., фХимия", 1976, с.314.