Регулярная насадка для тепломассообменных процессов

(505 В 01 3 19/32 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ Н СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОР пи.А.Ан 9/32),ПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Киевский технологический инстщевой промышленности(56) Авторское свидетельство СССР%1318269, кл, В 01 О 53/20,(В 0131985,(54) РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок и позволяет повысить эффективность работы насадки за счет улучшения условий формирования и дробления капель и дополнительной турбулизации контактирующих потоков, Насадка состоит иэ вертикальных листов 1 с просыпными с трех сторон отверстиями 2 с зубчатыми верхними и нижними краями и отогнутыми по вертикальной стороне изогнутыми по 1- образной линии просыпами 3. 9 ил,Изобретение относится к конструкции регулярных насадок, работающих в аппаратах с капельно-пленочным течением жидкости при разрежении и близким к атмосферному давлению и может использоваться для проведения тепломассообменных процессов адсорбции, дистилляции и ректификации в системах газ-жидкость, процессах экстракции в системе жидкость-жидкость, а также для пылеулавливания и мокрой очистки газов в различных отраслях пищевой и химической промышленности,Цель изобретения - повышение эффективности работы насадки эа счет улучшения условий формирования и дробления капель и дополнительной турбулизации контактирующих потоков,На фиг. 1-3 показаны виды спереди, сверху(разрез А-А на фиг, 1) и сбоку насадки с прямыми зубьями; на фиг. 4 - форма отверстий насадки в листе просечки удалены; на фиг. 5 и 6 - отдельный лист и фрагмент пакета насадки в аксонометрии; на фиг. 7 - отдельное отверстие в листе насадки с отогнутой, но еще не изогнутой просечкой, причем зубья отверстия и просечки имеют 1.-образную форму; на фиг, 8- профиль .:образного зуба, сечение Б-Б на фиг. 7; на фиг.9 - отдельный лист и фрагмент пакета насадки с зубьями Е-образной формы.Насадка состоит иэ вертикальных листов 1 с просеченными с трех сторон отверстиями 2 с зубчать ми верхними и нижними краями и отогнутыми по вертикальной стороне изогнутыми по 7 образной линии просечками 3, которые своими свободными вертикальными краями сопрягаются с соседними листами 4 насадки, Зубчатые отверстия расположены вертикальными рядами, зубья и впадины краев отверстий и просечек расположены соосно,Расстояние по высоте между отверстиями в ряде принято равным высоте отверстий, в результате чего форма контуров отверстий одинакова с формой контуров участков листов между отверстиями и одинакова с формой контуров просечек.до их изгибания.На фиг. 4 представлен участок листа насадки с зубчатыми отверстиями и удаленными для наглядности просечками, На два левые отверстия нанесена левая штриховка, вертикальный учасгок листа между этими отверстиями эаштрихован линиями с правым наклоном, Иэ фиг. 4 видно, что контуры фигур заштрихованных участков, т.е, контуры фигур отверстий и вертикальных участков листов в рядах между отверстиями одинаковы,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Каждая просечка 3 в горизонтальном сечении (фиг.2) имеет Е-образную форму со скругленными или нескругленными изгибами и прямыми средними участками, параллельными плоскости листа и расположенными посредине между сопрягаемыми листами.При сопряжении с соседними листами просечки выполняют роль дистанционных элементов, облегчая сборку отдельных листов в пакеты.Зубья отверстий и просечек могут быть не только прямыми, как показано на фиг, 1-6, но и могут иметь -образную форму (см.фиг,7-10). На фиг. 7 в листе 1 насадки показано отдельное отверстие 2, в котором свисающие вниз зубья 5 имеют-образную форму (если смотреть на них справа вдоль плоскости листа), а выступающие вверх зубья 6 имеют перевернутую-образную форму.Просечки 3 на фиг. 7 для наглядности показаны прямыми и перпендикулярными к плоскости листа, т,е, показаны до их изгибания по Е-образной линии с образованием прямого параллельного плоскости листа среднего участка, Зубья просечки тоже имеют 1-образную форму,Каждый Е-образный зуб отверстия и просечки (фиг. 7 и 8) состоит из двух участков: незначительно отклоненного от вертикали плоского участка 7, сопрягающегося с плоскостью листа или просечки, и крайнего плоского участка 8, занимающего близкое к горизонтальной плоскости положение. Профиль каждого зуба подобран так, что центр крайнего участка 8 зуба (фиг,8), отогнутого в близкое к горизонтали положение, расположен на осевой линии 9 плоскости листа или просечки, с которой этот зуб соединен. При общей ширинекрайней части зуба вправо и влево от осевой линии 9 выступают участки размером /2, Указанная форма зубьев обеспечивает их соосное расположение друг под другом по вертикали и стекание капель вертикальными рядами,Верхний вертикальный участок 10 отверстия в месте отгибания просечки (фиг.7) и нижние участки 11 и 12 вертикальных краев отверстий просечены до уровня контуров зубьев, Это позволило образовать дополнительные зубья 13-15 и в большей степени интенсифицировать работу насадки,Фрагмент листа насадки с Е-образно изогнутыми просечками и -образными зубьями показан на фиг, 9, Расстояние между листами при стыковке выдерживается за счет сопряжения краев просечек с соседними листами,Насадка работает в режиме гравитационного капельно-пленочного течения жидкости с противоточным или нисходящим прямоточным движением газа, В обоих случаях жидкость равномерно распределяетсяна поверхность листов насадки и просечек и, стекая вниз, контактирует с газопаровой фазой.Одинаковая форма контуров отверстий2, просечек 3, участков листов между отверстиями и промежутков по вертикали между просечками создает идентичные условия капельно-пленочного течения жидкости по вертикальным рядам зубчатых отверстий и по вертикальным рядам просечек и, следовательно, одинаковую интенсивность контактирования фаз по всему объему насадки.На каждом свисающем вниз зубе листаили проСечки образуются капли жидкости,которые растут до достижения определенного размера, отрываются от зуба и пролетают в свободном падении путь до нижерасположенной плоскости листа или просечки, Упавшие капли на этих плоско 10 20 стях расплющиваются в тонкие пленки, в результате чего утоньшается и частично разрушается пристеночный слой, усиливается перемешивание в жидкой фазе и интенсифицируется перенос вещества в 30 жидкости,Стекающая вниз пленка опять встречает на пути свисающие зубья и процесс формирования капель, их полетаи расплющивания повторяется на каждом 35 вертикальном участке листов между отверстиями и на каждой просечке. Участки стекания обособленных потоков жидкости по вертикальным рядам зубьев листов и просечек относятся к активным зонам контакта 40 фаз и характеризуются повышенной интенсивностью протекания процесса тепломассообмена.Достоинство насадки по сравнению с известной (у которой прямые просечки вы полнены перпендикулярно к плоскости листов) состоит в том, что просечки имеют Е-образную форму (фиг.2) и содержат в средней части прямые участки, расположенные параллельно плоскости листов, посре дине между сопрягаемыми листами. Выгибание просечек позволяет существенно уменьшить расстояние между листами насадки, увеличить рабочую поверхность насадки в единице объема, в результате че го уменьшаются габариты насадочных аппаратов.Кроме того, Е-образная форма просечек позволяет увеличить их ширину (и, соответственно ширину, отверстий) и за счет этого увеличить удельную площадь активных зонконтакта с прерывистым капельно-пленочным течением жидкости в общей смоченнойповерхности насадки. При увеличении ширины отверстий уменьшается число вертикальных рядов отверстий и снижаетсяудельная площадь поверхности листов между вертикальными рядами отверстий, на которой контактирование фаэ происходитмалоэффективно,Возрастание удельной площади активных зон контакта при одновременном увеличении поверхности насадки в единицеобъема улучшает тепломассообменные возможности насадки,Выполнение зубьев насадки с -образным профилем позволяет дополнительнотурбулиэировать потоки жидкости и газа иза счет этого получить дальнейшее увеличение эффективности работы насадки, Свиса 1ющие вниз зубья отверстий и просечекимеют-образную форму, при которой соединяющаяся с плоскостью листа или просечки верхняя часть зуба имеет небольшоеотклонение ог вертикали, а нижняя частьзуба отклонена в близкое к горизонтальному положению и ее средина находитсяна осевой линии плоскости листа илипросечки.Соблюдение соосности средины нижнихучастков зубьев обеспечивает рост капель,симметричных относител ьно и оверхностей,на которых они в дальнейшем расплющиваются и образуют с двух сторон жидкие пленки одинаковой толщины,На свисающих вниз зубьях :образногопрофиля образуются более крупные капли,чем на прямых зубьях, в крупных капляхпроисходит более интенсивная циркуляцияжидкости и возникает более тесное взаимодействие с потоком газа, На профилированных зубьях жидкость сильнее тормозится и,стекая с меньшей скоростью, успевает в более полной степени проконтактировать с газовой фазой,Выступающие вверх зубья листов и просечек имеют перевернутую-образную форму и оказывают интенсифицирующеевоздействие преимущественно на газовыйпоток. Обтекая загнутые участки зубьев,пристеночные слои газового потока дополнительно турбулизируются и более интенсивно взаимодействуют с пограничнымислоями жидкости, улучшая межфазный перенос.Важным фактором является то, чтовследствие небольших размеров загнутыхучастков 1:образных зубьев их интенсифицируюгцее воздействие проявляется в основном а пристеночных слоя" и не приводит кбольшому возрастанию гидравлического сопротивления,Способствуя улучшению условий перемешивания жидкости и турбулизации пристеночных слоев газового потока, применение зубьев 1:образной формы приводит к повышению общей эффективности работы насадки.По сравнению с известной насадкой площадь поверхности насадки в единице объема за счет изгибания просечек может быть увеличена в два и более раза. Высота насадки, эквивалентная одной единице переноса массы, по сравнению с известным решением уменьшается на 15-250 за счет применения зубьев Е-образной формы и увеличения площади активных зон контакта на зубьях в общей смоченной поверхности насадки,Все листы насадки однотипны и легко могут быть получены путем штамповки и последующего выгибания просечек.Насадка в колоннах может монтироваться в виде предварительно собранных пакетов или отдельными листами. В обоих случаях расстояние между листами выдерживается за счет примыкания краев просечек к соседним листам без применения специальных регулирующих расстояние устройств.Формула изобретения Регулярная насадка для тепломассооб менных процессов, содержащая вертикальные листы с просечными зубчатыми с трех сторон отверстиями и отогнутыми по вертикальной стороне под прямым углом к плоскости листа просечными элементами, 10 имеющими соосно расположенные зубья ивпадины, при этом контуры просечных элементов и вертикальных участков листов между просечными элементами и форма зубьев и впадин просечных элементов одинаковы, 15 о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения эффективности тепломассообмена за счет улучшения формирования и дробления капель и дополнительной турбулизации контактирующих потоков, верхние и 2 О нижние участки в месте отгиба просечныхэлементов просечены до уровня контура зубьев, а расположенные вниз зубья отверстий и просечных элементов имеют-образную форму, а выступающие вверх - переверну тую 1:образную форму, при этом центрыкрайних участков зубьев, отогнутых под углом, расположены на с севых линиях плоскостей листов или просечных элементов.1685503 Составитель 3. АлександроваТехред М,Моргентал Корректор О. Кравцова Редактор В. Дан Заказ 3552 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101