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PATENTANSPRÜCHE
1. Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp. bestehend aus einem im Querschnitt rund aussehenden Gehäuse (1) mit Rohrstutzen (2 und 3) zur Einführung von Flüssigkeit in das Gehäuse (1) an einem seiner Enden und zur Ableitung der Flüssigkeit aus dem Gehäuse (1) an seinem anderen Ende und mit weiteren Rohrstutzen (4, 5) zur Einführung von Gas in das Gehäuse (1) an einem seiner Enden und zur Ableitung des Gases aus dem Gehäuse (1) an seinem anderen Ende, einer koaxial im Gehäuse (1) mit der Möglichkeit der Drehung aufgestellte Welle (7) mit darauf befestigten Berieselungsstufen (8).
die von Bändern (9) gebildet werden, die in Form von von der Welle auseinandergehenden Spiralen gewunden und in Richtung zur Welle (7) umgebördelt sind, sowie aus mindestens einer Überströmungseinrichtung zur Förderung der Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe (8) auf die andere, die einen an der Innenoberfläche des Gehäuses (1) befestigten ringförmigen Flüssigkeitsabscheider zur Aufnahme von Flüssigkeit.
die von irgendeiner Berieselungsstufe (8) abgelassen wird. und eine Überlaufrohrleitung (14) aufweist, deren Aufnahmeende (15) mit dem Flüssigkeitsabscheider kommuniziert, und deren Ablassende (20) an eine andere Berieselungsstufe (8) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider in Form einer die Berieselungsstufe (8) umfassenden ringförmigen Rinne (13) ausgeführt ist, in deren inneren Hohlraum mindestens eine mit der Peripherie der Berieselungsstufe (8) verbundene Trennwand (21) hineinragt, die quer über die ringförmige Rinne (13) liegt.
2. Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp nach Anspruch 1, dessen Gehäuse (1) im wesentlichen senkrecht angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmungseinrichtung mit einer zusätzlichen Rezirkulations-Über- laufrohrleitung (22) versehen ist, deren Aufnahmeende (24) mit der ringförmigen Rinne (13) kommuniziert und deren Ablassende (23) höher als deren Aufnahmeende (24) liegt und von oben an die gleiche Berieselungsstufe (8) angeschlossen ist.
3. Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezirkula tions-Überlaufrohrleitung (22) mit einem Einstellventil (25) versehen ist.
4. Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablassenden (20, 23) der Überlaufrohrleitungen (14, 22) weiter von der Achse des Apparates als die Peripherie der Berieselungsstufen (8) entfernt liegen und die mit der Peripherie der Berieselungsstufen (8) verbundenen Trennwände übereinander angebracht und an einer gemeinsamen Stange befestigt sind. die parallel zur Achse des Apparates angeordnet und an dem peripheren Abschnitt der Berieselungsstufen (8) mit der Möglichkeit der Drehung um die eigene Achse befestigt sind.
5. Film-Stoff- und Wärmeaustauscher von Rotortyp nach den Ansprüchen 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet. dass in den Kreislauf mindestens einer Überlaufrohrleitung (14a) ein Oberflächen-Wärmeaustauscher (27) eingefügt ist. der ausserhalb des Gehäuses (1) liegt.
6. Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp nach Anspruch 1. dessen Gehäuse (28) im wesentlichen horizontal angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, dass an den Boden der ringförmigen Rinne (35) eine Kammer (40) von aussen angrenzt. die oberhalb der Achse des Gehäuses (28) liegt. die mit dem inneren Hohlraum der ringförmigen Rinne (35) durch eine in ihrem oberen Teil liegende Einlassöffnung (44) kommuniziert und im unteren Teil eine Ablassöffnung (45) hat, die mit dem Aufnahmeende (46) der Überlaufrohrleitung (37) kommuniziert. wobei die Einlassöffnung (44) der Kammer (40) in ihren Abmessungen die Ablassöffnung (45) übertrifft.
7. Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablassende (47) der Überlaufrohrleitung (37) in Rohrstutzen (48, 49) verzweigt ist. die an zwei verschiedene Berieselungsstufen (30) angeschlossen sind.
Die Erfindung bezieht sich auf Ausrüstungen zur Durchführung von Stoff- und Wärmeaustauschprozessen zwischen Gas und Flüssigkeit, zum Beispiel zur Durchführung von Rek tifikation. Absorption, Chemosorption. Nassentstaubung von Gas, Abkühlung und Befeuchtung von Gasen, und zwar auf Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp. Besonders vorzuziehendes Einsatzgebiet der Erfindung ist die Vakuumrektifikation von Stoffen. die gegenüber erhöhten Temperaturen empfindlich sind.
Bekannt ist ein Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp (siehe Urheberschein der UdSSR, Nr. 203 621), der ein im Querschnitt rund aussehendes Gehäuse mit Rohrstutzen zur Einführung von Flüssigkeit in das Gehäuse an einem seiner Enden und zur Abführung von Flüssigkeit aus dem Gehäuse an seinem anderen Ende sowie zur Einführung von Gas in das Gehäuse an einem seiner Enden und zur Abführung von Gas aus dem Gehäuse an seinem anderen Ende und weiterhin eine koaxial im Gehäuse mit der Möglichkeit der Drehung aufgestellte Welle mit den darauf befestigten Berieselungsstufen enthält. Die Berieselungsstufen werden durch Blechbänder gebildet, die in Form von von der Welle auseinanderlaufenden Spiralen gebogen und in Richtung zur Welle umgebördelt sind.
Bekannter Apparat beinhaltet auch Überströmungseinnchtun- gen zur Fortbewegung von Flüssigkeit v on einer Berieselungs- stufe zur anderen. Eine Überströmungseinrichtung stellt einen an der inneren Oberfläche des Gehäuses befestigten ringförmigen Flüssigkeitsabscheider für Aufnahme von Flüssigkeit.
die von irgendeiner Berieselungsstufe abgelassen wird, und eine Überlaufrohrleitung dar. Das Aufnahmeende der Überlaufrohrleitung kommuniziert mit dem Flüssigkeitsabscheider, und das Ablassende wird einer anderen Berieselungsstufe zugeführt.
Beim Betrieb des bekannten Film-Stoff- und Wärmeaustauschers vom Rotortyp. der senkrecht aufgestellt ist, ist seine Welle zur Drehung gebracht. Flüssigkeit wird in das Gehäuse von oben durch einen Rohrstutzen eingeführt und tritt in die oberste Berieselungsstufe ein. Unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften zerfliesst die Flüssigkeit an Blechbändern der jeweiligen Berieselungsstufe in Form eines Filmes und strömt vom Zentrum zur Peripherie der Berieselungsstufe. Von der Peripherie der Berieselungsstufe wird die Flüssigkeit in einen ringförmigen Flüssigkeitsabscheider abgelassen. der an der Wandung des Gehäuses befestigt ist. Aus dem Flüssigkeitsabscheider strömt die Flüssigkeit durch eine mit ihm kommunizierenden Überlaufrohrleitung unter der Einwirkung von Schwerkraft auf die darunter angebrachte Berieselungsstufe über.
Hierdurch strömt die Flüssigkeit durch die ganze Anlage.
Die xon der untersten Berieselungsstufe abgelassene Flüssigkeit wird aus dem Apparat durch einen Rohrstutzen abgeleitet, der am unteren Ende des Apparates befestigt ist. Gas wird in den Apparat von unten eingeführt und von oben durch die Rohrstutzen abgeleitet. mit denen sein Gehäuse versehen ist.
Gas durchquert die Berieselungsstufen durch Spalten zwischen Blechbändern. dabei kommt es mit Flüssigkeitsfilm in Berührung. der die Bänder benetzt.
Der bekannte Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. die den Wirkungsgrad des Stoff- und Wärmeaustausches herabsetzen.
Einer der Nachteile besteht darin. dass der Apparat bei
Abweichung seines Gehäuses von der senkrechten Stelllung, zum Beispiel bei Montage, betriebsunsicher ist, wodurch Flüssigkeit sich auf dem Abschnitt des ringförmigen Flüssigkeitsabscheiders ansammelt, der sich in der untersten Stellung gegen über den anderen Abschnitten erweist. Wenn sich dabei das Aufnahmeende der Überlaufrohrleitung an dem diametral entgegengesetzten, das heisst an dem besonders erhöhten Abschnitt des Flüssigkeitsabscheiders befindet. so strömt die Flüssigkeit mindestens teilweise über den Rand des ringförmigen Flüssigkeitsabscheiders auf den am niedrigsten liegenden Abschnitt, ohne dabei in die Überlaufrohrleitung einzutreffen.
Dadurch kann die Überströmung der Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe auf eine andere mindestens teilweise gestört werden. Wenn aber das Aufnahmeende der Überlaufrohrleitung auf den untersten Abschnitt des ringförmigen Flüssigkeitsabscheiders gerät, so kann das Ablassende einer und derselben Überlaufrohrleitung die Stellung über ihrem Aufnahmeende einnehmen. Da die Flüssigkeit sich in der Überlaufrohrleitung lediglich unter der Einwirkung der Schwerkraft bewegen kann. verursacht das die Verringerung der Durchlassfähigkeit der Rohrleitung und das übermässige Anfüllen des Flüssigkeitsabscheiders mit der darauffolgenden unkontrollier- baren Ausströmung von Flüssigkeit.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es nicht möglich ist. einen Rückumlauf der Flüssigkeit auf einer Berieselungsstufe vorzunehmen. Die Unmöglichkeit der Rückführung von Flüssigkeit, die von einer Berieselungsstufe abgelassen wird, auf die gleiche Stufe wird bei der Prüfung der Konstruktion des bekannten Apparates ersichtlich. Die Rückführung der Flüssigkeit auf einer Berieselungsstufe wird von der Schwerkraft verhindert. Die Rezirkulation von Flüssigkeit auf einer Berieselungsstufe ermöglichte es, das vollständige Benetzen der Stufe auch in dem Fall zu sichern, wenn die gesamte Durchflussmenge der dem Apparat zugeleiteten Flüssigkeit gering ist.
Noch ein Nachteil des bekannten Film-Stoff- und Wärmeaustauschers vom Rotortyp besteht in der Kompliziertheit seiner Montage und Demontage. Die Überlaufrohrleitungen sind in Form von radialen Abflussrinnen ausgeführt, die mit dem Gehäuse verbunden und im Raum zwischen den Berieselungsstufen angebracht sind. Für die Herausnahme der Welle mit den darauf angeordneten Berieselungsstufen aus dem Apparat ist es erforderlich, vorher sämtliche radialen Abflussrinnen aus dem Apparat zu entfernen, deren Anzahl oft sehr bedeutend ist.
Noch ein weiterer Nachteil des bekannten Film-Stoff- und Wärmeaustauschers vom Rotortyp besteht in der ungenügend entwickelten Wärmeaustauschfläche, Bei Durchführung des Prozesses der Chemosorption im Apparat, die durch die Entwicklung grosser Wärmemengen gekennzeichnet wird, entsteht öfters die Notwendigkeit, die von der Flüssigkeit entstehende Wärme abzuführen.
Im bekannten Apparat kann die genannte Wärmeableitung nur durch die Wandungen des Gehäuses des Apparates stattfinden, der mit einem kühlenden Aussenmantel versehen werden kann. Hierdurch ist die Wärmeaustauschfläche durch die Wandungen des Apparates eingeschränkt, was öfters ein hemmender Faktor für Erhöhung seiner Effektivität und Leistung ist. Die Anbringung von Kühlschlangen im ringförmigen Flüssigkeitsabscheider selbst kann nicht infolge des beschränkten Rauminhalts des Flüssigkeitsabscheiders die Wärmeaus tauschfläche wesentlich vergrössern.
Noch ein Nachteil des bekannten Film-Stoff- und Wärmeaustauschers vom Rotortyp besteht in der Unmöglichkeit seines Betriebes in horizontaler Stellung.
Bekannt ist ein Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp, der ein horizontales Gehäuse, eine koaxiale Welle.
die an der Welle befestigten Berieselungsstufen, ringförmige Flüssigkeitsabscheider. die an den Berieselungsstufen angeordnet sind, beinhaltet, wobei der innere Hohlraum der ringförmigen Rinnen mit Aufnahmeenden von Überlaufrohrleitungen kommuniziert. deren Abflussenden an die angrenzenden Berieselungsstufen angeschlossen sind (siehe Urheberschein der UdSSR Nr. 259 822). Diese Apparate sind jedoch nur bei ausreichend grosser Drehgeschwindigkeit der Welle betriebsfähig, da sonst infolge der geringen Auflaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf das offene Aufnahmeende einer Überlaufrohrleitung die Überströmung der Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe auf die andere nicht gesichert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp zu entwickeln, dessen Konstruktion eine sichere Überströmung von Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe auf die andere auch bei der Abweichung des Apparates von der senkrechten Stellung gewährleistet, darunter auch bei horizontaler Stellung sogar bei geringen Drehgeschwindigkeiten der Welle, die Rezirkulation von Flüssigkeit sicherstellt, eine entwickelte Wärmeaus tauschfläche hat, wobei dessen Montage und Demontage erleichtert werden.
Das wird dadurch erreicht, dass im Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp. der im Querschnitt rund aussehendes Gehäuse mit Rohrstutzen zur Einführung von Flüssigkeit in das Gehäuse an einem seiner Enden und zur Ableitung der Flüssigkeit aus dem Gehäuse an seinem anderen Ende und mit weiteren Rohrstutzen zur Einführung von Gas in das Gehäuse an einem seiner Enden und zur Ableitung des Gases aus dem Gehäuse an seinem anderen Ende, eine koaxial im Gehäuse mit der Möglichkeit der Drehung aufgestellte Welle mit darauf befestigten Berieselungsstufen, die von den Blechbändern gebildet werden, die in Form von von der Welle auseinanderlaufenden Spiralen gewunden und in Richtung der Welle umgebördelt sind.
sowie mindestens eine Überströmungseinrichtung zur Förderung der Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe auf die andere, die einen an der Innenoberfläche des Gehäuses befestigten ringförmigen Flüssigkeitsabscheider für die Aufnahme von Flüssigkeit. die von irgendwelcher einer Berieselungsstufe abgelassen wird, und eine Überlaufrohrleitung, deren Aufnahmeende mit dem Flüssigkeitsabscheider kommuniziert und deren Ablassende an eine andere Berieselungsstufe angeschlossen ist, beinhaltet, der erfindungsgemässe Flüssigkeitsabscheider in Form einer die Berieselungsstufe umfassenden ringförmigen Rinne ausgeführt ist, in deren Innenraum mindestens eine mit der Peripherie der jeweiligen Berieselungsstufe verbundene Trennwand hineinragt, die quer über die ringförmige Rinne liegt.
Ein derartiger Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp ist bei beliebiger Abweichung seines Gehäuses von der senkrechten Stellung betriebssicher. Die an der Peripherie der Berieselungsstufen befestigten Trennwände, die in den Hohlraum der ringförmigen Rinnen-Flüssigkeitsabscheider eingeführt und quer den Rinnen angeordnet sind, sichern die Verwirbelung der Flüssigkeit in den ringförmigen Rinnen. Hierdurch entstehen Zentrifugalkräfte, die die Flüssigkeit an den Boden der ringförmigen Rinnen andrücken.
Die entstehende Druckhöhe der Flüssigkeit gewährleistet ihre zwangsläufige Bewegung innerhalb der Überlaufrohrleitung. Dabei übertreffen die auf die Flüssigkeit infolge ihrer Verwirbelung einwirkenden Kräfte in ihrer Grösse die Schwerkraft. Die Form der Oberfläche der Flüssigkeit, die sich in einer ringförmigen Rinne befindet, hängt vom Grad der Abweichung der Achse des Apparates von der Senkrechten genauso wie die die Flüssigkeit durch die Überlaufrohrleitung durchstossende Kraft von der Einwirkung der Schwerkräfte nicht mehr wesentlich ab.
Wenn das Gehäuse des Film-Stoff- und Wärmeaustau schers vom Rotortyp im wesentlichen senkrecht angeordnet ist, soll die Überströmungseinrichtung zweckmässigerweise zusätzlich mit einer Rezirkulationsrohrleitung versehen werden. deren Aufnahmeende mit der ringförmigen Rinne kommuniziert, die die jeweilige Berieselungsstufe umfasst, und das Abflussende über ihrem Aufnahmeende liegt und von oben an die gleiche Berieselungsstufe angeschlossen wird. Eine derartige Ausführung des Apparates stellt das Steigen von Flüssigkeit in der Überströmungseinrichtung in der den Schwerkräften entgegengesetzten Richtung und demzufolge auch den Rückfluss der Flüssigkeit sicher, die bereits von der Berieselungsstufe abgelassen ist. auf dieselbe Berieselungsstufe. Dadurch wird die Rezirkulation von Flüssigkeit auf einer Berieselungsstufe zustandegebracht.
Dabei entsteht die für die Förderung der Flüssigkeit in der Rezirkulationsrohrleitung erforderliche Druckhöhe unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften, die an die Flüssigkeit angelegt werden, die in einer ringförmigen Rinne wirbelt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung der Beispiele ihrer Ausführung und der beigefügten Zeichnungen erläutert, auf denen zeigen:
Fig. l den Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp. im Längsschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 Ausführungsvariante des Film-Stoff- und Wärmeaustauschers vom Rotortyp mit horizontal angeordnetem Gehäuse, im Längsschnitt,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5, in vergrössertem Massstab.
Der Film-Stoff- und Wärmeaustauscher vom Rotortyp beinhaltet ein im Querschnitt rund aussehendes Gehäuse 1 (Fig. 1), das senkrecht angeordnet ist, mit Rohrstutzen 2 zur Einführung von Flüssigkeit in das Gehäuse 1 an einem seiner Enden, mit Rohrstutzen 3 zur Ableitung der Flüssigkeit an seinem anderen Ende, mit Rohrstutzen 4 zur Einführung von Gas in das Gehäuse 1 an einem seiner Enden und mit Rohrstutzen 5 zur Ableitung von Gas aus dem Gehäuse 1 an seinem anderen Ende.
Im Gehäuse 1 ist in Lagerungen 6 eine Welle 7 mit der Möglichkeit der Drehung koaxial eingebaut. Auf der Welle 7 werden Berieselungsstufen 8 befestigt, die von Bändern 9 gebildet werden, die rings um die Welle 7 in Form von auseinanderlaufenden Spiralen gewunden und an Rändern in Richtung zur Welle 7 umgebördelt sind. Die Berieselungsstufen 8 überdecken den Querschnitt des Gehäuses 1 und weisen Luftspalte 10 (Fig. 1 und 2) zwischen den Spiralenwindungen zum Durchgehen von Gas auf.
Die Bänder 9 der Berieselungsstufe 8 sind untereinander mittels Radialrippen 11 verbunden, die an einer zentralen Passungsbüchse 12 der Berieselungsstufe 8 befestigt werden.
Zur Förderung von Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe 8 auf eine andere sind im Apparat Überströmungseinrichtungen vorgesehen. Eine Überströmungseinrichtung enthält einen Flüssigkeitsabscheider in Form einer die Berieselungsstufe umfassenden ringförmigen Rinne 13 zur Aufnahme von Flüssigkeit, die von dieser Berieselungsstufe 8 abgelassen wird, und eine Überlaufrohrleitung 14 (Fig. 1). Das Aufnahmeende 15 der Überlaufrohrleitung 14 kommuniziert mit der ringförmigen Rinne 13. die einen oberen Bördelrand 16 und einen unteren Bördelrand 17 beinhaltet, wobei der letztere mit einem nach oben gerichteten ringförmigen Vorsprung versehen werden kann. Der Boden 19 der ringförmigen Rinne 13 wird durch den Abschnitt der Seitenwandung des Gehäuses 1 gebildet. Das Ablassende 20 der Rohrleitung 14 ist einer anderen Berieselungsstufe 8 zugeführt.
In den Innenhohlraum der ringförmigen Rinnen 13 ragen Trennwände 21 ein. die quer in den Rinnen 13 liegen und mit der Peripherie der Berieselungsstufen 8 verbunden sind. Die Überströmungseinrichtungen im oberen Teil des Film-Stoff- und Wärmeaustauschers vom Rotortyp sind mit zusätzlichen Rezirkulationsrohrleitungen 22 versehen. Die Ablassenden 23 dieser Rohrleitungen 22 sind höher als ihre Aufnahmeenden 24 angeordnet, die mit der ringförmigen Rinne 13 kommunizieren, und von oben den Berieselungsstufen 8 zugeführt. Das gewährleistet eine teilweise Rückführung von Flüssigkeit, die von den Berieselungsstufen 8 abgelassen wird. auf dieselben Berieselungsstufen 8.
Der mittlere Teil der zusätzlichen Rohrleitungen 22 wird aus dem Gehäuse herausgeführt und mit einem Einstellventil 25 verse- hen. mit dessen Hilfe die Menge der Rezirkulationsflüssigkeit auf den Berieselungsstufen verändert werden kann.
Erfindungsgemäss liegen die Ablassenden 20 und 23 der Rohrleitungen 14 und 22 etwas weiter von der Achse des Apparates entfernt als die Peripherie der Berieselungsstufen 8.
Die Trennwände 21 sind an einer gemeinsamen Stange 26 be befestigt. die parallel zur Achse des Apparates an der Peripherie der Berieselungsstufen 8 mit der Möglichkeit der Drehung um die eigene Achse aufgestellt wird. Dabei wird die Druckhöhe der Flüssigkeit, die in den Rohrleitungen 14 und 22 mit Hilfe von den sich drehenden Trennwänden erzeugt wird, dafür ausreichend sein, um die Flüssigkeit bis zur Mitte der Berieselungsstufe 8 hinzuwerfen. Für die Herausführung sämtlicher Trennwände 21 aus den Innenhohlräumen der ringförmigen Rinnen 13 genügt es, die Welle 7 mit den Berieselungsstufen 8 etwas anzuheben und die Stange 26 in eine derartige Stellung zu bringen, dass die Trennwände 21 aus den Rinnen 13 herausgeführt und an die Peripherie der Berieselungsstufen 8 (wie auf Fig. 2 punktiert gezeigt) angedrückt werden.
Hinterher kann die Welle 7 zusammen mit den Berieselungsstufen 8 ohne weiteres aus dem Gehäuse 1 herausgenommen werden.
In den Kreislauf der Rohrleitungen 14a (Fig. 1), die im unteren Teil des Apparates liegen, sind Oberflächenwärmeaustauscher 27 eingefügt, die ausserhalb des Apparates angeordnet werden. Sie sind zur Abführung der überschüssigen Wärme von der Flüssigkeit bei Durchführung exothermischer Reaktionen im Apparat geeignet. Zusätzlicher Widerstand, der vom Wärmeaustauscher 27 in bezug auf die Überströmung von Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe 8 auf eine andere geleistet wird, wird durch das Verwirbeln der Flüssigkeit in der ringförmigen Rinne 13 mittels einer Trennwand 21 und durch die Entstehung zusätzlicher Druckhöhe der Flüssigkeit überwunden.
In einer anderen Ausführungsvariante des Film-Stoff- und Wärmeaustauschers vom Rotortyp wird erfindungsgemäss das Gehäuse 28 (Fig. 3) des Apparates hauptsächlich horizontal orientiert, und an einem Ende des Gehäuses 28 sind Rohrstutzen für die Einführung von Flüssigkeit und Ableitung von Gas aus demselben vorgesehen und am anderen Ende Rohrstutzen für die Einführung von Gas und Ableitung von Flüssigkeit (auf Figur nicht gezeigt).
Auf der koaxial zum Gehäuse 28 angebrachten Welle 29 sind Berieselungsstufen 30 befestigt. die aus umgebördelten Bändern 31 ausgeführt werden, die spiralförmig um die Welle 29 gewunden sind. Die Bänder 31 sind mit Hilfe von Radialrippen 32 an zentraler Passungsbüchse 33 der Berieselungsstufe 30 befestigt. An der Innenfläche des Gehäuses 28 sind ringförmige Quertrennwände 34 vorgesehen. die zusammen mit Seitenwänden des Gehäuses 28 ringförmige Rinnen 35 bilden, die die Peripherie jeder Berieselungsstufe 30 umfassen.
Die ringförmigen Rinnen 35 können getrennt vom Gehäuse 28 des Apparates ausgeführt und mit einem geringen Luftspalt in diesem Gehäuse 28 (nicht gezeigt) eingebaut werden. In der auf Fig. 3 abgebildeten Ausführung fällt der Boden der Rinne 35 mit der Wandung des Gehäuses 28 zusammen. Zwischen den Rinnen 35 befinden sich Zellen 36, in denen Überlauf rohrleitungen 37 (Fig.3, 4) eingebaut sind. An der Peripherie der Berieselungsstufen 30 sind an die Rippen 32 angelenkt Trennwände 38 aufgehängt, die in die ringförmigen Rinnen 35 (Fig. 3) hineinragen. Die Überlaufrohrleitungen 37 werden auf eine gemeinsame Stange 39 aufgesetzt. Bei Demontage des Apparates wird die Stange 39 so gedreht, dass die Rohrleitungen 37 in den Zellen 36 versenkt werden, wonach die Welle 29 zusammen mit den Berieselungsstufen 30 ganz leicht aus dem Apparat herausgenommen werden kann.
Offensichtlich sollen dabei die Trennwände 38 vorher in Richtung zu den Berieselungsstufen 30 gedreht werden. Das wird durch Drehung der Welle 29 in eine solche Stellung erzielt, bei der sämtliche angelenkt aufgehängte Trennwände 38 unter der Einwirkung der Schwerkräfte in Richtung zur jeweiligen Berieselungsstufe 30 durchhängen.
An den Boden der ringförmigen Rinne 35 von der Aussenseite grenzt eine Kammer 40 an (Fig. 5, 6). Die Kammer 40 liegt oberhalb der Achse des Gehäuses 28 (Fig. 5) und ist von oben durch eine Wand 41 und von unten durch eine Wand 42 sowie durch Seitenwände 43 (Fig. 6) begrenzt, die die Kammer 40 in der Längsrichtung gegenüber dem Gehäuse 28 (Fig. 5) begrenzen. Die Seitenwände 43 (Fig. 6) der Kammer 40 sind so angeordnet, dass ihre Breite die Breite der ringförmigen Rinne 35 übersteigt und ein Teil der Kammer 40 gegenüber der Zwischenzelle 36 angebracht wird. Im oberen Teil gegen über der Apparatachse der Kammer 40 ist eine breite Einlass öffnung 44 (Fig. 5, 6) vorgesehen, mit deren Hilfe die Kammer 40 mit dem Innenhohlraum der ringförmigen Rinne 35 (Fig. 6) kommuniziert.
Im unteren Teil der Kammer 40 ist eine Auslassöffnung 45 (Fig. 4) mit einem geringeren Durchmesser vorhanden, die mit dem Aufnahmeende 46 der Überlaufrohrleitung 37 kommuniziert. Die Auslassöffnung 45 der Kammer 40 liegt gegenüber der Zwischenzelle 36 (Fig. 6).
Dadurch kommuniziert das Aufnahmeende 46 (Fig. 3) der Überlaufrohrleitung 37 mit dem inneren Hohlraum der ringförmigen Rinne 35, die die Berieselungsstufe 30 umfasst, durch die Kammer 40 (Fig. 6). Das Ablassende 47 (Fig. 3) der Überlaufrohrleitung 37 ist in zwei Rohrstutzen 48 und 49 verzweigt, die auf verschiedene Berieselungsstufen 30 gerichtet sind. Wenn die Notwendigkeit an der Rezirkulation von Flüssigkeit auf den Berieselungsstufen 30 ausgeschlossen ist, wird der Rohrstutzen 49 abgeflanscht bzw. er fehlt überhaupt.
Der Film-Stoff- und Wärmeaustauscher in der auf Fig. 1 und 2 abgebildeten Variante hat folgende Funktionsweise.
Die Welle 7 (Fig. 1), auf der die Berieselungsstufen 8 befestigt sind, wird von einem auf Zeichnungen nichtgezeigten Antrieb zur Drehung gebracht. Flüssigkeit wird durch den Rohrstutzen 2 auf die obere Berieselungsstufe 8 gefördert.
Unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften benetzt die Flüssigkeit die Bänder 9 der Berieselungsstufe 8 und dann wird von der Peripherie derselben in die ringförmige Rinne 13 abgelassen, die diese Berieselungsstufe 8 umfasst. Flüssigkeit sammelt sich an und dann beginnt in der ringförmigen Rinne 13 und der Einwirkung der Trennwand 21 zu wirbeln, die mit der Peripherie der Berieselungsstufe 11 verbunden ist. Dabei entsteht in der ringförmigen Rinne 13 ein sich drehender Flüssigkeitswirbel, der sich an den Boden 19 der Rinne 13 andrückt.
Hierbei wird die Flüssigkeit unter Druck in die Überlaufrohrleitung 14 verdrängt und in Form eines Strahls aus dem Ablassende 20 der Rohrleitung 14 in den Zwischenraum zwischen den Berieselungsstufen 8 hinausgeworfen und unter der Einwirkung der Schwerkraft auf die darunterliegende Berieselungsstufe 8 herabgelassen.
Ein Teil von Flüssigkeit steigt durch die zusätzliche Überlaufrohrleitung 22 nach oben und fliesst auf die Ausgangsberieselungsstufe 8 zurück. Zwei unteren Berieselungsstufen 8 haben keine Rohrstutzen für Rezirkulation von Flüssigkeit.
Die die vorletzte Berieselungsstufe 8 verlassende Flüssigkeit strömt durch die Oberflächen-Wärmeaustauscher 27 durch, die ausserhalb des Apparates liegen, und kehrt danach wieder in den Apparat zurück. Dabei gibt die Flüssigkeit die überschüssige Wärme den Wärmeaustauschern 27 ab. Die genannten Wärmeaustauscher sind in dem Fall erforderlich, wenn sich infolge chemischer Reaktionen zwischen Gas und Flüssigkeit (Chemosorption) zu viel Wärme entwickelt. Als Beispiel für solche Prozesse kann das Zusammenwirken von Stickstoffoxiden mit Wasser bei Raumtemperaturen unter Druck mit Bildung von Salpetersäure dienen.
Gas wird in den Apparat durch den Rohrstutzen 4 eingeführt und durch den Rohrstutzen 5 aus dem Apparat abgeleitet. In den Luftspalten 10 der Berieselungsstufen 8 kommt das Gas mit einem Flüssigkeitsfilm in Berührung.
Der Apparat in der auf Fig. 3 bis 5 abgebildeten Variante hat folgende Funktionsweise: Von der sich drehenden Berieselungsstufe 30 (Fig. 3) wird Flüssigkeit in die ringförmige Rinne 35 abgelassen und fliesst in ihren unteren Teil ab. Bei Drehung der Berieselungsstufe 30 häufen die Trennwände 38 die Flüssigkeit an und bewegen sie längs der Rinne 35 zur Einlassöffnung 44 (Fig. 5) der Kammer 40 fort. Durch die Öffnung 44 fliesst die Flüssigkeit in die Kammer 40 ein und weiter durch die Ablassöffnung 45 in das Aufnahmeende 46 der Überlaufrohrleitung 37 ein. Durch die Rohrstutzen 48 und 49 (Fig.3) wird die Flüssigkeit in Form eines Strahls auf die Berieselungsstufe 30 herausgeworfen. Dabei kehrt ein Teil der durch den Rohrstutzen 49 herausfliessenden Flüssigkeit auf die gleiche Berieselungsstufe 30 zurück, von der sie gesammelt wurde.
Der andere Teil der Flüssigkeit wird durch den Rohrstutzen 48 auf eine andere Berieselungsstufe 30 gefördert. Auf solche Weise strömt die Flüssigkeit im Apparat von seinem einen Ende zum andern. Gas strömt im Apparat im Gegenstrom. In den Luftspalten zwischen den Bändern 31 kommt das Gas mit einem Flüssigkeitsfilm in Berührung.
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PATENT CLAIMS
1. Film-type and heat exchangers of the rotor type. Consisting of a housing (1) with a round cross-section, with pipe sockets (2 and 3) for introducing liquid into the housing (1) at one end and for draining the liquid from the housing (1) at its other end and with others Pipe socket (4, 5) for introducing gas into the housing (1) at one end and for discharging the gas from the housing (1) at its other end, a shaft set up coaxially in the housing (1) with the possibility of rotation (7) with sprinkling steps (8) attached to it.
which are formed by bands (9) which are wound in the form of spirals diverging from the shaft and flanged in the direction of the shaft (7), and by at least one overflow device for conveying the liquid from one sprinkling stage (8) to the other an annular liquid separator attached to the inner surface of the housing (1) for receiving liquid.
which is discharged from any sprinkling stage (8). and has an overflow pipeline (14), the receiving end (15) of which communicates with the liquid separator, and the drain end (20) of which is connected to another sprinkling stage (8), characterized in that the liquid separator is in the form of an annular ring comprising the sprinkling stage (8) Channel (13) is designed, in the inner cavity of which at least one partition wall (21), which is connected to the periphery of the sprinkling stage (8) and extends transversely over the annular channel (13).
2. Film-type and heat exchanger of the rotor type according to claim 1, the housing (1) of which is arranged essentially vertically, characterized in that the overflow device is provided with an additional recirculation overflow pipe (22), the receiving end (24) of which communicates with the annular channel (13) and its drain end (23) is higher than its receiving end (24) and is connected from above to the same sprinkling stage (8).
3. Film-type and heat exchanger of the rotor type according to claim 2, characterized in that the recirculation overflow pipe (22) is provided with an adjusting valve (25).
4. Film-type and heat exchanger of the rotor type according to claims 1 and 2, characterized in that the drain ends (20, 23) of the overflow pipes (14, 22) further from the axis of the apparatus than the periphery of the sprinkling stages (8) lie and the partition walls connected to the periphery of the sprinkling stages (8) are arranged one above the other and fastened to a common rod. which are arranged parallel to the axis of the apparatus and are attached to the peripheral section of the sprinkling steps (8) with the possibility of rotation about their own axis.
5. film-type and heat exchanger of the rotor type according to claims 2 to 4. characterized. that a surface heat exchanger (27) is inserted in the circuit of at least one overflow pipeline (14a). which is outside the housing (1).
6. film-type and heat exchanger of the rotor type according to claim 1. whose housing (28) is arranged substantially horizontally. characterized in that a chamber (40) adjoins the bottom of the annular groove (35) from the outside. which lies above the axis of the housing (28). which communicates with the inner cavity of the annular channel (35) through an inlet opening (44) located in its upper part and has an outlet opening (45) in the lower part which communicates with the receiving end (46) of the overflow pipeline (37). the dimensions of the inlet opening (44) of the chamber (40) exceeding the outlet opening (45).
7. film-type and heat exchanger of the rotor type according to claim 6, characterized in that the drain end (47) of the overflow pipe (37) is branched into pipe sockets (48, 49). which are connected to two different sprinkling stages (30).
The invention relates to equipment for carrying out mass and heat exchange processes between gas and liquid, for example for carrying out re tification. Absorption, chemosorption. Wet dedusting of gas, cooling and humidification of gases, on film-type and heat exchangers of the rotor type. A particularly preferred field of application of the invention is the vacuum rectification of substances. that are sensitive to elevated temperatures.
A film-type and heat exchanger of the rotor type is known (see author's certificate of the USSR, No. 203 621), which has a housing with a round cross-section with pipe sockets for introducing liquid into the housing at one end and for removing liquid from the Housing at its other end, as well as for introducing gas into the housing at one of its ends and for discharging gas from the housing at its other end and further contains a shaft set up coaxially in the housing with the possibility of rotation with the sprinkling stages attached to it. The sprinkling stages are formed by sheet metal strips which are bent in the form of spirals diverging from the shaft and flanged in the direction of the shaft.
Known apparatus also includes overflow devices for moving liquid from one sprinkling stage to another. An overflow device provides an annular liquid separator attached to the inner surface of the housing for receiving liquid.
which is drained from any sprinkler stage and is an overflow pipe. The receiving end of the overflow pipe communicates with the liquid separator and the drain end is fed to another sprinkler stage.
When operating the well-known film-type and heat exchanger of the rotor type. which is set up vertically, its shaft is made to rotate. Liquid is introduced into the housing from above through a pipe socket and enters the top sprinkling stage. Under the influence of centrifugal forces, the liquid flows in the form of a film on sheet metal strips of the respective sprinkling stage and flows from the center to the periphery of the sprinkling stage. The liquid is drained from the periphery of the sprinkling stage into an annular liquid separator. which is attached to the wall of the housing. The liquid flows out of the liquid separator through an overflow pipeline communicating with it under the influence of gravity and onto the sprinkling stage located below.
This causes the liquid to flow through the entire system.
The liquid drained from the lowest sprinkling stage is drained from the apparatus through a pipe socket which is attached to the lower end of the apparatus. Gas is introduced into the apparatus from below and discharged through the pipe socket from above. with which his housing is provided.
Gas crosses the sprinkling stages by splitting between metal strips. it comes into contact with liquid film. that wets the tapes.
The known film-type and heat exchanger of the rotor type, however, has a number of disadvantages. which reduce the efficiency of the material and heat exchange.
One of the disadvantages is that. that the apparatus at
Deviation of its housing from the vertical position, for example during assembly, is unsafe to operate, as a result of which liquid accumulates on the section of the annular liquid separator which, in the lowest position, proves to be opposite the other sections. If the receiving end of the overflow pipeline is located on the diametrically opposite one, that is to say on the particularly elevated section of the liquid separator. thus the liquid flows at least partially over the edge of the annular liquid separator onto the lowest lying section without reaching the overflow pipeline.
This can at least partially disrupt the overflow of the liquid from one sprinkling stage to another. If, however, the receiving end of the overflow pipeline gets on the lowermost section of the annular liquid separator, the drain end of one and the same overflow pipeline can assume the position above its receiving end. Since the liquid in the overflow pipe can only move under the influence of gravity. this causes the reduction in the permeability of the pipeline and the excessive filling of the liquid separator with the subsequent uncontrollable outflow of liquid.
Another disadvantage is that it is not possible. to recirculate the liquid at a sprinkling level. The impossibility of returning liquid discharged from a sprinkling stage to the same stage becomes apparent when examining the construction of the known apparatus. The return of the liquid at a sprinkling level is prevented by gravity. The recirculation of liquid at a sprinkling stage made it possible to ensure complete wetting of the stage even in the event that the total flow rate of the liquid supplied to the apparatus is small.
Another disadvantage of the known film-type and heat exchanger of the rotor type is the complexity of its assembly and disassembly. The overflow pipelines are designed in the form of radial troughs that are connected to the housing and located in the space between the sprinkling stages. To remove the shaft with the sprinkling stages arranged on it, it is necessary to remove all radial troughs from the apparatus beforehand, the number of which is often very significant.
A further disadvantage of the known film-type and heat exchanger of the rotor type is the insufficiently developed heat exchange surface. When the process of chemosorption in the apparatus, which is characterized by the development of large amounts of heat, is carried out, there is often the need for the heat generated by the liquid dissipate.
In the known apparatus, said heat dissipation can only take place through the walls of the housing of the apparatus, which can be provided with a cooling outer jacket. This limits the heat exchange surface through the walls of the apparatus, which is often an inhibiting factor for increasing its effectiveness and performance. The attachment of cooling coils in the annular liquid separator itself can not significantly increase the heat exchange surface due to the limited volume of the liquid separator.
Another disadvantage of the known film-type and heat exchanger of the rotor type is the impossibility of its operation in a horizontal position.
Known is a film-type and heat exchanger of the rotor type, which has a horizontal housing, a coaxial shaft.
the sprinkling stages attached to the shaft, ring-shaped liquid separators. which are arranged at the sprinkling stages, wherein the inner cavity of the annular channels communicates with receiving ends of overflow pipelines. the drainage ends of which are connected to the adjacent sprinkling stages (see copyright certificate of the USSR No. 259 822). However, these apparatuses can only be operated at a sufficiently high rotational speed of the shaft, since otherwise the overflow of the liquid from one sprinkling stage to the other is not ensured due to the low rate of flow of the liquid onto the open receiving end of an overflow pipeline.
The invention has for its object to develop such a film-type and heat exchanger of the rotor type, the construction of which ensures a safe overflow of liquid from one sprinkling stage to the other even when the apparatus deviates from the vertical position, including also in the horizontal position even at low rotational speeds of the shaft, which ensures the recirculation of liquid, has a developed heat exchange surface, its assembly and disassembly being facilitated.
This is achieved in that in the film-type and heat exchanger of the rotor type. the housing, which looks round in cross section, with pipe sockets for introducing liquid into the housing at one of its ends and for draining the liquid from the housing at its other end and with further pipe sockets for introducing gas into the housing at one of its ends and for discharging the Gases from the housing at its other end, a shaft set up coaxially in the housing with the possibility of rotation, with sprinkling stages attached to it, which are formed by the metal strips, which are wound in the form of spirals diverging from the shaft and flanged in the direction of the shaft.
and at least one overflow device for conveying the liquid from one sprinkling stage to the other, the one ring-shaped liquid separator attached to the inner surface of the housing for receiving liquid. which is drained from any one sprinkling stage, and an overflow pipeline, the receiving end of which communicates with the liquid separator and whose outlet end is connected to another sprinkling stage, which liquid separator according to the invention is designed in the form of an annular channel comprising the sprinkling stage, in the interior of which at least one has Partition connected to the periphery of the respective sprinkling stage protrudes, which lies across the annular groove.
Such a film-type and heat exchanger of the rotor type is operationally reliable with any deviation of its housing from the vertical position. The partitions attached to the periphery of the sprinkling stages, which are inserted into the cavity of the annular channel liquid separator and arranged transversely of the channels, ensure the swirling of the liquid in the annular channels. This creates centrifugal forces that press the liquid to the bottom of the annular troughs.
The resulting pressure head of the liquid ensures its inevitable movement within the overflow pipe. The size of the forces acting on the liquid due to its swirling outweighs gravity. The shape of the surface of the liquid, which is located in an annular groove, no longer depends essentially on the degree of deviation of the axis of the apparatus from the vertical, just as the force penetrating the liquid through the overflow pipe does not depend on the action of gravity.
If the housing of the film-type and heat exchanger of the rotor type is arranged essentially vertically, the overflow device should expediently also be provided with a recirculation pipeline. the receiving end of which communicates with the annular channel which comprises the respective sprinkling stage, and the drain end lies above its receiving end and is connected to the same sprinkling stage from above. Such an embodiment of the apparatus ensures the rising of liquid in the overflow device in the direction opposite to the gravitational forces and consequently also the backflow of the liquid which has already been drained from the sprinkling stage. to the same sprinkling level. This brings about the recirculation of liquid at a sprinkling level.
The pressure level required to convey the liquid in the recirculation pipeline arises under the action of centrifugal forces which are applied to the liquid which swirls in an annular channel.
The invention is explained below on the basis of the description of the examples of its embodiment and the attached drawings, in which:
Fig. L the film-type and heat exchanger of the rotor type. in longitudinal section,
2 shows a section along the line II-II of FIG. 1,
3 embodiment variant of the film-material and heat exchanger of the rotor type with horizontally arranged housing, in longitudinal section,
4 shows a section along the line IV-IV of FIG. 3,
5 shows a section along the line V-V of FIG. 3,
Fig. 6 is a section along the line VI-VI of Fig. 5, on an enlarged scale.
The film-type and heat exchanger of the rotor type includes a housing 1 (FIG. 1) which has a round cross-section and is arranged vertically, with pipe socket 2 for introducing liquid into the housing 1 at one of its ends, with pipe socket 3 for discharging the Liquid at its other end, with pipe socket 4 for introducing gas into the housing 1 at one end and with pipe socket 5 for discharging gas from the housing 1 at its other end.
A shaft 7 with the possibility of rotation is installed coaxially in the housing 1 in bearings 6. On the shaft 7 sprinkler stages 8 are attached, which are formed by bands 9, which are wound around the shaft 7 in the form of diverging spirals and flanged at the edges in the direction of the shaft 7. The sprinkling stages 8 cover the cross section of the housing 1 and have air gaps 10 (FIGS. 1 and 2) between the spiral windings for the passage of gas.
The bands 9 of the sprinkling stage 8 are connected to one another by means of radial ribs 11 which are fastened to a central fitting bush 12 of the sprinkling stage 8.
Overflow devices are provided in the apparatus for conveying liquid from one sprinkling stage 8 to another. An overflow device contains a liquid separator in the form of an annular channel 13, which contains the sprinkling stage, for receiving liquid which is discharged from this sprinkling stage 8, and an overflow pipeline 14 (FIG. 1). The receiving end 15 of the overflow pipeline 14 communicates with the annular groove 13, which includes an upper flange 16 and a lower flange 17, the latter being able to be provided with an upwardly directed annular projection. The bottom 19 of the annular groove 13 is formed by the section of the side wall of the housing 1. The drain end 20 of the pipeline 14 is fed to another sprinkling stage 8.
Partitions 21 protrude into the inner cavity of the annular grooves 13. which lie transversely in the channels 13 and are connected to the periphery of the sprinkling stages 8. The overflow devices in the upper part of the film-type and heat exchanger of the rotor type are provided with additional recirculation pipelines 22. The outlet ends 23 of these pipes 22 are arranged higher than their receiving ends 24, which communicate with the annular channel 13, and are supplied to the sprinkling stages 8 from above. This ensures a partial return of liquid that is drained from the sprinkling stages 8. to the same sprinkling levels 8.
The middle part of the additional pipelines 22 is led out of the housing and provided with an adjusting valve 25. with the help of which the amount of recirculation liquid can be changed at the sprinkling levels.
According to the invention, the drain ends 20 and 23 of the pipes 14 and 22 are located somewhat further from the axis of the apparatus than the periphery of the sprinkling stages 8.
The partitions 21 are attached to a common rod 26 be. which is set up parallel to the axis of the apparatus on the periphery of the sprinkling stages 8 with the possibility of rotating about its own axis. The pressure level of the liquid, which is generated in the pipes 14 and 22 with the help of the rotating partition walls, will be sufficient to throw the liquid up to the middle of the sprinkling stage 8. For the removal of all the partition walls 21 from the inner cavities of the annular channels 13, it is sufficient to raise the shaft 7 with the sprinkling stages 8 somewhat and to bring the rod 26 into such a position that the partition walls 21 are led out of the channels 13 and to the periphery of the Sprinkling stages 8 (as shown in FIG. 2 dotted) are pressed.
Afterwards, the shaft 7 can be easily removed from the housing 1 together with the sprinkling stages 8.
Surface heat exchangers 27, which are arranged outside the apparatus, are inserted into the circuit of the pipes 14a (FIG. 1), which are located in the lower part of the apparatus. They are suitable for removing excess heat from the liquid when exothermic reactions are carried out in the apparatus. Additional resistance, which is provided by the heat exchanger 27 with respect to the overflow of liquid from one sprinkling stage 8 to another, is overcome by the swirling of the liquid in the annular channel 13 by means of a partition wall 21 and by the creation of additional pressure levels of the liquid.
In another embodiment variant of the film-type and heat exchanger of the rotor type, according to the invention the housing 28 (FIG. 3) of the apparatus is mainly oriented horizontally, and at one end of the housing 28 pipe connections are provided for the introduction of liquid and gas discharge therefrom and at the other end pipe socket for the introduction of gas and discharge of liquid (not shown in the figure).
Sprinkling stages 30 are attached to the shaft 29, which is mounted coaxially to the housing 28. which are made of flanged strips 31 which are wound in a spiral around the shaft 29. The bands 31 are fastened to the central fitting sleeve 33 of the sprinkling stage 30 with the aid of radial ribs 32. Annular cross dividing walls 34 are provided on the inner surface of the housing 28. which, together with side walls of the housing 28, form annular grooves 35 which enclose the periphery of each sprinkling stage 30.
The annular grooves 35 can be carried out separately from the housing 28 of the apparatus and can be installed in this housing 28 (not shown) with a small air gap. In the embodiment shown in FIG. 3, the bottom of the trough 35 coincides with the wall of the housing 28. Between the channels 35 there are cells 36, in which overflow pipes 37 (Fig.3, 4) are installed. At the periphery of the sprinkling stages 30, partition walls 38 are hinged to the ribs 32 and protrude into the annular channels 35 (FIG. 3). The overflow pipes 37 are placed on a common rod 39. When the apparatus is disassembled, the rod 39 is rotated such that the pipes 37 are sunk into the cells 36, after which the shaft 29 together with the sprinkling stages 30 can be removed very easily from the apparatus.
Obviously, the partitions 38 should be rotated in the direction of the sprinkling stages 30 beforehand. This is achieved by rotating the shaft 29 into a position in which all of the partition walls 38 which are suspended in an articulated manner sag under the action of gravity in the direction of the respective sprinkling stage 30.
A chamber 40 adjoins the bottom of the annular groove 35 from the outside (FIGS. 5, 6). The chamber 40 lies above the axis of the housing 28 (FIG. 5) and is delimited from above by a wall 41 and from below by a wall 42 and by side walls 43 (FIG. 6), which the chamber 40 in the longitudinal direction opposite the Limit housing 28 (Fig. 5). The side walls 43 (FIG. 6) of the chamber 40 are arranged such that their width exceeds the width of the annular groove 35 and part of the chamber 40 is attached to the intermediate cell 36. In the upper part opposite the apparatus axis of the chamber 40, a wide inlet opening 44 (FIGS. 5, 6) is provided, with the aid of which the chamber 40 communicates with the inner cavity of the annular groove 35 (FIG. 6).
In the lower part of the chamber 40 there is an outlet opening 45 (FIG. 4) with a smaller diameter, which communicates with the receiving end 46 of the overflow pipeline 37. The outlet opening 45 of the chamber 40 lies opposite the intermediate cell 36 (FIG. 6).
As a result, the receiving end 46 (FIG. 3) of the overflow pipeline 37 communicates with the inner cavity of the annular channel 35, which includes the sprinkling stage 30, through the chamber 40 (FIG. 6). The drain end 47 (FIG. 3) of the overflow pipeline 37 is branched into two pipe sockets 48 and 49 which are directed to different sprinkling stages 30. If the need for the recirculation of liquid on the sprinkling stages 30 is eliminated, the pipe socket 49 is flanged or is missing at all.
The film-material and heat exchanger in the variant shown in FIGS. 1 and 2 has the following mode of operation.
The shaft 7 (Fig. 1) on which the sprinkling stages 8 are fixed is rotated by a drive, not shown in the drawings. Liquid is conveyed through the pipe socket 2 to the upper sprinkling stage 8.
Under the action of centrifugal forces, the liquid wets the belts 9 of the sprinkling stage 8 and then is drained from the periphery thereof into the annular channel 13 which comprises this sprinkling stage 8. Liquid accumulates and then begins to swirl in the annular groove 13 and the action of the partition 21 connected to the periphery of the sprinkling stage 11. This creates a rotating fluid vortex in the annular groove 13, which presses against the bottom 19 of the groove 13.
Here, the liquid is displaced under pressure into the overflow pipeline 14 and is thrown out in the form of a jet from the drain end 20 of the pipeline 14 into the space between the sprinkling stages 8 and lowered under the action of gravity onto the sprinkling stage 8 below.
Part of the liquid rises through the additional overflow pipeline 22 and flows back to the output sprinkling stage 8. Two lower sprinkling stages 8 have no pipe sockets for recirculation of liquid.
The liquid leaving the penultimate sprinkling stage 8 flows through the surface heat exchangers 27, which are outside the apparatus, and then returns to the apparatus. The liquid gives off the excess heat to the heat exchangers 27. The heat exchangers mentioned are necessary if too much heat develops as a result of chemical reactions between gas and liquid (chemosorption). The interaction of nitrogen oxides with water at room temperature under pressure with the formation of nitric acid can serve as an example of such processes.
Gas is introduced into the apparatus through the pipe socket 4 and discharged from the apparatus through the pipe socket 5. In the air gaps 10 of the sprinkling stages 8, the gas comes into contact with a liquid film.
The apparatus in the variant shown in FIGS. 3 to 5 has the following mode of operation: liquid is drained off from the rotating sprinkling stage 30 (FIG. 3) into the annular channel 35 and flows off into its lower part. When the sprinkling stage 30 rotates, the partition walls 38 accumulate the liquid and move it along the channel 35 to the inlet opening 44 (FIG. 5) of the chamber 40. The liquid flows into the chamber 40 through the opening 44 and further into the receiving end 46 of the overflow pipeline 37 through the drain opening 45. The liquid is thrown out in the form of a jet onto the sprinkling stage 30 through the pipe sockets 48 and 49 (FIG. 3). Part of the liquid flowing out through the pipe socket 49 returns to the same sprinkling stage 30 from which it was collected.
The other part of the liquid is conveyed through the pipe socket 48 to another sprinkling stage 30. In this way the liquid in the apparatus flows from one end to the other. Gas flows in countercurrent in the apparatus. In the air gaps between the bands 31, the gas comes into contact with a film of liquid.