CN112717871A - 一种y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料,其上鞍壁、弧形过渡段、下鞍壁为鞍形一体结构，上层Y型结构位于两个上层舌叶之间，下层Y型结构位于两个下层舌叶之间，两个上层舌叶和两个下层舌叶旋向相反；两对标准横向舌叶和弧形过渡段连接，两对标准横向舌叶为较长的一对标准横向舌叶和较短的一对标准横向舌叶，较长的一对标准横向舌叶位于较短的一对标准横向舌叶之间；弧形过渡段上沿圆弧方向开有上下两层窗孔，上层窗孔上端和下层窗孔下端各开有一对横向侧壁流道槽。当流体经过本发明填料表面时会被填料收集与再分布，可增大分离流量，提升分离效率，实现填料的自我流体调节，起到小型液体再分布器的效果。

Description

一种Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料

技术领域

本发明涉及的是一种应用于填料塔中的填料，具体涉及一种Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料。

背景技术

填料塔是化工生产中常用的传质设备，而填料是填料塔不可或缺的一个部件。在填料塔中液体自上而下，气体自下而上，两者在填料处接触进行传质。现有技术中常见填料有鲍尔环填料和矩鞍形填料，这两种填料存在以下缺点：

鲍尔环填料及缺点：

常见填料之一的鲍尔环填料，如图4所示。鲍尔环填料是在侧壁上开一层或两层的长方形小孔，小孔的母材不脱离侧壁而是形成向内弯的叶片。虽说鲍尔环填料在侧壁开孔，使得具有通量大、阻力小的优良特性。但是有一个缺点，就是填料堆积在填料塔中时，填料与填料之间易形成线接触，因此当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，故常存在壁流现象。

矩鞍形填料及缺点：

另一种常见填料是矩鞍形填料，如图5所示。矩鞍形填料是采用连续挤出的工艺进行加工的，其表面全部敞开，流体可以在填料两侧表面流动，表面利用率高，而且表面流道是呈弧形，故流体阻力小。但是如果相邻两个填料背对背，将会导致两个填料之前出现较大的空隙，即出现架桥现象，使得气体和液体在填料处，接触面积小，传质效率低。

实践证明，没有良好结构的填料，会使得自上而下的液相与自下而上的气相在填料塔中分布不均匀，接触面积小，对填料塔的效率造成极大的影响。如果想让填料塔保持高效率生产，就得解决现有技术鲍尔环和矩鞍填料两者的缺点，此时就需要设计一种既可以减少架桥现象的产生、改良填料在工作生产中承受载荷、增大接触面积以及减少壁流现象的填料。

发明内容

本发明的目的是提供一种Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料，这种Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料用来解决现有技术中填料存在架桥现象及壁流现象的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料包括上鞍壁、上层舌叶、下鞍壁、下层舌叶、弧形过渡段、上层Y型结构、下层Y型结构和标准横向舌叶，上鞍壁、弧形过渡段、下鞍壁为鞍形一体结构，两个上层舌叶、一个上层Y型结构和上鞍壁连接，上层Y型结构位于两个上层舌叶之间；两个下层舌叶、一个下层Y型结构和下鞍壁连接，下层Y型结构位于两个下层舌叶之间，两个上层舌叶和两个下层舌叶旋向相反；两对标准横向舌叶和弧形过渡段连接，两对标准横向舌叶为较长的一对标准横向舌叶和较短的一对标准横向舌叶，较长的一对标准横向舌叶位于较短的一对标准横向舌叶之间；弧形过渡段上沿圆弧方向开有上下两层窗孔，上层窗孔上端和下层窗孔下端各开有一对横向侧壁流道槽。

上述方案中上层Y型结构一端居中固定于上鞍壁上，其双支叉对称布置80°，双支叉距离鞍壁的距离为22mm，双支叉的长度为10mm；下层Y型结构一端居中固定于下鞍壁上，其双支叉对称布置80°，双支叉距离鞍壁的距离为22mm，双支叉的长度为10mm。

上述方案上鞍壁的直径小于下鞍壁的直径。

上述方案中上层舌叶均向内弯曲并指向鞍形一体结构的轴线，两个上层舌叶的夹角为60°；下层舌叶均向内弯曲并指向鞍形一体结构的轴线，两个下层舌叶的夹角为40°。上层舌叶与下层舌叶错开排布。

上述方案标准横向舌叶为S形状的弧片，较短的一对标准横向舌叶对向上下错开布置于上层Y型结构和下层Y型结构之间的弧形过渡段上，较短的一对标准横向舌叶的末端延伸至两个双支叉区域，较长的一对标准横向舌叶对向上下错开布置于弧形过渡段的两个较短的标准横向舌叶之间，较长的一对标准横向舌叶的末端延伸到相应的舌页处。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明将鲍尔环填料与环矩鞍填料相结合，设计出的Y型双舌叶层侧孔填料结构经论证有效的结合了两者的优点，在中间弧形过渡段也开设了横向侧壁流道槽，进一步的增大了填料的空隙率，同时为了防止其间隙过大而导致气液不能充分接触，而降低传质效率，在其结构内部设计了舌叶、弧片和Y型结构。

2.本发明采用变径结构来减少由于架桥现象而引起的填料塔效率降低的现象，即该填料散装在填料塔中，架桥现象不易发生，而中间的弧形结构，既能保证了填料的空隙率，又能改善气液的分布性能。结合加入Y型结构的方式，增强了流体的分布能力，提高了使用寿命，符合经济原则，具有实际的生产意义。

3.本发明主体通过填料表面采用环矩鞍填料，鞍壁上开出两层带有内伸的舌叶形状的舌叶层，Y型结构处于舌叶之间，在鞍壁上开孔可以改善填料层内部两相流的流动情况，适当的减少压力降，侧壁掏开横向流道槽使流体流过填料表面更加顺畅，当流体经过填料表面时会被填料收集与再分布，可增大分离流量，提升分离效率，实现填料的自我流体调节，起到小型液体再分布器的效果。

附图说明

图1是本发明的正向轴测图。

图2是本发明的反向轴测图。

图3是本发明的俯视图。

图4是现有技术中鲍尔环填料的结构示意图。

图5是是现有技术中矩鞍形填料的结构示意图。

图中：1—上鞍壁，2—上层舌叶，3—Y型结构，4—标准横向舌叶，5—下鞍壁，6—横向侧壁流道槽，7—下层舌叶，8—上层窗孔，9—下层窗孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

结合图1-图3所示，这种Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料包括上鞍壁1、上层舌叶2、下鞍壁5、下层舌叶7、弧形过渡段、上层Y型结构、下层Y型结构和标准横向舌叶，上鞍壁1、下鞍壁5、弧形过渡段为鞍形一体结构，两个上层舌叶2、一个上层Y型结构和上鞍壁1连接，上层Y型结构位于两个上层舌叶2之间，上层舌叶2向上弯曲，两个下层舌叶7、一个下层Y型结构和下鞍壁5连接，下层Y型结构位于两个下层舌叶7之间，下层舌叶7向下弯曲，两对标准横向舌叶4和弧形过渡段连接，较大的一对标准横向舌叶4位于两个较小的标准横向舌叶之间；在弧形过渡段上沿圆弧方向开有上下两层窗孔，上层窗孔8上端和下层窗孔9下端各开有一个横向侧壁流道槽6。上层Y型结构、上层舌叶2、标准横向舌叶4、下层舌叶7、下层Y型结构自上而下布置于鞍形结构内。当载荷布置在结构时，Y形变径结构和波浪线型标准横向舌叶可使气液的分布得到改善，壁流趋势也随之改变。上下两层Y型结构3、大小两对波浪线型标准横向舌叶4可以很好的对气液进行集中和再分布防止应力集中的现象，弧形过渡段上下两端的横向侧壁流道槽6，进一步增大了填料的孔隙率，具有更大的传质接触面积，增大了分离流量，提高了分离效率，实现填料自我流体调节。

本实施方式中上鞍壁1的直径小于下鞍壁5的直径，采用上下鞍壁外径不同可以有效的防止架桥现象的产生，有效的改善在工作时弧形过渡段的承压与乱堆时产生的重叠现象，增加了利用率。中间的弧形过渡段，既保证了填料的空隙率，又能改善气液的分布性能。

本发明采用双层舌叶层结构，将鲍尔环填料与环矩鞍填料相结合，上下两层是旋向相反的舌叶层，每层的舌叶均匀分布在鞍壁上，同时上下设置两个Y型结构3。侧壁上掏空出4个横向侧壁流道槽6，可起到气液的收集与再分布作用，壁流现象的以改善，同时增大了接触面积，使传质效率有一定程度的提高，增大传质效率。

本发明采用鲍尔环填料与环矩鞍填料相结合的思路，在其中间设置一个Y型结构3，Y型结构3距离鞍壁的距离为22mm，双支叉对称布置80°延伸出10mm，该结构可以起到液体收集与再分布作用。填料的2个上层舌叶2，每个舌叶向内弯曲并指向鞍形一体结构的轴线，舌叶可以很好的对气液进行集中和再分布，两个上层舌叶2的夹角为60°。下层舌叶7与上层舌叶2错开排布，两个下层舌叶7间的角度为40°。

横向标准舌叶4为S形状的弧片，较短的一对标准横向舌叶4对向上下错开布置于上层Y型结构和下层Y型结构之间的弧形过渡段上，较短的一对标准横向舌叶4的末端延伸至两个双支叉区域，较长的一对标准横向舌叶4对向上下错开布置于弧形过渡段的两个较短的标准横向舌叶4之间，较长的一对标准横向舌叶4的末端延伸到相应的舌页处。较长的一对标准横向舌叶与较短的一对标准横向舌叶4头部形状相同，只有尾部方向不同且较长一对标准横向舌叶的尾部比较长。

气液两相在填料中分布均匀，填料塔的工作效率就高，若能让气液两相始终是均匀分布，就能保证填料的传质效率高。本发明通过上下开设旋向相反的舌叶层以Y型结构3，实现对气液的集中和再分布；弧形过渡段设置是为了减少应力集中、改善受力结构、提高使用周期。

本实施方式中上下层舌叶和Y型结构3以及标准横向舌叶4错位分布，增加了气液两相接触面积，有效提高了填料塔的效率。

由实际生产情况可知，没有良好结构的填料，会使得自上而下的液相与自下而上的气相在填料塔中分布不均匀，接触面积小，对填料塔的效率造成极大的影响。如果想让填料塔保持高效率生产，就得解决现有技术鲍尔环和矩鞍填料两者的缺点，为此本发明设计一种既可以减少架桥现象的产生、改良填料在工作生产中承受载荷以及减少壁流现象的Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料。

双相纵向模拟分析：

两相纵向流场时流过标准填料表面的流体主体流速为5.443e-001m/s，本发明填料表面的主体流体流速为2.508e-001m/s。标准填料最大压力为5.139e+002Pa，本发明填料表面的流体压力为1.515e+002Pa。流速情况比标准结构有所增大，这是由于其结构的Y型结构3设计与舌叶相组合的收集与再分布效应的影响。最大压力情况比标准结构有所减小，这是由于其结构相比于标准填料形式来说缩小了上下鞍壁的外径，所以对于纵向流体流经表面压力来说有所减小。可以明显的看出相对于标准填料来说，本发明填料增设的上下两层舌叶与Y型结构3侧面的共同作用产生了对于流体的收集与再分布作用，减少了壁流的影响，相比于标准环矩鞍填料来说，其液体铺展能力有了极大的提高。

双相横向模拟分析：

标准填料表面的流体主体流速为2.658e+000m/s ，本发明填料表面的主体流体流速为7.508e-001m/s。标准填料最大压力为1.788e+003Pa ，本发明填料表面的流体压力为3.441e+002Pa。流速情况略微比标准结构有所降低，这是由于其结构的Y型结构3与上下两层舌叶在两相流下对于横向流体流动的阻隔影响。最大压力情况略微比标准结构有所减小，这是因为减小了上下鞍壁的外径且开设了横向侧壁流道槽的作用且因为去掉了标准环矩鞍填料的侧向上下对称的两个整体横向舌叶所以压力减小。可以明显的看出相对于标准填料来说，在两相流体的流场下，本发明填料增设的Y型结构3与标准横向舌叶产生了对于流体的收集与再分布作用，改变了流体的走向，使得流体铺展能力得到了提高，同时开设的横向侧壁流道槽也使流体流道流线更加平滑，流线合理。

Claims (5)

1.一种Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料，其特征在于：这种Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料包括上鞍壁（1）、上层舌叶（2）、下鞍壁（5）、下层舌叶（7）、弧形过渡段、上层Y型结构、下层Y型结构和标准横向舌叶（4），上鞍壁（1）、弧形过渡段、下鞍壁（5）为鞍形一体结构，两个上层舌叶（2）、一个上层Y型结构和上鞍壁（1）连接，上层Y型结构位于两个上层舌叶（2）之间；两个下层舌叶（7）、一个下层Y型结构和下鞍壁（5）连接，下层Y型结构位于两个下层舌叶97之间，两个上层舌叶（2）和两个下层舌叶（7）旋向相反；两对标准横向舌叶（4）和弧形过渡段连接，两对标准横向舌叶（4）为较长的一对标准横向舌叶和较短的一对标准横向舌叶，较长的一对标准横向舌叶位于较短的一对标准横向舌叶之间；弧形过渡段上沿圆弧方向开有上下两层窗孔，上层窗孔（8）上端和下层窗孔（9）下端各开有一对横向侧壁流道槽（6）。

2.根据权利要求1所述的Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料，其特征在于：所述的上层Y型结构（3）一端居中固定于上鞍壁（1）上，其双支叉对称布置80°，双支叉距离鞍壁的距离为22mm，双支叉的长度为10mm；下层Y型结构（3）一端居中固定于下鞍壁（5）上，其双支叉对称布置80°，双支叉距离鞍壁的距离为22mm，双支叉的长度为10mm。

3.根据权利要求2所述的Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料，其特征在于：所述的上鞍壁（1）的直径小于下鞍壁（5）的直径。

4.根据权利要求3所述的Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料，其特征在于：所述的上层舌叶（2）均向内弯曲并指向鞍形一体结构的轴线，两个上层舌叶（2）的夹角为60°；下层舌叶（7）均向内弯曲并指向鞍形一体结构的轴线，两个下层舌叶（7）的夹角为40°，

上层舌叶（2）与下层舌叶（7）错开排布。

5.根据权利要求4所述的Y型双舌叶层侧孔环矩鞍填料，其特征在于：所述的标准横向舌叶（4）为S形状的弧片，较短的一对标准横向舌叶（4）对向上下错开布置于上层Y型结构和下层Y型结构之间的弧形过渡段上，较短的一对标准横向舌叶（4）的末端延伸至两个双支叉区域，较长的一对标准横向舌叶（4）对向上下错开布置于弧形过渡段的两个较短的标准横向舌叶（4）之间，较长的一对标准横向舌叶（4）的末端延伸到相应的舌页处。

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