PL100673B1 - Zespol do intensyfikacji wymiany masy i ciepla - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zespól do intensyfikacji wymiany masy i ciepla stosowany jako wypelnienie aparatów do wymiany masy i ciepla, jak np. aparatów do absorpcji, desorpcji, destylacji, ekstrakcji, rektyfikacji, chlodzenia cieczy lub gazu, nasycania gazu para,oczyszczania, mieszania itp.

W znanych dotychczas bezprzeponowych urzadzeniach, w których czynniki wymieniajace mase i cieplo stykaja sie bezposrednio ze soba - stosuje sie w celu intensyfikacji procesu wymiany elementy obrotowe spelniajace role turbulizatorów. Elementy te montowane sa w rurach z przeplywajacym czynnikiem i sa napedzane z zewnatrz za pomoca silników elektrycznych. Takie rozwiazania zapewniaja wprawdzie lepsze zaburzenie przeplywu w porównaniu z urzadzeniami, w których powierzchnie wymiany rozwija za pomoca elementów nieruchomych zwanych wypelniaczami - jednak maja one skomplikowana budowe, a koszt ich eksploatacji jest wysoki.

Znany jest tez z polskiego opisu patentowego 76962 wklad intensyfikujacy proces wymiany ciepla. Wklad ten stanowi zwinieta srubowo tasma z elementami kierujacymi (lopatkami) osadzona obrotowo w osi rury lub w przestrzeni miedzyrurowej i obracajaca sie pod wplywem przeplywajacego czynnika zaburzajac warstwe przyscienna na wewnetrznej powierzchni rury lub przeplyw w przestrzeni miedzyrurowej. < Powyzszy wklad ma zastosowanie wylacznie w wymiennikach przeponowych, w których wymiana ciepla zachodzi poprzez scianke, natomiast nie nadaje sie do procesów zwiazanych z bezposrednim zetknieciem sie dwu czynników (np. dwu faz), a wiec w wymiennikach bezprzeponowych, w których intensyfikacje wymiany (glównie wymiany masy) uzyskuje sie poprzez rozwiniecie powierzchni kontaktu faz na drodze ich dyspersji.

Ponadto wklad nie bedzie sie obracal przy przeciwpradzie, który ma miejsce w wymiennikach bezprzepono¬ wych, zas w przeplywach wspólpradowych przy malych predkosciach przeplywu — wystapia zahamowania z uwagi na opory tarcia rolek na sciankach rur i male powierzchnie lopatek nie zapewniajace odpowiednip duzego momentu obrotowego.

Istota zespolu do intensyfikacji procesu wymiany masy i ciepla wedlug wynalazku polega na tym, ze powyzszy zespól stanowi kanal przeplywowy czynników z osadzonymi w nim obrotowo lub w sposób staly znanymi turbulizatorami typu wirnikowego. Osie kolejnych turbulizatorów sa skrecone wzgledem siebie pod2 100 673 katem w granicach 0-90°. Pod kazdym turbulizatorem osadzona jest w kanale przeplywowym kierownica usytuowana pod katem do sciany kanalu, przy czym krawedz splywu kolejnej kierownicy jest najkorzystniej równolegla do osi turbulizatora polozonego bezposrednio na ta kierownice. Kierownice maja otwory przelotowe lub dyszs do przeplywu czynników.

Zaleta zespolu wedlug wynalazku jest dobre wymieszanie i rozproszenie czynników ( gazu w cieczy) oraz wyrównanie ich temperatury, a ponadto wydluzenie drogi przeplywu i uzyskanie duzej predkosci co intensyfiku¬ je proces wymiany masy i ciepla przy malych oporach hydraulicznych, « Powyzszy zespól mozna stosowac w przeciwpradzie, wspólpradzie oraz w przeplywach krzyzowych.

Budowa zespolu jest prosta i tania umozliwiajaca zestawienie zadanej wielkosci wypelnienia z wyelimino¬ waniem martwych przestrzeni ¦ Xoszt eksploatacji takich wypelnien jest niski z uwagi na brak napedu z zewnatrz.

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykladowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zespól do intensyfikacji wymiany masy i ciepla w przekroju wzdluznym, fig. - 2 ten sam zespól w widoku z góry i fig. 3 — schemat powyzszego zespolu z turbulizatorami w jednej plaszczyznie.

Jak uwidoczniono na rysunku zespól do intensyfikacji wymiany masy i ciepla sklada sie z pionowego, szesciokatnego kanalu 1, w którym osadzone sa obrotowo turbulizatory wirnikowe 2. Pod kazdym turbulizato¬ rem 2 zamocowana jest kierownica 3 usytuowana pod katem do sciany kanalu 1, przy czym krawedz splywu kierownicy jest w przyblizeniu równolegla do osi przynaleznego do niej turbulizatora 2. Nad pierwszym od góry turbulizatorem 2 umieszczona jest kierownica 3a. W ten sposób w kanale 1 umieszczona jest pewna ilosc (zaleznie od przewidywanego procesu wymiany) par kierownic 3 i turbulizatorów 2. Kolejne pary tych elementów osadzone sa na innych bokach szesciokatnego kanalu 1 uzyskujac przez to skrecenie sasiednich par wzgledem siebie.

Osie turbulizatorów 2 moga byc tez polozone w jednej plaszczyznie pionowej i wówczas kolejne kierownice 3 i 3a usytuowane sa w kanale 1 naprzemianlegle (fig. 3).

W kierownicach 3 wykonane sa otwory przelotowe 4 lub zaopatrzone sa one w dysze 5 o osiach najkorzystniej prostopadlych do plaszczyzny kierownicy. Górna kierownica 3a nie ma otworów 4 ani dysz 5.

W czasie przeplywu mediów (faz) w przeciwpradzie ciecz (oznaczona linia pelna na fig. 3) — splywa po górnej kierownicy 3a na polozony ponizej niej wirnik turbulizatora 2 wprowadzajac go w ruch obrotowy.

Jednoczesnie gaz (oznaczony linia przerywana) doplywa równiez na wirnik otworami 4 lub dyszami 5 oraz czesciowo kanalem 1 wywolujac razem z ciecza zgodny obrót turbulizatora 2 w wyniku czego nastepuje znaczne rozwiniecie powierzchni kontaktowej fazy cieklej i gazowej zapewniajac dobra wymiane masy i ciepla.

Z górnego wirnika turbulizatora 2 ciecz splywa na polozona ponizej kierownice 3, a nastepnie na kolejny wirnik, a z nich na kolejna kierownice itd. zas w przeciwpradzie doplywa gaz co wywoluje wyzej opisane zjawisko. • W przypadku przeplywu wspólpradowego faza ciekla i gazowa doprowadzana jest od góry kanalu 1 i splywa po kolejnych kierownicach 3 i turbulizatorach 2, które wprowadzone w ruch obrotowy wytwarzaja zwiekszona powierzchnie kontaktu faz intensyfikujac proces wymiany masy i ciepla.

Mozliwe jest równiez przeprowadzanie procesu w przeciwpradzie, lub wspólpradzie lub o przeplywie krzyzowym przy zastosowaniu turbulizatorów 2 obrotowych, lub nieruchomych wspólpracujacych z kierownica¬ mi 3 z otworami 4 lub bez otworów wzglednie dysz 5 albo kombinacji powyzszych elementów zaleznie od przewidywanego rodzaju wymiany.

Z opisanych zespolów intensyfikacji wymiany masy i ciepla zlozyc mozna, odpowiednio do potrzeb — zblokowane wypelnienie konstrukcyjne do aparatów, w których prowadzone sa procesy wymiany masy i ciepla.

Kanaly 1 w takim wypelnieniu moga do siebie przylegac scisle swoimi zewnetrznymi scianami, lub moze byc zachowana wolna przestrzen miedzy tymi scianami.

Kanaly 1 moga miec otwory wykonane w ich scianach oraz moga miec tez czesc wspólnych scian. ¦

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Zespól do intensyfikacji wymiany masy i ciepla, stosowany jako wypelnienie aparatów do wymiany masy i ciepla, jak np. aparatów do absorpcji, desorpcji, destylacji, ekstrakcji, rektyfikacji, chlodzenia cieczy lub gazu, nasycania gazu para, oczyszczania, mieszania itp., skladajacy sie z kanalu przeplywowego i elementów100 673 3 zaburzajacych przeplyw czynników, znamienny tym, zewkanale przeplywowym (1) usytuowane sa znane turbuiizatory (2) typu wirnikowego oraz kierownice (3) z otworami przelotowymi (4) lub dyszami (5), rozmieszczone w kanale (1) skosnie do jego scian.

2. Zespól wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze turbuiizatory (2) osadzone sa obrotowo, przy czym osie kolejnych turbulizatorów (2) sa skrecone wzgledem siebie pod katem w granicach od 0-90°.

3. Zespól wedlug zastrz. 1,znamienny tym ze turbuiizatory (2) osadzone sa w kanale przeplywo¬ wym (1) nieruchomo, przy czym ich osie sa skrecone wzgledem siebie pod katem 0—90°.

4. Zespól wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze krawedz splywu kolejnej kierownicy (3) jest równolegla do osi turbulizatora (2) polozonego bezposrednio nad ta kierownica. ± 2 Fig. 2 Figi 3sl^ Fig3