RU133430U1

RU133430U1 - VALVE PLATE

Info

Publication number: RU133430U1
Application number: RU2013119942/05U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Александрович Балашов; Александр Борисович Голованчиков; Денис Олегович Сазанов; Леонид Вадимович Кетат; Анна Сергеевна Юдина; Татьяна Борисовна Агеева
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2013-10-20

Abstract

Клапанная тарелка для процессов массообмена, клапаны которой снабжены опорным элементом с уступами, ограничивающими подъем клапана, обеспечивающим посадку клапана с зазором по отношению к плоскости тарелки, отличающаяся тем, что опорный элемент выполнен в виде цилиндра из пористого материала.Valve plate for mass transfer processes, the valves of which are equipped with a supporting element with ledges limiting the valve lift, ensuring that the valve fits with a clearance relative to the plane of the plate, characterized in that the supporting element is made in the form of a cylinder of porous material.

Description

Предлагаемое устройство относится к массообменным аппаратам и может быть использовано в химическом и нефтехимическом машиностроении, металлургии, в сфере энергетики, строительства и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки сточных вод, дымовых газов и вентиляционных выбросов.The proposed device relates to mass transfer apparatus and can be used in chemical and petrochemical engineering, metallurgy, energy, construction and other industries, as well as in environmental processes of wastewater, flue gas and ventilation emissions.

Известны контактные элементы клапанных тарелок различной формы: круглые, прямоугольные, трапециевидные, с одинаковой или разной высотой подъема по периметру клапана (Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты.- М.: Химия, 1978, с.18, 20). Достоинство всех конструкций клапанных тарелок - широкий диапазон нагрузок по газу (пару), что достигается изменением живого сечения тарелки при изменении нагрузки по газу.Known contact elements of valve plates of various shapes: round, rectangular, trapezoidal, with the same or different heights of rise along the perimeter of the valve (Alexandrov I.A. Rectification and absorption devices.- M .: Chemistry, 1978, p. 18, 20). The advantage of all valve plate designs is a wide range of gas loads (steam), which is achieved by changing the live section of the plate when changing the gas load.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая поверхность пузырьков газа из-за их большого размера и малого числа, что уменьшает эффективность массопереноса.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the small surface of gas bubbles due to their large size and small number, which reduces the mass transfer efficiency.

Известна конструкция контактного элемента клапанной тарелки, выполненный в виде диска, связанного с перфорированным цилиндром, при этом перфорация выполнена с уменьшением площади сечения к диску. (RU №2104732, С1, В01D 3/30, В01D 3/22, 1998).The known design of the contact element of the valve plate, made in the form of a disk associated with a perforated cylinder, while the perforation is made with a decrease in the cross-sectional area to the disk. (RU No. 2104732, C1, B01D 3/30, B01D 3/22, 1998).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная поверхность массопереноса из-за образования крупных пузырьков газа, что уменьшает эффективность массопереноса.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient mass transfer surface due to the formation of large gas bubbles, which reduces the mass transfer efficiency.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип, является клапанная тарелка для процессов массообмена, клапаны которой снабжены ножками, выполняющими роль опорного элемента, ограничивающими подъем клапана, а ножки клапана или сам клапан имеют уступы, обеспечивающие посадку клапана с зазором по отношению к плоскости тарелки, (а.с. СССР №186967, В01d, 1966).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is a valve plate for mass transfer processes, the valves of which are equipped with legs acting as a supporting element, limiting the valve lift, and the valve legs or the valve itself have ledges that allow the valve to fit with a gap in relation to the plane of the plate, (AS USSR No. 186967, B01d, 1966).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результат, относится недостаточная эффективность массопереноса из-за образования крупных пузырьков газа выходящих из клапана и приводящая к малой поверхности контакта фаз.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include insufficient mass transfer due to the formation of large gas bubbles emerging from the valve and leading to a small phase contact surface.

Техническим результатам предлагаемой конструкции клапанной тарелки является увеличение эффективности массопереноса за счет увеличения поверхности контакта жидкой и газовой (паровой) фаз путем резкого увеличения числа пузырьков и уменьшения размеров пузырьков газа, образующихся на выходе из каждого клапана.The technical results of the proposed valve plate design is to increase the mass transfer efficiency by increasing the contact surface of the liquid and gas (vapor) phases by drastically increasing the number of bubbles and reducing the size of the gas bubbles formed at the outlet of each valve.

Поставленный технический результат достигается тем, что в клапанной тарелке для процессов массообмена, клапаны которой снабжены опорным элементом с уступами, ограничивающими подъем клапана, обеспечивающим посадку клапана с зазором по отношению к плоскости тарелки, при этом опорный элемент выполнен в виде цилиндра из пористого материала.The technical result is achieved by the fact that in the valve plate for mass transfer processes, the valves of which are equipped with a support element with ledges limiting the valve lift, which allows the valve to fit with a gap with respect to the plane of the plate, while the support element is made in the form of a cylinder of porous material.

Выполнение опорного элемента в виде цилиндра из пористого материала, позволяет при барботаже газовой (паровой) фазы через поры резко уменьшить размеры пузырьков и увеличить их число, что увеличивает поверхность контакта фаз и способствует увеличению массопереноса.The implementation of the support element in the form of a cylinder of porous material allows for the bubbling of the gas (vapor) phase through the pores to sharply reduce the size of the bubbles and increase their number, which increases the contact surface of the phases and increases mass transfer.

Закрепление на наружней боковой поверхности цилиндра из пористого материала уступов предупреждает опускание клапана на поверхность тарелки при малых расходах газовой (паровой) фазы и ограничивает осевое перемещение при больших расходах газовой (паровой) фазы, что позволяет вести эффективный массоперенос между фазами при значительных колебаний расхода газовой (паровой) фазы.Fixing the ledges on the outer lateral surface of the cylinder from the porous material prevents the valve from lowering onto the plate surface at low gas (vapor) phase flow rates and limits axial movement at high gas (steam) phase flow rates, which allows efficient mass transfer between phases with significant fluctuations in gas flow rate ( vapor) phase.

Таким образом, выполнение опорного элемента каждого клапана в виде цилиндра из пористого материала с закрепленными на его наружней боковой поверхности уступов, приводит к росту эффективности массопереноса в широком диапазоне изменения расходов газовой (паровой) фазы за счет увеличения поверхности контакта жидкой и газовой фаз, путем резкого уменьшения размеров пузырьков газа и увеличения их числа.Thus, the implementation of the supporting element of each valve in the form of a cylinder of porous material with ledges fixed on its outer side surface leads to an increase in mass transfer efficiency in a wide range of gas (vapor) phase flow rates due to an increase in the contact surface of the liquid and gas phases by reducing the size of gas bubbles and increasing their number.

Для изготовления опорного элемента в виде цилиндра можно использовать пористые материалы из термически соединенных металлических зерен, полимерных гранул или металлокерамических частиц, широко применяемых в аэро- и гидродинамике, в машиностроении при фильтровании масла в подшипниках, в химической технологии при фильтровании жидкостей и газов. Эти материалы не являются дефицитными и дорогими [А.Д.Машков. Пористые антифрикционные материалы. Издание второе, дополненное. - М.: Машиностроение, 1968, 207 с; Ю.П.Солнцев, Е.И.Прехин. Материаловедение. Учебник для вузов. Издание четвертое, перераб. и дополненное. - Спб.: Химиздат, 2007, с.491-493; ГОСТ26802-86].For the manufacture of a supporting element in the form of a cylinder, porous materials from thermally bonded metal grains, polymer granules or cermet particles, widely used in aerodynamics and hydrodynamics, in mechanical engineering for filtering oil in bearings, in chemical technology for filtering liquids and gases, can be used. These materials are not scarce and expensive [A.D. Mashkov. Porous anti-friction materials. Second edition, supplemented. - M.: Mechanical Engineering, 1968, 207 s; Yu.P. Solntsev, E.I. Prekhin. Materials Science. Textbook for high schools. Fourth edition, revised. and augmented. - St. Petersburg: Khimizdat, 2007, p. 491-493; GOST 26802-86].

На фигуре представлен общий вид в разрезе предлагаемой конструкции клапанной тарелки.The figure shows a General view in section of the proposed design of the valve plate.

Клапанная тарелка 1 состоит из клапана 2, опорного элемента в виде цилиндра 3, выполненного из пористого материала, на наружней боковой поверхности которого закреплены уступы 4. Цилиндр 3 установлен с зазором 5 по отношению к плоскости тарелки для свободного осевого перемещения в отверстиях клапанной тарелки 1.The valve plate 1 consists of a valve 2, a support element in the form of a cylinder 3 made of porous material, on the outer side surface of which the ledges are fixed 4. The cylinder 3 is installed with a gap 5 in relation to the plane of the plate for free axial movement in the holes of the valve plate 1.

Клапанная тарелка работает следующим образом. Газ (пар) подается в цилиндр 3, закрепленный с зазором 5 в теле тарелки 1 и выходит через поры пористого материала, образуя большое количество мелких газовых (паровых) пузырьков с большой поверхностью контакта с жидкостью на тарелке 1, что приводит к интенсивному массообмену между газовой (паровой) и жидкой фазами. При увеличении расхода газовой фазы, клапан приподнимается на величину, ограниченную уступами 4, тем самым увеличивая поверхность массопереноса за счет увеличенной площади пористого материала, участвующей в массообмене. При нестабильных значениях расхода уступы 4 способствуют поддержанию устойчивого массопереноса, не позволяя полностью закрыться клапану 2 при минимальных значениях расхода и не выпасть из тела тарелки 1 при максимальных значениях расхода газовой (паровой) фазы.Valve plate works as follows. Gas (steam) is supplied to the cylinder 3, fixed with a gap 5 in the body of the plate 1 and exits through the pores of the porous material, forming a large number of small gas (steam) bubbles with a large surface of contact with the liquid on the plate 1, which leads to intensive mass transfer between the gas (steam) and liquid phases. With an increase in the flow rate of the gas phase, the valve rises by an amount limited by steps 4, thereby increasing the mass transfer surface due to the increased area of the porous material involved in the mass transfer. With unstable flow rates, ledges 4 help maintain stable mass transfer by not allowing valve 2 to completely close at minimum flow rates and not to drop out of the body of plate 1 at maximum gas (vapor) phase flow rates.

Таким образом, предлагаемая конструкция клапанной тарелки позволяет повысить эффективность массопереноса за счет резкого увеличения числа пузырьков газа или пара при уменьшении их размеров, а значит возрастания поверхности контакта жидкой и газовой (паровой) фаз..Thus, the proposed valve plate design makes it possible to increase the mass transfer efficiency due to a sharp increase in the number of gas or vapor bubbles with a decrease in their size, which means an increase in the contact surface of the liquid and gas (vapor) phases ..

Claims

Valve plate for mass transfer processes, the valves of which are equipped with a supporting element with ledges limiting the valve lift, ensuring that the valve fits with a clearance relative to the plane of the plate, characterized in that the supporting element is made in the form of a cylinder of porous material.