RU13950U1 - Насадка для тепло- и массообменных аппаратов - Google Patents

Abstract

1. Насадка для тепло- и массообменных аппаратов выполнена в виде полого тела вращения, с расположенными одна против другой выгнутыми наружу полосами листового материала с зазором между смежными полосами и ребрами вдоль образующей, отличающаяся тем, что полосы выполнены в виде фрагментов боковых поверхностей конусов, вершины которых направлены к ближайшему для соответствующей полосы торцу насадки, а диаметр насадки уменьшается от ее середины к концам.2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что кромки ребер и полос выполнены с зубчатыми краями.

Description

/ /) Н 11 lif

- 1 НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ.

Полезная модель относится к конструкции насадки для проведения тепло- и массообменных процессов и может быть применена в химической, нефтехимической и других отраслях промьшленности.

Известны различные конструкции насадок для массообменных аппаратов, как насыпного, нерегулярного типа, так и регулярно укладываемая насадка. В этих конструкциях основной задачей ставится увеличение эффективности массообменных процессов.

Для решения этой задачи некоторые авторы предлагают выполнить насадку в виде тонкостенных цилиндров с прорезями для упрощения укладки с образованием многослойной структуры с фиксированными щелевыми зазорами (см. например, а.с. N1604437 В 01 J 19/30, 1990г.).

В другой конструкции насадка в виде тела вргчщения снабжена радиальными стержнями, преимущественно спиральными, установленными в отверстиях насадки (см,например, а.с.N1400649, B01D53/20), 1986 г.)

Другие авторы предлагают насыпные насадки выполнить в виде полых тел с различными конструктивными элементами, увеличивающими турбулизацию потока, например, лепестков, отогнутых на смежных концах на встречу друг другу с образованием арки (см. а.с. N 1648546,ВО1Л9/30,1991г.), или элементов, выполненных с гофрами и иг-юющих определенное соотношение размеров (см. а.с. N 1304863 B01D53/20, 1987г. )

5 М.кл BOID 53/20

Однако, эти конструкции не обеспечивают высокой эффективности массообмена, особенно при значительном изменении нагрузок но фазам, сложны в изготовлении и эксплуатан,ии.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции является насадка для ректификационных и абсорбционных колонн по а.с. N 990277, B01D 53/20,1983г. Эта насадка выполнена в виде тела вращения, поверхность которого образована расположенными одна против другой полосами листового материала, причем полоса состоит из двух частей, ориентированных в противоположные стороны, а между смежными полосами имеется зазор. Вдоль тела вращения имеются ребра . Такая конструкция по мнению авторов, может повысить эффективность массопередачи за счет обеспечения большей поверхности контакта и усиления турбулизации фаз.

Однако, предлагаемая насадка не обеспечивает достаточную эффектииность массообмена, особенно при существенном изменении нагрузок по фазам, так как работает в пленочном режиме и при увеличении удельной нагрузки по жидкой фазе возникает возможность захлебывания колонны. Кроме того, движение газовой фазы влоль оси насадки не сопровождается значительным изменением траектории, что не способствует интенсификации массообмена в газовой фазе. Эта насадка достаточно трудоемка в и.нготовлении.

В основу полезной модели поставлена задача создать такую конструкцию насадки, которая си(.1собствовала бы увеличению диапазона эффективной работы за счет создания благоприятных гидродинамических условий, а также обеспечение большого свободного объема насадки при простоте ее изготовления.

Поставленная задача решается конструкцией насадки, выполненной в виде полого тела вращения, поверхность которого образована расположенными одна против другой выгнутых наружу

- 2 т н полосами листового материала, представляющими собой фрагменты поверхностей конусов, вершины которых направлены к ближайшему для данной полосы торцу насадки. Вдоль образующей noBepxHoc-j и выполнены ребра, а также гофры реугольной формы, позволяющие сформирор.нть коническую поверхость из листовых полос. кроме того, кромки полос и ребер могут иметь зубчатые края. Такое конструктивное выполнение насадки способствует при заполнении ею аппарата достичь высокого свободного объема насадки за счет максимального исключения взаимного проникновения насадки и предотвращения плотного прилегания отдельных участков друг к другу с соответствующим блокированием части поверхности насадки, а так же при работе аппарата значительно повысить эффективность массообменных процессов за счет постоянного обновления поверхности фаз, создания турбулизированного газового потока внутри каждого элемента насадки, что обеспечит снижение диффузионного сопротивления газовой фазы. Все это позволяет расширить диапазон эффективной работы полезной модели при изменении нагрузок по фазам. Кроме того, насадка технологична в изготовлении и имеет низкую стоимость. Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана аксонометрическая проекция элемента насадки, на фиг. 2 - вид с торца, на фиг. 3 - сечение по А-А, на фиг. 4 - исходная для штамповки заготовка. Насадка выполнена в виде полого тела вращения , поверхность которого образована выгнутыми наружу полосами листового материала 1 и 2 (фиг.1), выполненных в виде фрагментов боковых поверхностей конусов, вершины 3 (фиг.З) которых направлены в сторону ближайших торцов цилинра 4 и 5. Вдоль боковых поверх- 3 с ч ностей элементов выполнены ребра 6 (фиг.1), а на самих полосах 1 и 2 имеются гофры треугольной формы 7, позволяющие сформировать коническую форму полос. Края кромок полос и ребер могут быть гладкими или зубчатыми. При нерегулярной укладке насадки за счет предлагаемой конструкции достигается высокий свободный объем, так как коническая форма ребер и уменьшение диаметра к наружним торцам элементов насадки предотвращает их взаимное проникновение с нежелательным блокированием полезной поверхности, а бочкообразная форма способствует равномерному распределению насадки по объему аппарата. Насадка работает следующим образом: газ , двигаясь по аппарату снизу вверх проходит через слой насадки и контактирует с жидкостью, стекающей по насадки в виде пленки, отдельных струй и капель. При прохождении вдоль ребер боковой поверхности насадки поток газовой фазы рассекается и направляется внутрь элемента насадки. Коническая форма ребер элементов насадки и изменение их диаметра за счет его бочкообразной формы способствует пересечению образующихся при этом газовых струй всего внутреннего объема элемента. Образующиеся при этом струи резко меняют вою траекторию и скорость, сталкиваются между собой, за счет его достигается дополнительная турбулизация потока газа. Жидкость подается на слой насадки сверху. Она стекает по боковой поверхности полос 1 и 2 в виде пленки. Достигая кромок полос и ребер жидкая фаза формируется в виде струй и капель и встречается с турбулизованными струями газовой фазы. При этом происходит постоянное обновление поверхности контакта фаз, увеличивается эффективность процесса массообмена. - 4 При работе насадки в условиях высоких удельных нагрузок по жидкости щели 8 между полосами 1 и 2 будут периодически перекрываться пленкой жидкости . При этом образуется дополнительная двухсторонняя поверхность контакта фаз, что обеспечивает эффективность массообмена, а большой свободный объем насадки препятствует захлебыванию.

При работе в условиях относительно низких удельных нагрузок по жидкой фазе жидкость будет распределятся по всему объему аппарата в виде капель и струй, формируемых в щелях и на зубцах кромок лолос и ребер.

При этом образуется большая межфазная поверхность и достигается равномерное распределение жидкости по поперечному слою сечения наса,,ки.

В условиях средних значений удельных нагрузок происходит периодическое чередование процессов растекания пленки жидкости по боковой поверхности насадки на полосах 1 и 2, ребер 6 с последующим образованием струй и капель жидкости в щелях 8, на зубцах кромок ребер и полос с постоянным обновлением поверхности контакта фаз, что приводит к увеличению эффективности работы насадки.

Таким образом, насадка работает эффективно при любых удельных ннгрузках по фазам, т. е. предлагаемая насадка имеет расширенный диапазон эффективной работы.

Предлагаемая полезная модель насадки позволяет изготовить ее методом штамповки из листового материала, что снижает себестоимость ее изготовления.

- 5

Claims (2)

1. Насадка для тепло- и массообменных аппаратов выполнена в виде полого тела вращения, с расположенными одна против другой выгнутыми наружу полосами листового материала с зазором между смежными полосами и ребрами вдоль образующей, отличающаяся тем, что полосы выполнены в виде фрагментов боковых поверхностей конусов, вершины которых направлены к ближайшему для соответствующей полосы торцу насадки, а диаметр насадки уменьшается от ее середины к концам.

2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что кромки ребер и полос выполнены с зубчатыми краями.