RU152191U1

RU152191U1 - HEAT AND MASS AND EXCHANGE PLATE WITH JET BATTERY CONTACT DEVICES

Info

Publication number: RU152191U1
Application number: RU2014149169/05U
Authority: RU
Inventors: Ильнур Наилович Мадышев; Гузель Хайдаровна Гумерова; Андрей Николаевич Николаев; Оксана Сергеевна Дмитриева; Андрей Владимирович Дмитриев
Original assignee: Ильнур Наилович Мадышев; Гузель Хайдаровна Гумерова; Андрей Николаевич Николаев; Оксана Сергеевна Дмитриева; Андрей Владимирович Дмитриев
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2015-05-10

Abstract

1. Тепломассообменная тарелка, содержащая перфорированное основание, переливное устройство, отличающаяся тем, что на основании тарелки на горизонтальной оси установлены струйно-барботажные контактные устройства, представляющие собой радиальные треугольные лопатки, соединенные с осью вращения, при этом лопатки изготовлены из листового материала и имеют две боковые и одну нижнюю стенки, причем по периметру на конце лопаток выполнены треугольные прорези, в отверстиях перфорированного основания установлены патрубки в сторону нижележащей тарелки так, чтобы они не препятствовали вращению струйно-барботажных контактных устройств, причем отверстия в основании тарелки выполнены таким образом, чтобы поток жидкости с вышележащей тарелки приходился на внешние грани радиальных лопаток.2. Тепломассообменная тарелка по п.1, отличающаяся тем, что длина нижней стенки радиальных лопаток струйно-барботажных контактных устройств составляет 20-50% от общей длины лопаток.1. Heat and mass transfer plate containing a perforated base, an overflow device, characterized in that on the base of the plate on the horizontal axis are jet-bubble contact devices, which are radial triangular blades connected to the axis of rotation, while the blades are made of sheet material and have two side and one bottom wall, moreover, along the perimeter at the end of the blades are made triangular slots, in the holes of the perforated base there are pipes in the direction below th plate so that they do not interfere with the rotation of the jet-bubbler contact devices, and the holes in the base of the plate are made so that the fluid flow from the overlying plate falls on the outer edges of the radial blades. 2. The heat and mass transfer plate according to claim 1, characterized in that the length of the lower wall of the radial blades of the jet-bubble contact devices is 20-50% of the total length of the blades.

Description

Настоящая полезная модель предназначена для проведения тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость и может найти применение в колонных аппаратах химической, нефтехимической, металлургической, энергетической и пищевой промышленности.This utility model is intended for carrying out heat and mass transfer processes in a gas-liquid system and can find application in column apparatuses of the chemical, petrochemical, metallurgical, energy and food industries.

Известна массообменная тарелка, выполненная в виде перфорированного диска, в отверстиях которого установлены роторы, выполненные в виде скрепленных между собой Х-образных пластин, установленных на центральной оси [см. А.с. СССР №31 1648, B01D 3/30, 1970].Known mass transfer plate, made in the form of a perforated disk, in the holes of which rotors are installed, made in the form of X-shaped plates fastened together, mounted on a central axis [see A.S. USSR No. 31 1648, B01D 3/30, 1970].

Недостатком изобретения является низкая интенсивность массообменных процессов и малое время контакта фаз. Кроме того, при увеличении скорости газа наблюдается значительный капельный унос жидкости газовым потоком.The disadvantage of the invention is the low intensity of the mass transfer processes and the short contact time of the phases. In addition, with an increase in the gas velocity, a significant drop of liquid is carried away by the gas stream.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является контактная тарелка для массообменных процессов, содержащая перфорированное основание, в отверстиях которого установлены роторы, переливное устройство [см. патент RU 2049514, B01D 3/30, 1992]. На тарелке над роторами установлены перфорированные по образующей полуцилиндры, закрытые жалюзийными отбойниками-сепараторами, а снизу к полотну тарелки прикреплен полуцилиндр, перекрывающий наполовину отверстия в тарелке.The closest in technical essence and the achieved result is a contact plate for mass transfer processes containing a perforated base, in the openings of which rotors are installed, an overflow device [see Patent RU 2049514, B01D 3/30, 1992]. On the plate above the rotors there are installed half-cylinders perforated along the generatrix, closed by louvre chippers-separators, and a half-cylinder, half covering the holes in the plate, is attached to the bottom of the plate.

Недостатком этого изобретения является невысокая эффективность массообменных процессов вследствие малой удельной площади поверхности контакта фаз. Кроме того, устройство обладает высоким гидравлическим сопротивлением, которое обусловлено необходимостью прохождения потока газа через слой жидкости находящейся на контактной тарелке.The disadvantage of this invention is the low efficiency of mass transfer processes due to the small specific surface area of the contact phase. In addition, the device has a high hydraulic resistance, which is due to the need for a gas stream to pass through the liquid layer located on the contact plate.

Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость за счет увеличения удельной площади поверхности контакта фаз и уменьшения гидравлического сопротивления проходу газа.The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the efficiency of heat and mass transfer processes in a gas-liquid system by increasing the specific surface area of the phase contact and reducing the hydraulic resistance to gas passage.

Поставленная задача решается тепломассообменной тарелкой, состоящей из перфорированного основания, горизонтальной оси, на которой установлены струйно-барботажные контактные устройства, представляющие собой радиальные треугольные лопатки, соединенные с осью вращения переливного устройства. Радиальные лопатки изготовлены из листового материала и имеют две боковые и одну нижнюю стенки, причем по периметру на конце лопаток выполнены треугольные прорези. В отверстиях основания установлены патрубки в сторону нижележащей тарелки так, чтобы они не препятствовали вращению струйно-барботажных контактных устройств, причем отверстия в основании тарелки выполнены таким образом, чтобы поток жидкости с вышележащей тарелки приходился на внешние грани радиальных лопаток.The problem is solved by a heat and mass transfer plate, consisting of a perforated base, a horizontal axis, on which jet-bubbled contact devices are installed, which are radial triangular blades connected to the axis of rotation of the overflow device. Radial blades are made of sheet material and have two side and one lower walls, and triangular slots are made around the perimeter at the end of the blades. In the openings of the base there are installed nozzles in the direction of the underlying plate so that they do not impede the rotation of the jet-bubble contact devices, and the openings in the base of the plate are made in such a way that the fluid flow from the overlying plate falls on the outer edges of the radial blades.

Техническим результатом полезной модели является увеличение удельной площади поверхности контакта фаз и уменьшение гидравлического сопротивления проходу газа, и, как следствие, повышение эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость.The technical result of the utility model is to increase the specific surface area of the phase contact and decrease the hydraulic resistance to gas passage, and, as a result, increase the efficiency of heat and mass transfer processes in the gas-liquid system.

Сущность полезной модели поясняется следующим чертежом:The essence of the utility model is illustrated by the following drawing:

- на фиг. 1 изображена предлагаемая тепломассообменная тарелка со струйно-барботажными контактными устройствами - продольный разрез.- in FIG. 1 shows the proposed heat and mass transfer plate with jet-bubble contact devices - longitudinal section.

Тепломассообменная тарелка состоит из перфорированного основания 1, переливного устройства 2 и горизонтальной оси 3 (фиг. 1). На горизонтальной оси 3 установлены струйно-барботажные контактные устройства, представляющие собой равнорасположенные радиальные треугольные лопатки 4, соединенные с осью вращения 3. В отверстиях основания 1 установлены патрубки 5 в сторону нижележащей тарелки, которые предназначены для стекания жидкости с вышележащей тарелки. Радиальные лопатки 4 выполнены из листового материала и имеют две боковые и одну нижнюю стенки, причем по периметру на конце лопаток 4 выполнены треугольные прорези. Патрубки 5 установлены так, чтобы они не препятствовали вращению струйно-барботажных контактных устройств. Отверстия в основании 1 выполнены таким образом, чтобы поток жидкости с вышележащей тарелки приходился на внешние грани радиальных лопаток 4.The heat and mass transfer plate consists of a perforated base 1, an overflow device 2 and a horizontal axis 3 (Fig. 1). On the horizontal axis 3, jet-bubbling contact devices are installed, which are equidistant radial triangular blades 4 connected to the axis of rotation 3. In the openings of the base 1, nozzles 5 are installed in the direction of the underlying tray, which are designed to drain liquid from the overlying tray. Radial blades 4 are made of sheet material and have two side and one lower walls, and triangular slots are made along the perimeter at the end of the blades 4. The nozzles 5 are installed so that they do not interfere with the rotation of the jet-bubbler contact devices. The holes in the base 1 are made so that the fluid flow from the overlying plate falls on the outer edges of the radial blades 4.

Предлагаемая тепломассообменная тарелка со струйно-барботажными контактными устройствами работает следующим образом.The proposed heat and mass transfer plate with jet-bubble contact devices operates as follows.

Жидкость с вышележащей тарелки поступает в патрубки 5 через отверстия, выполненные в основании 1, при этом поток жидкости создает крутящий момент на горизонтальной оси 3 струйно-барботажного контактного устройства и приводит к его вращению. Переливное устройство 2 служит для постоянного поддержания уровня жидкости до горизонтальной оси 3 струйно-барботажных контактных устройств. Газ, поступающий с нижележащей тарелки, заполняет верхнюю его часть.The liquid from the overlying plate enters the nozzles 5 through the holes made in the base 1, while the fluid flow creates a torque on the horizontal axis 3 of the jet-bubbler contact device and causes it to rotate. The overflow device 2 serves to constantly maintain the liquid level to the horizontal axis 3 of the jet-bubble contact devices. Gas coming from the underlying plate fills its upper part.

При вращении струйно-барботажных контактных устройств радиальные лопатки 4 захватывают жидкость или газ. Для исключения преждевременного выхода захваченной жидкости или газа радиальные лопатки 4 имеют две боковые и одну нижнюю стенки, при этом с целью увеличения удельной площади поверхности контакта фаз и образования свободно стекающих струй по периметру на конце радиальных лопаток 4 выполнены прорези треугольной формы.When rotating the jet-bubbling contact devices, the radial blades 4 capture liquid or gas. To eliminate the premature exit of the trapped liquid or gas, the radial blades 4 have two side and one lower walls, while in order to increase the specific surface area of the contact of the phases and the formation of freely flowing jets around the perimeter at the end of the radial blades 4, triangular slots are made.

При вращении струйно-барботажных контактных устройств газ, находящийся внутри лопаток 4, погружается в слой жидкости, где происходит барботаж вытесненного объема газа через слой жидкости в виде пузырьков. Когда объем газа станет равным нулю, лопатки 4 захватывают жидкость, которая при дальнейшем вращении струйно-барботажных контактных устройств стекает в виде струй на поверхность потока жидкости. При этом размеры образующихся струй и пузырей в основном определяются размерами выполненных треугольных прорезей на конце радиальных лопаток 4. Для обеспечения максимальной эффективности тепломассообменных процессов длину нижней стенки радиальных лопаток струйно-барботажных контактных устройств принимают равной 20-50% от общей длины лопаток.During the rotation of the jet-bubbler contact devices, the gas inside the blades 4 is immersed in the liquid layer, where bubbling of the displaced gas volume through the liquid layer in the form of bubbles takes place. When the gas volume becomes equal to zero, the blades 4 capture the liquid, which upon further rotation of the jet-bubble contact devices flows in the form of jets onto the surface of the liquid stream. The dimensions of the resulting jets and bubbles are mainly determined by the dimensions of the triangular slots made at the end of the radial blades 4. To ensure maximum efficiency of heat and mass transfer processes, the length of the bottom wall of the radial blades of the jet-bubble contact devices is assumed to be 20-50% of the total length of the blades.

В предлагаемой тепломассообменной тарелке увеличивается по сравнению с прототипом удельная площадь поверхности контакта фаз, т.к. при взаимодействии контактирующих фаз происходит не только барботаж пузырьков газа через слой жидкости, но и свободное стекание струй жидкости на поверхность потока, т.е. важным отличием струйно-барботажных контактных устройств является интенсивный противоточный контакт между газом и жидкостью. Кроме того, предлагаемая тепломассообменная тарелка обладает низким гидравлическим сопротивлением, т.к. поток газа не проходит через слой жидкости, находящейся на тарелке.In the proposed heat and mass transfer plate increases in comparison with the prototype specific surface area of the contact phase, because during the interaction of the contacting phases, there is not only bubbling of gas bubbles through the liquid layer, but also free flow of liquid jets onto the flow surface, i.e. An important difference between jet and bubble contact devices is an intense countercurrent contact between gas and liquid. In addition, the proposed heat and mass transfer plate has a low hydraulic resistance, because gas flow does not pass through the liquid layer on the plate.

Таким образом, увеличение удельной площади поверхности контакта фаз и уменьшение гидравлического сопротивления проходу газа в предлагаемой тепломассообменной тарелке со струйно-барботажными контактными устройствами приводит к повышению эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость.Thus, an increase in the specific surface area of the phase contact and a decrease in hydraulic resistance to gas passage in the proposed heat and mass transfer plate with jet-bubble contact devices leads to an increase in the efficiency of heat and mass transfer processes in the gas-liquid system.

Claims

1. Heat and mass transfer plate containing a perforated base, an overflow device, characterized in that on the base of the plate on the horizontal axis are jet-bubble contact devices, which are radial triangular blades connected to the axis of rotation, while the blades are made of sheet material and have two side and one bottom wall, moreover, along the perimeter at the end of the blades are made triangular slots, in the holes of the perforated base there are pipes in the direction below th plate so that they do not interfere with the rotation of the jet-bubbler contact devices, and the holes in the base of the plate are made so that the fluid flow from the overlying plate was on the outer edges of the radial blades.

2. The heat and mass transfer plate according to claim 1, characterized in that the length of the lower wall of the radial blades of the jet-bubble contact devices is 20-50% of the total length of the blades.