RU154394U1

RU154394U1 - Насадка для массообменного аппарата

Info

Publication number: RU154394U1
Application number: RU2015111035/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Светлана Борисовна Воротнева; Артем Валерьевич Маринин; Николай Анатольевич Меренцов; Татьяна Борисовна Агеева; Александр Александрович Коберник
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2015-08-20

Abstract

Насадка для массообменного аппарата, содержащая проволоку, фиксирующие элементы в виде болтов, установленных равномерно по окружности перфорированных дисков в проволоке и закрепленных на концах дисками, причем отношение диаметра диска к внутреннему диаметру аппарата составляетгде d и D - соответственно диаметр диска и внутренний диаметр аппарата, мм,отличающаяся тем, что концы проволоки подключены к противоположным полюсам источника постоянного тока, а поверхность проволоки представляет собой чередующиеся участки, покрытые электроизоляционным материалом и свободные от изоляции, при этом отношение длины участка проволоки, свободного от изоляции, к диаметру наружного сечения изоляции составляетгдеи- соответственно длина свободного от изоляции участка проволоки и диаметр наружного сечения изоляционного материала, мм.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к насадке для массообменных аппаратов и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, пищевой, фармакологической, биохимической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки сточных вод и дымовых газов.

Известна насадка для массообменных аппаратов из проволочных спиралей и стеклянного волокна, обладающая высокой удельной поверхностью и свободным объемом (В.М. Рамм, Абсорбция газов. Изд. 2-е, перераб. и дополн. - М.: Химия, 1976, с. 315-316).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная скорость очистки жидкостей и газов от молекул извлекаемых компонентов из-за малой растворимости этих молекул в абсорбенте.

Известна насадка для массообменных и сепарационных аппаратов, содержащая сетку, уложенную слоями, и фиксирующие элементы в виде параллельных стержней, установленных в сетке, и между слоями сетки с частичным перекрытием сечения насадки и креплением их концов, например, пластинами, при этом слои сетки установлены под углом к стержням и горизонтальной плоскости, сетка имеет дугообразный профиль и выполнена из сетчатого рукава различной толщины (патент РФ №2155095, B01J 19/32, B01D 45/00, 2000 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность массообменного процесса поглощения молекул извлекаемого вещества из газа (воздуха) абсорбентом из-за малой растворимости этих молекул в жидком поглотителе.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является насадка для массообменного аппарата, содержащая проволоку или полимерные мононити, фиксирующие элементы в виде параллельных стержней, установленных в проволоке или полимерных мононитях и закрепленных на концах пластинами, при этом пластины выполнены в виде перфорированных дисков, а стержни - в виде болтов, равномерно установленных по окружности дисков, а отношение диаметра диска к внутреннему диаметру аппарата составляет

d/D=0,94÷0,98,

где d и D - соответственно диаметр диска и внутренний диаметр аппарата (патент на полезную модель РФ №109015, B01J 19/32, B01D 45/00, 2011 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная поглотительная способность жидким абсорбентом молекул извлекаемых веществ из газа (воздуха) из-за плохой их растворимости в этом абсорбенте, что снижает интенсивность массообменного процесса абсорбции.

Техническим результатом предлагаемой конструкции проволочной насадки для массообменного аппарата является интенсификация массообменного процесса за счет ионизации абсорбируемых молекул вредных веществ электрическим током.

Технический результат достигается тем, что в насадке для массообменного аппарата, содержащей проволоку, фиксирующие элементы в виде болтов, установленных равномерно по окружности перфорированных дисков в проволоке и закрепленных на концах дисками, при этом отношение диаметра диска к внутреннему диаметру аппарата составляет

где d и D - соответственно диаметр диска и внутренний диаметр аппарата, мм; причем концы проволоки подключены к противоположным полюсам источника постоянного тока, а поверхность проволоки представляет собой чередующиеся участки, покрытые электроизоляционным материалом и свободные от изоляции, при этом отношение длины участка проволоки, свободного от изоляции, к диаметру наружного сечения изоляции составляет

где ℓ и d_м - соответственно длина свободного от изоляции участка проволоки и диаметр наружного сечения изоляционного материала, мм.

Подключение концов проволоки к противоположным полюсам источника постоянного тока позволяет проводить массообменные процессы в электрическом поле, что интенсифицирует процессы массоопередачи на границе раздела фаз.

Покрытие проволоки электроизоляционным материалом предупреждает короткое замыкание смежных поверхностей участков проволоки, соприкасающихся в проволочной насадке друг с другом, при подаче на концы проволок потенциала от разных полюсов источника постоянного тока, а периодическое покрытие проволоки электроизоляционным материалом так, что отношение длины участка проволоки, свободного от изоляции, к диаметру наружного сечения изоляции подчиняется условию (2), не позволяет свободным от изоляции участкам проволоки соприкасаться друг с другом как проводникам I рода, но позволяет передавать ток друг к другу через жидкую фазу как проводник II рода. Это приводит к ионизации молекул жидкой фазы, что увеличивает растворимость извлекаемых молекул из газа или воздуха и повышает интенсивность массопередачи.

Уменьшение нижнего предела заявляемого отношения ℓ/d_м сверх указанной величины, равной 0,1, приводит к уменьшению тока, идущего от разности потенциалов свободных от изоляции участков проволоки и передаваемого через жидкую фазу как проводник II рода, что уменьшает ионизацию жидкой фазы и растворимость в ней молекул или ионов поглощаемого компонента из газа (воздуха), а значит уменьшает интенсивность массообменного процесса.

Увеличение верхнего предела заявляемого отношения ℓ/d_м сверх указанной величины, равной 0,15, может привести к соприкосновению свободных от изоляции участков проволок в насадке, подключенных к разным полюсам источника постоянного тока, короткому замыканию и прекращению процесса массообмена, что уменьшает интенсивность процесса массопередачи до нуля.

На фиг. 1 схематично представлен общий вид насадки для массообменного аппарата в разрезе, на фиг. 2 - участок проволоки, периодически покрытый электроизоляционным материалом с наружным диаметром d_м.

Насадка состоит из проволоки 1, верхнего 2 и нижнего 3 перфорированных дисков, стержней в виде болтов 4, равномерно установленных по окружности дисков 2 и 3. Нижний диск 3 опирается на опоры 5, закрепленные внутри аппарата 6. Для регулирования высоты H проволоки 1 в массообменном аппарате 6 на болтах 4 имеются гайки 7. Так как диски 2 и 3 в соответствии с отношением (1) имеют диаметр d, меньший, чем внутренний диаметр D масс обменного аппарата 6, то они свободно устанавливаются внутри массообменного аппарата 6. Кроме того, небольшой зазор между дисками 2 и 3 и внутренней поверхностью массообменного аппарата 6 не позволяет проволоке 1 выходить за рабочую высоту H насадки, обеспечивая одинаковый свободный объем и удельную поверхность насадки по всему объему. Поверхность проволоки 1 периодически покрыта электроизоляционным материалом 8 (фиг.2) так, что длина ℓ свободной от электроизоляционного материала 8 проволоки 1 к диаметру d_м наружного сечения электроизоляционного материала 8 подчиняется условию (2). Концы проволоки 1 подключены к противоположным полюсам источника постоянного тока 9.

Насадка для массообменного аппарата работает следующим образом.

Гайками 7, при их закручивании на болтах 4, обеспечивают необходимую высоту H проволоки 1 в насадке, создавая в ней заданный свободный объем и удельную поверхность, и обеспечивают равенство этих параметров во всем объеме насадки.

Снизу подают очищаемый газ, а сверху - жидкость, которые взаимодействуют между собой на поверхности проволоки 1, участвуют в массообменном процессе. Так как под действием электрического поля образуются ионы, растворимость которых в жидкой фазе значительно выше, чем нейтральных молекул, то интенсивность массообмена на границе раздела фаз увеличивается.

При подаче напряжения на полюса источника постоянного тока 9 проходящий ток по проволоке 1 насадки ионизирует молекулы жидкой фазы и улавливаемых вредных веществ, что увеличивает их растворимость в жидкой фазе. Так, растворимость ионов хлора в воде на два порядка выше растворимости в воде молекул хлора. Выполнение условия (2) предотвращает короткое замыкание свободных от электроизоляционного материала 8 участков проволоки 1, между которыми идет электрический ток.

Таким образом, периодическое покрытие проволоки 1 электроизоляционным материалом 8 с геометрическими размерами, подчиняющимися условию (2), позволяет вести массообменный процесс с подачей электрического потенциала на свободные концы проволоки 1, ионизировать молекулы жидкой фазы и молекулы вредных веществ, и интенсифицировать процесс массопередачи.

Claims

Насадка для массообменного аппарата, содержащая проволоку, фиксирующие элементы в виде болтов, установленных равномерно по окружности перфорированных дисков в проволоке и закрепленных на концах дисками, причем отношение диаметра диска к внутреннему диаметру аппарата составляет

где d и D - соответственно диаметр диска и внутренний диаметр аппарата, мм,

отличающаяся тем, что концы проволоки подключены к противоположным полюсам источника постоянного тока, а поверхность проволоки представляет собой чередующиеся участки, покрытые электроизоляционным материалом и свободные от изоляции, при этом отношение длины участка проволоки, свободного от изоляции, к диаметру наружного сечения изоляции составляет

где
и
- соответственно длина свободного от изоляции участка проволоки и диаметр наружного сечения изоляционного материала, мм.