RU156379U1 - Струйно-барботажное контактное устройство для тепломассообменных процессов - Google Patents

Abstract

1. Струйно-барботажное контактное устройство, состоящее из сливных стаканов, расположенных в шахматном порядке, имеющих вертикальные стенки, при этом сливные стаканы открыты с верхнего своего конца, а нижний конец снабжен некоторым множеством сливных отверстий для жидкости, отличающееся тем, что расстояние между сливными стаканами равняется ширине сливного стакана, при этом стаканы в каждом ряду соединены между собой с помощью стержня.2. Струйно-барботажное контактное устройство по п. 1, отличающееся тем, что сливные стаканы в поперечном сечении имеют форму квадрата с шириной, равной 50-100 мм.

Description

Настоящая полезная модель предназначена для проведения тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, пищевой промышленности и энергетике.

Известно контактное устройство для массообменных аппаратов, включающее горизонтальное перфорированное полотно, которое имеет секционирующие вертикальные перегородки, выполненные с обеспечением возможности равномерного распределения жидкости по перфорированному горизонтальному полотну [см. патент RU 94163, B01D 3/22, 2009].

Недостатком данного контактного устройства является узкий диапазон устойчивой и эффективной работы, а также высокое гидравлическое сопротивление проходу газа.

Известна колонна для контактирования газов с жидкостями, оснащенная некоторым множеством тарелок, расположенных с определенным интервалом друг относительно друга в осевом направлении [см. патент RU 2252059, B01D 3/20, 2001]. Каждая из тарелок имеет соответственно два участка, разделяющихся один относительно другого по диаметральной линии указанной тарелки. Каждый из участков тарелки содержит некоторое множество параллельных прямоугольных сливных стаканов, некоторое множество принимающих зон для жидкости и барботажную зону, расположенную между сливными стаканами, и принимающими зонами для жидкости. Каждая из принимающих зон для жидкости располагается непосредственно под соответствующим сливным стаканом очередной из последовательно расположенных одна над другой тарелок, которая находится непосредственно сверху, при этом сливные стаканы открыты с верхнего своего конца и закрыты с нижнего конца. Нижний конец снабжен некоторым множеством сливных отверстий для жидкости, а сами сливные стаканы простираются от диаметральной линии в сторону линии окружности тарелки, располагаясь при этом таким образом, чтобы торцы сливных стаканов, размещенных на обоих участках тарелки, занимали соответствующее положение вдоль диаметральной линии в чередующемся положении.

Недостатком изобретения является капельный унос жидкости с нижележащей тарелки на вышележащую при увеличении скорости газа, что ограничивает повышение производительности колонны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является контактная тарелка для массообменных процессов, на которой установлены сливные стаканы, имеющие вертикальные стенки [см. патент GB 1422131 (A), B01D 3/20, 1972]. Контактная тарелка разделяется соответствующей опорной балкой по своей диаметральной линии на два участка тарелки. На каждом таком участке тарелки имеется соответствующий ряд параллельных прямоугольных сливных стаканов, расположенных перпендикулярно по отношению к опорной балке. Причем между сливными стаканами расположена барботажная зона с тарелками различных конструкций. Ряд сливных стаканов, находящихся на одном участке, располагается в шахматном порядке относительно другого ряда сливных стаканов, находящихся на противоположном ему участке тарелки. При этом сливные стаканы открыты с верхнего своего конца, а нижний конец снабжен некоторым множеством сливных отверстий для жидкости.

Недостатком этого изобретения является невысокая эффективность и интенсивность протекающих массообменных процессов в барботажной зоне. Кроме того, контактная тарелка вне зависимости от типа установленных контактных устройств обладает высоким гидравлическим сопротивлением, которое обусловлено необходимостью прохождения потока газа через слой жидкости находящейся в барботажной зоне контактной тарелки.

Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость за счет увеличения интенсивности взаимодействия контактирующих фаз и уменьшения гидравлического сопротивления проходу газа.

Поставленная задача решается струйно-барботажным контактным устройством, которое состоит из сливных стаканов, имеющих вертикальные стенки. Сливные стаканы расположены в шахматном порядке, при этом расстояние между ними равняется ширине сливного стакана. Стаканы в каждом ряду соединены между собой с помощью стержня, при этом стаканы открыты с верхнего своего конца, а нижний конец снабжен некоторым множеством сливных отверстий для жидкости.

Техническим результатом полезной модели является увеличение интенсивности взаимодействия контактирующих фаз и уменьшение гидравлического сопротивления проходу газа, и, как следствие, повышение эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость.

Сущность полезной модели поясняется следующим чертежом:

- на фиг. 1 изображено предлагаемое струйно-барботажное контактное устройство для тепломассообменных процессов с косым срезом для наглядности.

Струйно-барботажное контактное устройство состоит из сливных стаканов 1, имеющих вертикальные стенки, необходимые для поддержания уровня жидкости внутри сливных стаканов 1. Стаканы в каждом ряду соединены между собой с помощью стержня 2, при этом стаканы открыты с верхнего своего конца, а нижний конец снабжен некоторым множеством отверстий 3, которые необходимы для слива жидкости на расположенный ниже сливной стакан (фиг. 1).

Предлагаемое струйно-барботажное контактное устройство для тепломассообменных процессов работает следующим образом.

Жидкость через множество отверстий 3, выполненных в нижнем конце сливных стаканов 1, диспергируется в виде струй на расположенный ниже сливной стакан. При этом на указанных сливных стаканах поддерживается уровень жидкости за счет вертикальных стенок сливных стаканов. Благодаря шахматному расположению сливных стаканов 1, газ, поступающий снизу, имеет зигзагообразный характер движения.

При движении струй жидкости происходит их распад с образованием множества капель. Капли, соударяясь о поверхность жидкости, находящейся внутри сливных стаканов 1, создают развитую постоянно обновляющуюся поверхность контакта фаз, которая определяется наличием относительно небольших газовых пузырей в слое жидкости и вылетающими каплями из жидкости. Кроме того, восходящий поток газа контактирует с падающими струями или каплями жидкости, при этом образуется вторая зона контакта газа и жидкости. Принимая расстояние между сливными стаканами на одном уровне, равными ширине сливного стакана, обеспечивается равнопроточность для прохода газа, что приводит к снижению гидравлического сопротивления предлагаемого струйно-барботажного контактного устройства. Для обеспечения максимальной эффективности тепломассообменных процессов сливные стаканы в поперечном сечении имеют форму квадрата с шириной равной 50-100 мм.

В предлагаемом струйно-барботажном контактном устройстве по сравнению с прототипом увеличивается интенсивность взаимодействия контактирующих фаз, так как контакт между газом и жидкостью, происходящий внутри сливных стаканов, характеризуется коэффициентами тепло- и массоотдачи, превышающими в несколько раз аналогичные коэффициенты в барботажной зоне прототипа. Кроме того, предлагаемое струйно-барботажное контактное устройство обладает низким гидравлическим сопротивлением, так как обеспечивается равнопроточность прохода газа, и поток газа проходит через слой жидкости, находящейся на сливных стаканах за счет энергии стекающей жидкости.

Таким образом, в предлагаемом струйно-барботажном контактном устройстве достигается высокая интенсивность взаимодействия между газом и жидкостью, а также пониженное гидравлическое сопротивление, что приводит к высокой эффективности тепломассообменных процессов при небольших энергетических затратах.

Claims (2)

1. Струйно-барботажное контактное устройство, состоящее из сливных стаканов, расположенных в шахматном порядке, имеющих вертикальные стенки, при этом сливные стаканы открыты с верхнего своего конца, а нижний конец снабжен некоторым множеством сливных отверстий для жидкости, отличающееся тем, что расстояние между сливными стаканами равняется ширине сливного стакана, при этом стаканы в каждом ряду соединены между собой с помощью стержня.

2. Струйно-барботажное контактное устройство по п. 1, отличающееся тем, что сливные стаканы в поперечном сечении имеют форму квадрата с шириной, равной 50-100 мм.

Images