RU167780U1 - NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES - Google Patents
NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES Download PDFInfo
- Publication number
- RU167780U1 RU167780U1 RU2016129360U RU2016129360U RU167780U1 RU 167780 U1 RU167780 U1 RU 167780U1 RU 2016129360 U RU2016129360 U RU 2016129360U RU 2016129360 U RU2016129360 U RU 2016129360U RU 167780 U1 RU167780 U1 RU 167780U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hollow cylinder
- heat
- wire spring
- mass transfer
- nozzle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/30—Details relating to random packing elements
- B01J2219/302—Basic shape of the elements
- B01J2219/30223—Cylinder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/30—Details relating to random packing elements
- B01J2219/302—Basic shape of the elements
- B01J2219/30257—Wire
- B01J2219/30265—Spiral
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/322—Basic shape of the elements
- B01J2219/32279—Tubes or cylinders
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Предлагаемое техническое решение относится к контактным элементам тепло-массообменных аппаратов и реакторов и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.Технический результат - увеличение производительности тепло-массообменных процессов за счет гарантированного сохранения режима резонансных колебаний.Поставленный технический результат достигается тем, что насадка для тепло-массообменных процессов выполнена в виде двух тел вращения цилиндрической формы, соосно установленных одно внутри другого на расстоянии друг от друга и жестко соединенных между собой в верхней части, причем одно тело вращения выполнено в виде витой проволочной пружины, а другое тело вращения выполнено в виде полого цилиндра, при этом витая проволочная пружина установлена внутри полого цилиндра, ее нижний виток расположен под нижним торцом полого цилиндра и выполнен горизонтальным с наружным диаметром, равным наружному диаметру полого цилиндра, а жесткость проволочной пружины определяется из выражения,где α - жесткость витой проволочной пружины, Н/м,m - масса полого цилиндра, кг,с - скорость звука в газе (паре), м/с,h - высота полого цилиндра, м.The proposed technical solution relates to contact elements of heat and mass transfer apparatus and reactors and can be used in chemical, petrochemical and other industries. The technical result is an increase in the productivity of heat and mass transfer processes due to the guaranteed maintenance of the resonance mode. The technical result is achieved by the fact that nozzle for heat and mass transfer processes is made in the form of two cylindrical bodies of revolution, coaxially mounted one inside the other at a distance from each other and rigidly interconnected in the upper part, moreover, one rotation body is made in the form of a twisted wire spring, and the other rotation body is made in the form of a hollow cylinder, while the twisted wire spring is installed inside the hollow cylinder, its lower turn is located under the lower end of the hollow cylinder and is made horizontal with an outer diameter equal to the outer diameter of the hollow cylinder, and the stiffness of the wire spring is determined from the expression, where α is the stiffness of the twisted wire spring, N / m , m is the mass of the hollow cylinder, kg, s is the speed of sound in the gas (vapor), m / s, h is the height of the hollow cylinder, m
Description
Предлагаемое техническое решение относится к контактным элементам тепло-массообменных аппаратов и реакторов и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической, атомной, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических технологиях очистки дымовых газов, вентиляционных выбросов и сточных вод в процессах абсорбции, ректификации и экстракции.The proposed technical solution relates to contact elements of heat and mass transfer apparatus and reactors and can be used in chemical, petrochemical, metallurgical, energy, nuclear, machine-building and other industries, as well as in environmental technologies for the treatment of flue gases, ventilation emissions and wastewater in processes absorption, rectification and extraction.
Известные спиральные металлические насадки, изготовленные из проволоки, свернутой в виде цилиндрической спирали (Насадки массообменных колонн. Под общей редакцией Д.А. Баранова. - М.: Инфохим, 2009. - с. 165-167).Known spiral metal nozzles made of wire rolled in the form of a cylindrical spiral (Nozzles of mass transfer columns. Under the general editorship of DA Baranov. - M .: Infokhim, 2009. - pp. 165-167).
Недостатком данной насадки является небольшая площадь поверхности проволоки, свернутой в виде цилиндрической спирали, что приводит к малой скорости тепломассопереноса между жидкой и газовой (паровой) фазами и снижению производительности тепло-массообменных процессов.The disadvantage of this nozzle is the small surface area of the wire, rolled in the form of a cylindrical spiral, which leads to a low rate of heat and mass transfer between the liquid and gas (vapor) phases and a decrease in the performance of heat and mass transfer processes.
Известна насадка для массообменных аппаратов, выполненная из проволочной спирали, каждый виток которой повернут относительно соседнего витка на некоторый угол, при этом витки спирали выполнены в виде эллипса с отношением большой оси к малой, равным 1,75÷2,5 (авторское свидетельство СССР №967533, B01D 53/20, 1982 г.).A known nozzle for mass transfer apparatus made of a wire spiral, each turn of which is rotated relative to the adjacent turn by a certain angle, while the turns of the spiral are made in the form of an ellipse with a major axis to a minor axis ratio of 1.75 ÷ 2.5 (USSR copyright certificate No. 967533, B01D 53/20, 1982).
Недостатком данной конструкции насадки является относительно малая поверхность витков проволочной спирали, из-за которой не обеспечивается необходимая поверхность тепломассопереноса между жидкой и газовой (паровой) фазами, что приводит к снижению производительности протекающих тепло-массообменных процессов.The disadvantage of this design of the nozzle is the relatively small surface of the turns of the wire spiral, because of which the necessary heat and mass transfer surface between the liquid and gas (vapor) phases is not provided, which leads to a decrease in the performance of the ongoing heat and mass transfer processes.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является насадка для тепло-массообменных процессов, выполненная в виде двух тел вращения цилиндрической формы соосно установленных одно внутри другого на расстоянии друг от друга и жестко соединенных между собой в верхней части, причем наружное тело вращения выполнено в виде спирали, образованной витой проволочной пружиной, а внутреннее тело вращения выполнено в виде полого цилиндра, при этом отношение высоты полого цилиндра к его диаметру определяется из выраженияThe closest technical solution adopted for the prototype is a nozzle for heat and mass transfer processes, made in the form of two cylindrical bodies of revolution coaxially mounted one inside the other at a distance from each other and rigidly connected to each other in the upper part, and the outer rotation body is made in in the form of a spiral formed by a twisted wire spring, and the inner body of revolution is made in the form of a hollow cylinder, and the ratio of the height of the hollow cylinder to its diameter is determined from the expression
где h - высота полого цилиндра, м,where h is the height of the hollow cylinder, m,
d - диаметр полого цилиндра, м,d is the diameter of the hollow cylinder, m,
δ - толщина стенки полого цилиндра, м,δ is the wall thickness of the hollow cylinder, m,
с - скорость звука в газе (паре), м/с,s is the speed of sound in gas (steam), m / s,
ρ - плотность материала, из которого выполнен полый цилиндр, кг/м3,ρ is the density of the material from which the hollow cylinder is made, kg / m 3 ,
α - жесткость витой проволочной пружины, Н/м (патент РФ №148732, B01D 33/00, 2014 г.).α is the stiffness of the twisted wire spring, N / m (RF patent No. 148732, B01D 33/00, 2014).
Недостатком данной конструкции насадки является то, что при упорядоченной ее укладке в массообменном аппарате в ряды без зазора витые проволочные пружины соседних элементов насадки будут мешать колебаться друг другу в процессе работы массообменного аппарата. Это обстоятельство будет препятствовать наступлению режима резонансных колебаний газового потока и пружинного маятника, образованного полыми цилиндрами с закрепленными на них пружинами, что приведет к снижению производительности протекающих тепло-массообменных процессов. Попытка же упорядоченной укладки элементов насадки с зазором приведет к уменьшению их количества в единице объема массообменного аппарата, что, в свою очередь, скажется на уменьшении площади поверхности насадки, необходимой для осуществления протекающих в нем тепло-массообменных процессов, т.е. приведет к снижению производительности протекающих тепло-массообменных процессов.The disadvantage of this design of the nozzle is that when ordered in the mass transfer apparatus in rows without a gap, the coiled wire springs of adjacent nozzle elements will interfere with each other oscillating during the operation of the mass transfer apparatus. This circumstance will impede the onset of resonant oscillations of the gas flow and the spring pendulum formed by hollow cylinders with springs fixed on them, which will lead to a decrease in the productivity of the ongoing heat and mass transfer processes. An attempt to orderly packing the nozzle elements with a gap will lead to a decrease in their number per unit volume of the mass transfer apparatus, which, in turn, will affect the decrease in the surface area of the nozzle necessary for the heat and mass transfer processes occurring in it, i.e. will lead to a decrease in the productivity of the ongoing heat and mass transfer processes.
Техническим результатом предлагаемой конструкции насадки для тепло-массообменных процессов является увеличение производительности тепло-массообменных процессов за счет гарантированного сохранения режима резонансных колебаний.The technical result of the proposed nozzle design for heat and mass transfer processes is an increase in the productivity of heat and mass transfer processes due to the guaranteed maintenance of the resonance mode.
Поставленный технический результат достигается тем, что насадка для тепло-массообменных процессов выполнена в виде двух тел вращения цилиндрической формы, соосно установленных одно внутри другого на расстоянии друг от друга и жестко соединенных между собой в верхней части, причем, одно тело вращения выполнено в виде витой проволочной пружины, а другое тело вращения выполнено в виде полого цилиндра, при этом витая проволочная пружина установлена внутри полого цилиндра, ее нижний виток расположен под нижним торцом полого цилиндра и выполнен горизонтальным с наружным диаметром, равным наружному диаметру полого цилиндра, а жесткость проволочной пружины определяется из выраженияThe technical result is achieved by the fact that the nozzle for heat and mass transfer processes is made in the form of two cylindrical rotation bodies, coaxially mounted one inside the other at a distance from each other and rigidly connected to each other in the upper part, and one rotation body made in the form of a twisted wire spring, and the other body of rotation is made in the form of a hollow cylinder, while a twisted wire spring is installed inside the hollow cylinder, its lower turn is located under the lower end of the hollow cylinder and not horizontal with an outer diameter equal to the outer diameter of the hollow cylinder, and the stiffness of the wire spring is determined from the expression
где α - жесткость витой проволочной пружины, Н/м,where α is the stiffness of the twisted wire spring, N / m,
m - масса полого цилиндра, кг,m is the mass of the hollow cylinder, kg,
с - скорость звука в газе (паре), м/с,s is the speed of sound in gas (steam), m / s,
h - высота полого цилиндра, м.h is the height of the hollow cylinder, m
Установка витой проволочной пружины внутри полого цилиндра, а также выполнение нижнего витка пружины горизонтальным с наружным диаметром, равным наружному диаметру полого цилиндра и расположенным под нижним его торцом, позволяет гарантированной сохранить режим резонансных колебаний каждого элемента насадки, что увеличивает скорость массопередачи и способствует возрастанию производительности протекающих тепло-массообменных процессов.The installation of a twisted wire spring inside the hollow cylinder, as well as the implementation of the lower coil of the spring horizontal with an outer diameter equal to the outer diameter of the hollow cylinder and located under its lower end, allows you to guarantee the mode of resonant vibrations of each element of the nozzle, which increases the speed of mass transfer and increases the flow rate heat and mass transfer processes.
Кроме того, установка витой проволочной пружины внутри полого цилиндра позволяет уменьшить габариты каждого элемента насадки (при равенстве наружных диаметров полых цилиндров предлагаемой конструкции насадки и конструкции насадки, выбранной за прототип), что приведет к возможности разместить в единице объема массообменного аппарата большее число элементов насадки, т.е. скажется на увеличении площади поверхности насадки, необходимой для осуществления протекающих в нем тепло-массообменных процессов (удельной поверхности насадки). Это обстоятельство также увеличивает скорость массопередачи и способствует возрастанию производительности протекающих тепло-массообменных процессов.In addition, the installation of a twisted wire spring inside the hollow cylinder makes it possible to reduce the dimensions of each nozzle element (if the outer diameters of the hollow cylinders of the proposed nozzle design and the nozzle design chosen for the prototype are equal), which will lead to the possibility of placing a larger number of nozzle elements in the volume unit of the mass transfer apparatus, those. will affect the increase in the surface area of the nozzle, necessary for the implementation of heat and mass transfer processes occurring in it (specific surface of the nozzle). This circumstance also increases the mass transfer rate and contributes to an increase in the productivity of the ongoing heat and mass transfer processes.
На рисунке представлен общий вид насадки для тепло-массообменных процессов в разрезе.The figure shows a General view of the nozzle for heat and mass transfer processes in the context.
Насадка для тепло-массообменных процессов состоит из соосно установленных и одно внутри другого на расстоянии друг от друга наружного тела вращения, выполненного в виде полого цилиндра 1 с внутренним диаметром d, и внутреннего тела вращения, образованного витой проволочной пружиной 2, с наружным диаметром DB. Полый цилиндр 1 и витая проволочная пружина 2 жестко соединены между собой в верхней части с помощью неразъемного, например, заклепки 3 (показана на рисунке, сварки или пайки) или разъемного (например, винта с гайкой), соединения. Нижний виток 4 проволочной пружины 3 выполнен горизонтальным с наружным диаметром DH, равным наружному диаметру D полого цилиндра с толщиной стенки δ, то естьThe nozzle for heat-mass transfer processes consists of coaxially mounted and one inside the other at a distance from each other an external rotation body made in the form of a hollow cylinder 1 with an inner diameter d and an inner rotation body formed by a twisted wire spring 2 with an outer diameter D B . The hollow cylinder 1 and the twisted wire spring 2 are rigidly connected to each other in the upper part using a one-piece, for example, rivet 3 (shown in the figure, welding or soldering) or a detachable (for example, screw with nut) connection. The lower turn 4 of the
DH=d+2δ,D H = d + 2δ,
при этом жесткость витой проволочной пружины определяется из выражения (1).the stiffness of the twisted wire spring is determined from the expression (1).
Насадка для тепло-массообменных процессов работает следующим образом. Насадку укладывают упорядоченно вертикально в ряды в массообменном аппарате, а так как нижний виток винтовой проволочной пружины 4 выполнен горизонтальным, то каждая насадка устанавливается в ряды без перекоса, что увеличивает число насадок по сечению и высоте аппарата. Сверху, на насадку подают поток жидкости, а снизу газ (пар). Оба потока - жидкий и газовый на поверхностях витой проволочной пружины 2 и полого цилиндра 1 взаимодействуют друг с другом с образование поверхности контакта фаз, на которой осуществляются тепло-массообменные процессы. Эти поверхности тем больше, чем больше наружный диаметр витка DB витой проволочной пружины 2 приближается к внутренней поверхности полого цилиндра 1 с диаметром d. Но диаметр d должен быть больше DB, чтобы боковая внутренняя поверхность полого цилиндра 1 не касалась наружной поверхности витков проволочной пружины 2. В этом случае полый цилиндр 1 имеет возможность свободно колебаться относительно проволочной пружины 2. Резонансный автоколебательный процесс полого цилиндра 1 на жестко закрепленной внутри него витой проволочной пружине 2 обеспечивается связью между физическими параметрами газа (пара), проволочной пружины 2 и полого цилиндра 1, определяемого из выражения (1).The nozzle for heat and mass transfer processes works as follows. The nozzle is stacked orderly vertically in rows in the mass transfer apparatus, and since the lower turn of the helical wire spring 4 is horizontal, each nozzle is installed in rows without distortion, which increases the number of nozzles along the section and height of the apparatus. From above, a liquid flow is supplied to the nozzle, and gas (steam) from below. Both flows — liquid and gas — on the surfaces of the twisted wire spring 2 and the hollow cylinder 1 interact with each other to form a phase contact surface on which heat and mass transfer processes are carried out. These surfaces are the larger, the larger the outer diameter of the coil D B of the twisted wire spring 2 approaches the inner surface of the hollow cylinder 1 with a diameter d. But the diameter d must be larger than D B so that the lateral inner surface of the hollow cylinder 1 does not touch the outer surface of the turns of the wire spring 2. In this case, the hollow cylinder 1 is able to freely oscillate relative to the wire spring 2. The resonant self-oscillating process of the hollow cylinder 1 is rigidly fixed inside twisted wire spring 2 is provided by the relationship between the physical parameters of the gas (steam), wire spring 2 and the hollow cylinder 1, determined from the expression (1).
Известно, что в полом цилиндре частота собственных колебаний газа (пара) описывается формулойIt is known that in a hollow cylinder the natural frequency of gas (vapor) is described by the formula
где ν - частота колебаний, 1/с (Гц),where ν is the oscillation frequency, 1 / s (Hz),
с - скорость звука в газе (паре), м/с,s is the speed of sound in gas (steam), m / s,
h - высота полого цилиндра (Яворский В.М, Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. - с. 510).h - the height of the hollow cylinder (Yavorsky V.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics for Engineers and University Students. - M.: State Publishing House of Physical and Mathematical Literature, 1963. - p. 510).
Частота колебаний физического маятника, состоящего из витой цилиндрической пружины с подвешенной на ней массой, определяется формулойThe oscillation frequency of a physical pendulum, consisting of a coiled coil spring with a mass suspended from it, is determined by the formula
где νM - частота колебаний физического маятника, 1/с (Гц),where ν M is the oscillation frequency of the physical pendulum, 1 / s (Hz),
α - жесткость витой проволочной пружины, Н/м,α is the stiffness of the twisted wire spring, N / m,
m - масса на пружине, кг (Яворский В.М, Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. - с. 510).m - spring mass, kg (Yavorsky V.M., Detlaf A.A. Physics handbook for engineers and university students. - M.: State Publishing House of Physics and Mathematics, 1963. - p. 510).
Приравнивая правые части формул (2) и (3), после алгебраических преобразований получаем выражение (1), обеспечивающего равенство частот колебаний газа (пара) в полом цилиндре 1 и витой цилиндрической пружине 2.Equating the right-hand sides of formulas (2) and (3), after algebraic transformations, we obtain expression (1), which ensures equal frequencies of gas (vapor) oscillations in the hollow cylinder 1 and the coil spring 2.
Пример 1. Пусть масса полого цилиндра 1 m=0,075 кг, скорость звука воздуха, очищаемого в абсорбционной колонне с предлагаемой насадкой с=330 м/с, а высота полого цилиндра 1 h=0,05 м.Example 1. Let the mass of the hollow cylinder 1 m = 0.075 kg, the speed of sound of the air being cleaned in the absorption column with the proposed nozzle c = 330 m / s, and the height of the hollow cylinder 1 h = 0.05 m.
По выражению (1)By expression (1)
Тогда частота колебаний воздуха внутри полого цилиндра 1 согласно уравнению (2) составитThen the oscillation frequency of the air inside the hollow cylinder 1 according to equation (2) will be
а частота колебаний массы полого цилиндра, как физического маятника, согласно уравнению (3) составитand the oscillation frequency of the mass of the hollow cylinder, as a physical pendulum, according to equation (3) will be
то есть выражение (1) для жесткости витой цилиндрической пружины 2 обеспечивает резонансный режим колебаний полого цилиндра 1 с высокой амплитудой и частотой поверхности.that is, expression (1) for the stiffness of the coil spring 2 provides a resonant mode of oscillation of the hollow cylinder 1 with high amplitude and surface frequency.
Пример 2. Сравним объемы предлагаемой конструкции насадки для тепло-массообменных процессов с конструкцией насадки по прототипу. Выбираем в качестве полого цилиндра 1 кольцо Рашига 50×50×2 мм, то есть полый цилиндр, у которого высота равна h=0,05 м, наружный диаметр равен D=0,05 м, толщина стенки равна δ=0,002 м.Example 2. Compare the volume of the proposed design of the nozzle for heat and mass transfer processes with the design of the nozzle of the prototype. We choose a Rashig ring 50 × 50 × 2 mm as a hollow cylinder 1, that is, a hollow cylinder with a height of h = 0.05 m, an outer diameter of D = 0.05 m, and a wall thickness of δ = 0.002 m.
Тогда суммарная площадь внутренней и внешней поверхности полого цилиндра 1, на которых осуществляются тепло-массообменные процессы, описывается формулойThen the total area of the inner and outer surfaces of the hollow cylinder 1, on which heat and mass transfer processes are carried out, is described by the formula
S1=π⋅(2⋅D-δ)⋅h=3,14⋅(2⋅0,05-0,002)⋅0,05=1,54⋅10-2 м2.S 1 = π⋅ (2⋅D-δ) ⋅h = 3.14⋅ (2⋅0.05-0.002) ⋅0.05 = 1.54⋅10 -2 m 2 .
Общая высота, с учетом высоты самого полого цилиндра 1 и высоты нижнего витка 4 проволочной пружины 2 под нижним торцом полого цилиндра Δh=0,009 м (это величина из примера в тексте прототипа), будет определяться в видеThe total height, taking into account the height of the hollow cylinder 1 and the height of the lower turn 4 of the wire spring 2 under the lower end of the hollow cylinder Δh = 0.009 m (this is the value from the example in the prototype text), will be determined as
H=h+Δh=0,05+0,009=5,9⋅10-2 м.H = h + Δh = 0.05 + 0.009 = 5.9⋅10 -2 m.
Так как толщина проволоки dn, из которой сделана проволочная пружина 2, и зазор между витками равныSince the thickness of the wire d n from which the wire spring 2 is made, and the gap between the turns are equal
dn=δn=3⋅10-3 м,d n = δ n = 3⋅10 -3 m,
то, принимая диаметр витка проволочной пружины на 0,004 м меньше внутреннего диаметра полого цилиндра 1, получаем формулу для этого внешнего диаметра виткаthen, taking the diameter of the coil of the wire spring to 0.004 m less than the inner diameter of the hollow cylinder 1, we obtain the formula for this outer diameter of the coil
DB=D-2⋅δ-0,004=0,05-2⋅0,002-0,004=4,2⋅10-2 м.D B = D-2⋅δ-0.004 = 0.05-2⋅0.002-0.004 = 4.2⋅10 -2 m.
Число витков проволочной цилиндрической пружины 2, образованных ею на высоте Н, будет равнаThe number of turns of a wire coil spring 2 formed by it at a height H will be equal to
Тогда длина проволоки цилиндрической пружины 2 равнаThen the length of the wire of the coil spring 2 is equal to
ln=π⋅(DB-dn)⋅nB=3,14⋅(0,042-0,003)⋅10=1,225 м,l n = π⋅ (D B -d n ) ⋅n B = 3.14⋅ (0.042-0.003) ⋅10 = 1.225 m,
а площадь боковой поверхности, на которой осуществляются тепло-массообменные процессы, равнаand the area of the side surface on which the heat-mass transfer processes are carried out is equal to
S2=π⋅dn⋅ln=3,14⋅0,003⋅1,225=1,15⋅10-2 м2.S 2 = π⋅d n ⋅l n = 3.14⋅0.003⋅1.225 = 1.15⋅10 -2 m 2 .
Общая площадь поверхности полого цилиндра 1 и проволоки цилиндрической пружины 2, на которых осуществляются тепло-массообменные процессы,The total surface area of the hollow cylinder 1 and the wire of the coil spring 2, on which heat and mass transfer processes are carried out,
S=S1+S2=(1,54+1,15)⋅10-2=2,69⋅10-2 м2.S = S 1 + S 2 = (1.54 + 1.15) ⋅10 -2 = 2.69⋅10 -2 m 2 .
Объем, занимаемый предлагаемой насадкой V, включает наружный объем кольца Рашига плюс объем, занимаемый нижним витком 4 проволочной пружины с высотой, равной Δh=0,9 см (этот размер взят из примера, приведенного в прототипе), то естьThe volume occupied by the proposed nozzle V includes the external volume of the Raschig ring plus the volume occupied by the lower turn 4 of the wire spring with a height equal to Δh = 0.9 cm (this size is taken from the example shown in the prototype), i.e.
Удельная поверхность предлагаемой насадки равнаThe specific surface of the proposed nozzle is equal to
Общая площадь боковых поверхностей полого цилиндра 1 и проволочной цилиндрической пружины 2 приведены в примере, описывающем насадку для тепло-массообменных процессов, которая выбрана за прототип, и равнаThe total area of the lateral surfaces of the hollow cylinder 1 and the coil spring 2 is shown in the example that describes the nozzle for heat and mass transfer processes, which is selected as the prototype, and is equal to
SII=SП1+SП2=(3,20+2,89)⋅10-2=6,09⋅10-2 м2.S II = S P1 + S P2 = (3.20 + 2.89) ⋅10 -2 = 6.09⋅10 -2 m 2 .
Рассчитаем объем, занимаемой насадкой, выбранной за прототип. Ее высота также приводится в примере и составляет НП=0,11 м. Площадь сечения можно рассчитать по формулеWe calculate the volume occupied by the nozzle selected for the prototype. Its height is also given in the example and is N P = 0.11 m. The cross-sectional area can be calculated by the formula
Тогда объем, занимаемый одной насадной и выбранной за прототип, составляетThen the volume occupied by one mounted and selected for the prototype is
VII=НII⋅FII=0,11⋅3,42⋅10-3=3,76⋅10-4 м3,V II = H II ⋅F II = 0.11⋅3.42⋅10 -3 = 3.76⋅10 -4 m 3 ,
а удельная поверхность-and specific surface
Сравнение удельных поверхностей предлагаемой насадки σ=232 м2/м3 и насадки, выбранной за прототип σП=162 м2/м3, показывает, что предлагаемая насадка для тепло-массобменных процессов имеет на 43% этот параметр больше, чем у прототипа.A comparison of the specific surfaces of the proposed nozzle σ = 232 m 2 / m 3 and the nozzle selected for the prototype σ P = 162 m 2 / m 3 shows that the proposed nozzle for heat and mass transfer processes has 43% more this parameter than the prototype .
Таким образом, предлагаемая конструкция насадки для тепло-массообменных процессов обеспечивает при условии жесткости витой цилиндрической пружины 2, соответствующего выражению (1), резонансный режим колебаний пустотелого цилиндра 2 с газом (паром), движущимся внутри колонны, а установка нижнего витка проволочной пружины 2 горизонтальным с наружным диаметром, равным наружному диаметру полого цилиндра и его расположением под нижним торцом полого цилиндра 1 позволяет уменьшить объем, занимаемый каждой насадкой, а, значит увеличить число насадок, устанавливаемых упорядоченного в ряды по сечению аппарата и по его высоте, существенно увеличить поверхность, на которой осуществляются тепло-массообменные процессы, что, в свою очередь, позволяет повысить производительность этих процессов.Thus, the proposed nozzle design for heat and mass transfer processes provides, subject to stiffness of the coil spring 2, corresponding to expression (1), the resonant vibration mode of the hollow cylinder 2 with gas (steam) moving inside the column, and the installation of the lower coil of wire spring 2 horizontal with an outer diameter equal to the outer diameter of the hollow cylinder and its location under the lower end of the hollow cylinder 1 can reduce the volume occupied by each nozzle, and, therefore, increase the number by Adok installed in orderly rows in the cross section of the device and its height, to significantly increase the surface on which are made of heat-mass-exchange processes, which, in turn, improves the performance of these processes.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016129360U RU167780U1 (en) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016129360U RU167780U1 (en) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU167780U1 true RU167780U1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58451739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016129360U RU167780U1 (en) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU167780U1 (en) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU195485U1 (en) * | 2019-07-18 | 2020-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Nozzle for mass transfer processes |
| RU198655U1 (en) * | 2020-04-23 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Packing for heat and mass transfer processes |
| RU200775U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200776U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200777U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200778U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200832U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200835U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200834U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200836U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200863U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU201929U1 (en) * | 2020-04-23 | 2021-01-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Packing for heat and mass transfer processes |
| RU201974U1 (en) * | 2020-06-16 | 2021-01-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU201975U1 (en) * | 2020-06-16 | 2021-01-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU208844U1 (en) * | 2021-07-09 | 2022-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Nozzle for heat and mass transfer processes |
| RU217501U1 (en) * | 2022-12-23 | 2023-04-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | NOZZLE FOR MASS TRANSFER PROCESSES |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2332110A (en) * | 1941-01-02 | 1943-10-19 | Benjamin B Schneider | Packing for fractionating columns |
| SU1152608A1 (en) * | 1984-01-06 | 1985-04-30 | Уфимский Нефтяной Институт | Nozzle for mass transfer column |
| CN1973993A (en) * | 2006-11-16 | 2007-06-06 | 天津大学 | Regular packing of helical cylindrical net |
| RU148732U1 (en) * | 2014-05-19 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES |
| RU148733U1 (en) * | 2014-04-22 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES |
-
2016
- 2016-07-18 RU RU2016129360U patent/RU167780U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2332110A (en) * | 1941-01-02 | 1943-10-19 | Benjamin B Schneider | Packing for fractionating columns |
| SU1152608A1 (en) * | 1984-01-06 | 1985-04-30 | Уфимский Нефтяной Институт | Nozzle for mass transfer column |
| CN1973993A (en) * | 2006-11-16 | 2007-06-06 | 天津大学 | Regular packing of helical cylindrical net |
| RU148733U1 (en) * | 2014-04-22 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES |
| RU148732U1 (en) * | 2014-05-19 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU195485U1 (en) * | 2019-07-18 | 2020-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Nozzle for mass transfer processes |
| RU198655U1 (en) * | 2020-04-23 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Packing for heat and mass transfer processes |
| RU201929U1 (en) * | 2020-04-23 | 2021-01-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Packing for heat and mass transfer processes |
| RU200834U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200777U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200778U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200832U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200835U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200776U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200836U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200863U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU200775U1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU201974U1 (en) * | 2020-06-16 | 2021-01-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU201975U1 (en) * | 2020-06-16 | 2021-01-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes |
| RU208844U1 (en) * | 2021-07-09 | 2022-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Nozzle for heat and mass transfer processes |
| RU217501U1 (en) * | 2022-12-23 | 2023-04-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | NOZZLE FOR MASS TRANSFER PROCESSES |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU167780U1 (en) | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES | |
| RU189422U1 (en) | NOZZLE FOR HEAT AND MASS-EXCHANGE PROCESSES | |
| RU148733U1 (en) | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES | |
| RU148732U1 (en) | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES | |
| RU196444U1 (en) | Nozzle for heat and mass transfer processes | |
| RU160198U1 (en) | NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES | |
| RU150524U1 (en) | MASS TRANSFER | |
| RU208844U1 (en) | Nozzle for heat and mass transfer processes | |
| RU196326U1 (en) | Mass transfer apparatus | |
| RU217501U1 (en) | NOZZLE FOR MASS TRANSFER PROCESSES | |
| RU178079U1 (en) | NOZZLE COLUMN | |
| RU201929U1 (en) | Packing for heat and mass transfer processes | |
| RU198655U1 (en) | Packing for heat and mass transfer processes | |
| RU196323U1 (en) | Nozzle for mass transfer apparatus | |
| RU181419U1 (en) | ABSORBER | |
| RU131311U1 (en) | MASS TRANSFER NOZZLE | |
| RU135532U1 (en) | MOBILE SCRUBBER | |
| RU195485U1 (en) | Nozzle for mass transfer processes | |
| RU174234U1 (en) | Distillation column nozzle element | |
| RU212214U1 (en) | Nozzle for heat and mass transfer apparatus | |
| RU224890U1 (en) | NOZZLE FOR MASS TRANSFER EQUIPMENT | |
| RU163421U1 (en) | ELECTRIC FILTER | |
| RU2457014C2 (en) | Device to change direction of fluid and gas flows | |
| RU200834U1 (en) | Dynamic packing for heat and mass transfer processes | |
| RU196325U1 (en) | Absorber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170330 |