RU1787500C - Тепломассообменный аппарат - Google Patents

Description

ходу газа уменьшают скорость циркул ции жидкости, что также ухудшает масообмен- ный процесс и приводит к зарастанию днища .

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности тепломассообмена при сохранении энергозатрат и повышение стабильности работы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в тепломассообменном аппарате, включающем корпус со штуцерами дл  ввода и вывода жидкости и газа, установленные попарно и дел щие аппарат на камеры верхние и нижние вертикальные перегородки, соединенные с ними наклонные перегородки с бортовинами, образующие размещенные на повышающихс  по ходу газа уровн х пр моугольные каналы дл  прохода взаимодействующих фаз,причем верхние вертикальные перегородки выполнены с горизонтальной щелью, установленной с возможностью регулировани  поперечного сечени  и расположенной над основанием канала ниже уровн  верхнего торца последующей по ходу газа нижней вертикальной перегородки, согласно изобретению отношение длины канала к его высоте составл ет 2,3 - 2,5, а отношение его ширины к высоте 3,3 - 3,7, причем нижние вертикальные перегородки смещены относительно верхней вертикальной перегородки в сторону предыдущей камеры по ходу движени  фаз на 0,3 - 0,5 высоты контактного канала дл  прохода взаимодействующих фаз, а верхн   кромка нижней образующей канала дл  прохода взаимодействующих фаз выполнена на уровне верхней кромки верхней образующей этого канала, и, кроме того, днище аппарата выполнено наклонным под углом, равным углу превышени  каналов дл  прохода взаимодействующих фаз.

Выполнение канала в соотношении его длины к высоте 2,3 - 2,5 и его ширины к высоте 3,3 - 3,7 обеспечивает повышение эффективности тепломассообмеча при сохранении энергозатрат, т.к. создаютс  услови  образовани  потока высокой степени турбулентности при минимальных энергозатратах , благодар  достижению рациональной аэродинамики движени  потока. Повышению турбулетности потока способствует возникновение (образование) в нем открывных зон и завихрений. В конструкции контактного узла турбулизаци  потока достигаетс  за счет образовани  отрывной зоны под верхней наклонной перегородкой и парных вихрей, образующихс  в канале. Движение потока в област х завихрений носит резко выраженный неустановившийс 

пульсирующий характер, что существенно повышает его турбулизацию.

Выполнение нижних вертикальных перегородок со смещением относительно верхней вертикальной перегородки на величину 0,3 - 0,5 высоты канала дл  прохода взаимодействующих фаз обеспечивает повышение стабильности работы, благодар  увеличению допустимого диапазона ко0 лебани  уровн  жидкости с низкой стороны из-за снижени  отметки нижней кромки входного в канал отверсти , от которой зависит количество захватываемой газом жидкости и котора  определ ет границу

5 эффективного захвата жидкости газом в канал , равную 1 (см.таблицу 3).

Выполнение верхней кромки образующей канала дл  прохода взаимодействующих фаз на уровне верхней кромки верхней

0 образующей этого канала также обеспечивает повышение стабильности работы аппарата благодар  увеличению допустимого повышени  верхнего уровн  жидкости из-зг предотвращени  перелива жидкости в ка5 нал и возможного его захлебывани .

Выполнение днища аппарата наклонным под углом, равным углу превышени  каналов дл  прохода взаимодействующих фаз обеспечивает предотвращение оседа0 ни  шлама, благодар  организации соответствующей скорости движени  шлама к выходному отверстию и обеспечению равномерной циркул ции жидкости вокруг нижней вертикальной перегородки каждого

5 отсека.

На фиг.1 схематически изображен за вл емый тепломасообменный аппарат и разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2.

0Аппарат содержит корпус 1. штуцер выхода газа, верхнюю 3 и нижнюю 4 наклонные перегородки, верхнюю вертикальную перегородку 5, контактный канал дл  прохода взаимодействующих фаз 6. нижние

5 вертикальные перегородки 7. камеру очи щенного газа 8, штуцер входа газа 9, в -:од- ную камеру 10, штуцер выхода шлама 11. отверсти  дл  прохода жидкости и шламл 12, наклонное днище 13 и штуцер ввода

0 жидкости 14, подвижную заслонку 15. щель 16 в верхней вертикальной перегородке 5. бортовины 17 канала 6. Аппарат работает следующим образом. Газ поступает через штуцер входа газа 9 корпуса 1 и проход 

5 через каналы 6 дл  прохода взаимодействующих фаз из камеры 10 в каждую последующую камеру 8, покидает корпус 1 череа штуцер выхода газа 2. Перед поступлением в канал дл  прохода взаимодействующих фаз 6 газ соприкасаетс  с поверхностью

жидкости, заполненной до определенного уровн  в корпусе 1 и перекрывающей часть входного отверсти  в канал дл  прохода взаимодействующих фаз 6, силовой газожидкостного трени  захватывает (сдирает) некоторое количество жидкости и проход  в канале дл  прохода взаимодействующих фаз б с высокой скоростью дробит жидкость в капли и пену, создава  услови  эффективного взаимодействи  контактирующих фаз. Образующиес  в канале дл  прохода взаимодействующих фаз 6 отрывные зоны и пар- ные вихри способствуют активной турбулизации газожидкостного потока и соответственно протеканию активного теплр- массообменного процесса. Жидкость подают через штуцер ввода жидкости 14. Перетека  из камеры в камеру 8 через отверсти  12 с одновременной циркул цией вокруг нижних вертикальных перегородок 7, жидкость в виде шлама выводитс  через штуцер 11, высота которого обеспечивает необходимый уровень жидкости во входной камере 10. Жидкость подают в количестве, обеспечивающем улавливание активной составл ющей газа с учетом возможных процессов испарени  и конденсации.

Превышение ступеней каналов равно по величине сопротивлению предыдущего канала ДРк, деленному на удельный вес жидкости РЖ- Этим обеспечиваетс  необходимый уровень жидкости во входном отверстии последующего канала.

Смещение нижних вертикальных перегородок 7 относительно верхних вертикальных перегородок 5 в сторону предыдущей по ходу движени  газа камеры 8 допускает колебани  уровн  жидкости без нарушени  режима работы, а верхн   кромка нижней наклонной перегородки 4, выполненна  на уровне верхней кромки верхней наклонной перегородки 3, предотвращает переливание жидкой фазы в канал дл  прохода взаимодействующих фаз 6 при колебани х верхнего уровн  жидкости.

Благодар  наклонному днищу высота сло  жидкости от канала дл  прохода взаимодействующих фаз 6 до днища 13 одинакова , что определ ет посто нную скорость циркул ции жидкости вокруг нижних вертикальных перегородок 7, котора  обеспечивает приток свежей жидкой фазы дл  контакта с газом и предотвращение оседани  шлама на днище 13. Этим обеспечиваетс  стабильный процесс масообмена и эксплуатации аппарата.

В таблице 1 представлены результаты замеров зависимости коэффициента местного сопротивлени  канала дл  прохода

взаимодействующих фаз Ј и эффективности массообмена ц от соотношени  длины этого канала к его высоте т- , а в таблице 2 - от

соотношени  ширины этого канала к его высоте т-. В табл.3 представлено вли ние величины смещени  Z нижней вертикальной перегородки 7 относительно верхней вертикальной перегородки 5 и изменени  уровн  жидкости К на количество захватываемой газом жидкости m уд. (удельное количество) Из табл.1 видно, что в пределах соотношени  l/h от 2/3 до 2,5 изменени . Ј незначительно и по абсолютной величине минимально. Из таблицы 2 видно, что в пределах соотношени  b/h 3,3 - 3,7 значение Ј измен етс  незначительно и также минимально по абсолютной величине.

Выполнение канала дл  прохода взаимодействующих фаз с геометрическими параметрами указанных соотношений позволит снизить его сопротивление и соответственно уменьшить энергозатраты на

проведение тепломассообменного процесса .

Изтабл.З видно, что при смещении нижней вертикальной перегородки относительно верхней вертикальной перегородки на

величину, равную 0,3 - 0,5 высоты канала дл  прохода взаимодействующих фаз, диапазон колебани  уровн  жидкости, при котором достигаетс  эффективный тепломассообмен, т.е. захват газом удельного количества жидкости, превышающего единицу, увеличиваетс .

Изобретение обладает по сравнению с прототипом следующими преимуществами:

- повышение эффективности массооб- мена без увеличени  энергозатрат;

- стабильность режима работы;

- упрощение эксплуатации.

Применение аппарата в качестве абсорбционной ступени сернокислого производства при непосредственном контакте олеума с газами ЗОз обеспечивает экономический эффект в размере 45 тыс. руб/год за счет увеличени  производства серной кислоты и снижении капитальных и эксплуатационных затрат.

Claims (4)

1. Формула изобретени  1. Тепломасообменный аппарат, содержащий корпус, частично заполненный жидкостью , со штуцерами дл  ввода и вывода

   жидкости и газа и днищем, разделенный на камеры установленными попарно верхними

   и нижними вертикальными перегородками и соединенными с ними наклонными перегородками , имеющими бортовины и размещенными с образованием на повышающихс  по ходу газа уровн х пр моугольных кон- тактных каналов, при этом верхние вертикальные перегородки выполнены с горизонтальной щелью и с возможностью регулировани  ее поперечного сечени , щель расположена над основанием канала ниже уровн  верхнего торца последующей по ходу газа нижней вертикальной перегородки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности тепломассобме- на при сохранении энергозатрат и увеличени  стабильности работы, отношение длины каждого контактного канала к высоте составл ет 2,3 - 2,5, отношение ширины кана- ла к высоте - 3,3 - 3,7, а нижние вертикальные перегородки каждой после0

   5

   дующей камеры смещены относительно верхней вертикальной перегородки в сторону предыдущей по ходу газа камеры.
2. 2. Аппарат по п.1, отличающийс  тем, что величина смещени  нижней перегородки относительно верхней составл ет 0,3 - 0,5 высоты контактного канала.
3. 3. Аппарат по п.1,отличающийс  тем, что верхн   кромка нижней наклонной перегородки контактного канала выполнена на уровне верхней кромки верхней наклонной перегородки этого канала.
4. 4. Аппарат по п.1,отличающийс  тем, что, с целью предотвращени  оседани  шлама, днище аппарата выполнено наклонным под углом, равным углу превышени  контактных каналов.

   Таблица

   Результаты замеров зависимости коэффициента местного сопротивлени  ; и эффективности массообмена tj от соотношени  l/h

   при л - 0113. ч - 30° : b/h-3.7.. Д Р 0.95 кПэ

   Результаты замеров зависимости коэффициента местного сопротивлени  | и эффективности мэссообменэ rj от соотношенииЬ/h

   при А -0113. «-30°: l/h -2.3 : ДР« 1.2 кПа

   где л - коэффициент шероховатости ;

   с -угол наклона канала. : Ь- ширина, м h - высота, м

   | прив приведенный коэффициент сопротивлени  канала:

   rj коэффициент эффективности масссбмена. %

   Л Р« -гидраеличесоке сопротивление контактного канала.кПа

   ТаблицаЗ

   Вли ние величины смещени  нижней вертикальной перегородки относительно верхней вертикальной перегородки Z на количество захватываемой газом жидкости ( удельное количество гпуд) при снижении ее уровн  относительно к высоте входного в канал отверсти .

   Таблица2

   0/ рыЈ#а  30#& 2 А

   J

   I

   фиг. 2

   А-А