RU1810101C - Насадка дл тепло- и массообменных процессов - Google Patents

Abstract

Применение: дл  тепло- и массообмен- ных процессов. Сущность изобретени : насадка выполнена в виде осесимметричного полого тела, имеющего отверсти , перемычки которых вдавлены внутрь с зазором между ними. Полое тело имеет форму усеченного конуса, перемычки в своем поперечном сечении имеют форму локона Аньези, описываемую уравнением. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к контактным устройствам дл  осуществлени  тепло- и массообменных процессов в химической технологии, нефтехимии, газовой, пищевой, медицинской промышленности, а также в теплоэнергетике.

Цель изобретени  - повышение коэффициента массоотдачи за счет увеличени  поперечного перемешивани  при одновременном снижении гидравлического сопротивлени ;

Дл  решени  поставленной задачи предлагаетс  у насадки, выполненной в виде осесимметричного полого тела, имеющего отверсти , в полом теле, имеющем форму усеченного конуса, перемычки выполн ть так, чтобы в своем поперечном сечении они имели форму локона Аньези, описываемую .уравнением вида:

у а3/(а2 + х2),

где х, у - текущие значени : величина диаОз метра круглой части локона Аньези а - - ;

Da - зазор между вдавленными перегородками , величина которого описываетс  выражением

Оз 02-5,

где Da-диаметр вершины конуса, а величина S находитс  в пределах 10-20 мм.

Высота усеченного пр мого конуса определ етс  из соотношени 

H(Di-Da).A,

где Н - высота конуса;

DI - диаметр основани  конуса: А - коэффициент, равный 0,5-Ю,8. Угол наклона конической поверхности

к горизонтальной плоскости составл ет

40+70°.

in

С

00

о о

Высота вдавленных внутрь перемычек составл ет величину h В Н, где В - коэффициент , равный 0,24+0,5, а их длина равна L Оз К, где К - коэффициент, равный 0,8-1,2.

Выполнение полого тела в форме усеченного пр мого конуса, у которого симметрично вдавленные внутрь перемычки в своем поперечном сечении имеют форму локона Аньези, описываемую в формуле предполагаемого изобретени , позвол ет увеличить поперечное перемешивание за счет турбулизации материальных потоков, а значит и коэффициента массоотдачи в среднем на 8-14% при одновременном снижении гидравлического сопротивлени  на по сравнению с прототипом при сопоставимых услови х.

Выполнение высоты усеченного конуса в за вленных пределах позвол ет дополнительно увеличить коэффициент массоотдачи в среднем на 8%. При этом только в за вленном диапазоне значений коэффициента массоотдачи при одновременном снижении гидравлического сопротивлени , Последнее объ сн етс  достигаемым в этом диапазоне соотношений коэффициента А эффектом преимущественной еамоориентации элементов насадки при загрузке внав ал. В свою очередь , така  открыта  ориентаци  насадки навстречу контактирующим потокам позвол ет улучшить услови  обтекани  всей внутренней поверхности, что дополнительно увеличивает поверхность контакта и тем самым коэффициент массоотдачи.

Пределы значений величины А по сн ютс  следующим образом. При А 0,5 - отрицательный эффект увеличени  гидравлического сопротивлени  преобладает над небольшим увеличением .коэффициента массоотдачи. При А 0,8 - снижаетс  эффект самоориентации насадки, что резко увеличивает гидравлическое сопротивление при одновременном ухудшении условий дл  смывани  контактирующими потоками всей внутренней поверхности насадки.

Выполнение угла ее наклона конической поверхности насадки к горизонтальной плоскости в пределах (40-70° позвол ет дополнительно увеличить коэффициент массоотдачи на 7-42% по сравнению с прототипом за счет увеличени  удельной поверхности , Наибольший рост удельной поверхности имеет место при величине угла наклона 40Ь. Но при угле наклона «менее 40° резко возрастает лобовое гидравлическое сопротивление насадки. При угле наклона а более 70° снижаетс  кратность обновлени  поверхности контакта двух взаимодействующих фаз, а значит эффективность массообмена.

Выполнение высоты вдавленных внутрь перемычек, равной h В Н, где В - коэффициент , равный 0,24-0,5, позвол ет обеспечить интенсивное поперечное перемешивание потоков. При В 0,24 эффект увеличени  коэффициента массоотдачи дл  жидкой фазы заметно падает. При .величине В 0,5

недопустимо возрастает гидраЁлическое сопротивление насадки.

Выполнение длины вдавленных внутрь перемычек, равной L Оз К, где К - коэффициент , равный 0,8--1,2, также позвол ет

обеспечить интенсивное поперечное перемешивание потоков. При К 0,8 технологически невозможно выполнить за вл емую форму вдавленных внутрь перемычек (локон Аньези). При К 1,2 снижаетс  механичеекай прочность насадки.

Перечисленные отличи  позвол ют сделать вывод о соответствии за вленного технического решени  критерию новизны, Признаки, отличающие за вл емое техническое решение от прототипа, не вы влены в других технических решени х при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают за вл емому решению соответствие критерию существенные отличи .

На фиг. 1 показан общий вид за вл емой насадки; на фиг. 2 - вид сверху на насадку; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг, 4 - в увеличенном масштабе перемычка , поперечное сечение; на фиг. 5 - насадка с отбортовкой у основани  конуса,

Насадка представл ет собой кольцевое полое тело в форме усеченного пр мого конуса 1 с окнами 2, перемычки которых 3

вдавлены внутрь конуса 1, основани  конуса 4 и его вершины 5 (см, фиг. 1). Перемычки 3 в своем поперечном сечении имеют форму локона Аньези (см. фиг. 4). Между собой перемычки 3 образуют зазор. Насадка моЖет выполн тьс  с отбортовкой 6 в своей нижней части (см..фиг. 5), что увеличивает ее прочность. Насадку изготовл ют методом штамповки из металлического листа.

Основные типоразмеры предлагаемой

насадки, изготовленной из металлического листа толщиной 0,7-1 мм, приведены в табл.1.

Насадка работает следующим образом. Элементы насадки загружают в абсорбционный аппарат внавал. Жидкость на насадку поступает сверху, газова  фаза попадает в аппарат снизу через штуцер. Насадка при загрузке в аппарат преимущественно ложитс  плашм  за счет конической формы

насадки 1, конструкции насадки, перемычки 3 которой имеют форму локона Аньези, а также за вленного соотношени  размеров. Така  особенность насадки позвол ет увеличивать поперечное перемешивание, в ре- зультате чего возрастает эффективность процессов массо- и теплообмена. Гидравлическое сопротивление при этом снижаетс , а пропускна  способность возрастает.

Л р и м е р. Подвергалась испытани м насадка со следующими размерами: DI 80 мм, Da 60 мм; Н 15 мм; h 7 мм; Оз 40 мм; мм; S 20 мм; L 45 мм; а 20 мм; «. 56°. Насадку загружали в колонну диаметром 400 мм и высотой 1000 мм. При загрузке в аппарат внавал насадка преимуществен но (76%) ложитс  плашм . В системе воздух - вода гидравлическое сопротивление снижаетс  в среднем на 24% по сравнению с прототипом при нагрузках по газу, соответ- ствующих линейным скорост м потока 1+4 м/с. Расход жидкости при этом составл ет литров/ч.

Сравнение характеристик за вл емой насадки ГИАП других размеров с прототи- пом при одинаковых нагрузках приведено в табл.2.

Как видно из табл. 2, эффективность массообмена при использовании предлагаемой насадки возрастает на 9-14%-при од- новременном снижении гидравлического Сопротивлени .

Вли ние высоты насадки, пропорциональной в еличине коэффициента А, на эффективность процесса массообмена иллюстрируетс  данными, приведенными в табл. 3.

Как видно, при величине коэффициента А 0,5 гидравлическое сопротивление возрастает на 20%, коэффициент массоотдачи а практически не увеличиваетс . При величине А 0,8 гидравлическое сопротивление резко возрастает, а коэффициент массоотдачи падает. Таким образом, за вленные пределы величины коэффициента А  вл ют- с  оптимальными.

Вли ние высоты перемычек насадки, пропорциональной величине коэффициента

5

10 15 0

5 -

0

5

0 5

0

В на эффективность процесса массообмена иллюстрируетс  данными, приведенными в табл. 4.

Как видно, при величине коэффициента В 0,24 коэффициент массоотдачи падает. При величине коэффициента В 0,5 отмечаетс  некоторое падение коэффициента массоотдачи при одновременном росте гидравлического сопротивлени .

Claims (4)

1. Насадка дл  тепло- и массообменных процессов, выполненна  в виде осесиммет- ричного полого тела, имеющего отверсти , перемычки которых вдавлены внутрь с зазором между ними, отличающа с  тем, что, с целью повышени  коэффициента массоотдачи контактирующих веществ за счет увеличени  поперечного перемешивани  при одновременном снижении гидравлического сопротивлени , полое тело имеет форму усеченного конуса, перемычки в своем поперечном сечении имеют форму локона Аньези, описываемую уравнением вида

у а3/(а2 + х2),

где х, у - текущие .значени ; а - величина диаметра круглой части локона Аньези, равна  а Оз/2; Оз - зазор между вдавленными перегородками, равный Оз D2 - S, где D2 - диаметр вершины конуса, а величина S находитс  в пределах от 10 до 20 мм.

2. Насадка по п. 1, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что высота усеченного конуса определ етс  из соотношени : Н (Di - D2)A, где Н

- высота конуса; DI и 02 - диаметры основани  и вершины конуса соответственно; А

- коэффициент, равный 0,5-0,8.

3. Насадка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а-   с   тем, что угол наклона конической поверхности к горизонтальной плоскости составл ет а 40-70°.

4. Насадка по пп. 1-3, отличающа - с   тем, что высота вдавленных внутрь перемычек составл ет величину h В Н, где В

- коэффициент, равный 0.24-0,5, а их длина равна величине L Оз К, где К - коэффициент , равный 0,8-1,2.

Т а б л и ц а 1

Таблица2

4kn.i

ТаблицаЗ

Таблица4

« мммммм

If If

Ю1СП81

Фи. 4

#W