RU1816463C - Тепло-массообменный аппарат - Google Patents

Abstract

Использование: дл  очистки выбросных газов. Сущность изобретени : аппарат состоит из корпуса 1, в котором в горизонтальа ных плоскост х расположены параллельно друг другу контактные элементы в форме балок 2 с посто нным шагом, при этом каждый вышележащий р д контактных элементов сдвинут по отношению к нижележащему на половину шага между балками. Балки 2 выполнены в форме шестиугольных призм, в которых одна пара боковых граней 5 образована параллельными плоскост ми и на них сформированы поперечные канавки 6, расположенные вертикально, а смежные нижние боковые грани 7 расположены под углом к вертикали в пределах 35-80°. Аппарат работает в режиме противотока газа и жидкости. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к аппаратурному оформлению тепло-массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, в частности к колонным аппаратам, используемым при очистке выбросных газов,

Цель изобретени  - увеличение эффективности работы аппарата и расширение диапазона нагрузок по газовой и жидкой фазам за счет формировани  стекающей пленки жидкости в направлении, исключающем перекрытие восход щего газового потока .

Предлагаемый аппарат отличаетс  совокупностью признаков, определ ющих форму балочного контактного элемента, котора  измен ет по сравнению с прототипом характер формировани  стекающей в газовую фазу жидкой пленки. Так, дл  балочных контактных элементов в форме швеллера, используемых в известных аппаратах в газовую фазу жидка  пленка формируетс  в направлении, перекрывающем восход щий поток газа, В предлагаемом аппарате балочные контактные элементы в форме шестиугольной призмы с особенност ми их формы и установки в аппарате согласно изобрете- нию способствуют формированию стекающей в газовую фазу жидкой пленки, в направлении, исключающем перекрытие вос- ход щего потока газа.

На фиг. 1 - обща  схема расположени  балочных контактных элементов в аппарате; на фиг. 2 - общий вид отдельного балочного контактного элемента; на фиг. 3 - поперечное сечение балочного контактного элемента.

Тепло-массообменный аппарат дл  контактировани  жидкости и газа состоит из корпуса 1, в котором расположены балочные контактные элементы 2, установленные в горизонтальных плоскост х с посто нным шагом а, так что между контактными элементами образуетс  промежуток 3. Балочные контактные элементы расположены параллельно друг другу горизонтальными р дами 4, а р ды контактных элементов расположены друг над другом таким образом, что контактные элементы вышележащего р да сдвинуты по отношению контактным элементам нижележащего р да на половину шага а. Две боковые грани 5 балочного контактного элемента 2 выполнены параллельными , а контактные элементы 2 располагаютс  в корпусе 1 таким образом, что плоскости граней 5 оказываютс  вертикальными. На этих гран х 5 сформированы поперечные канавки б, которые как и грани 5, располагаютс  вертикально, а пара смежных нижних боковых граней 7 образует с вертикалью угол а, выбираемый в пределах 35-80 град.

Аппарат работает следующим образом. Очищаемый газ подаетс  в аппарат снизу. Газ проходит в промежутках 3 между балочными контактными элементами 2, поднимаетс  в верхнюю часть аппарата, контактиру  с подаваемой сверху жидкбстью, очищаетс  от загр зн ющих его примесей и в очищенном виде покидает аппарат. Орошение аппарата осуществл етс  на верхний р д 4

0 балочных контактных элементов 2. По верхним смежным гран м 8 балочных контактных элементов 2 орошаема  жидкость по лини м наибольшего ската под действием сил т жести стекает к промежуткам 3 между

5 балочными контактными элементами 2. При высоких нагрузках по газу (скорость газа в .промежутках 3 между балочными контактными элементами 2 превышает скорость начала срыва жидкой пленки) жидкость не

0 поступает в промежуток 3, а растекаетс  вдоль нижней кромки грани 8, но не больше, чем рассто ние между канавками 6. Здесь поток жидкости перераспредел етс  в отдельные струи и по канавкам 6 устремл етс 

5 к низу контактного элемента 2. На выходе из канавок 6 в нижней части струйки жидкости не срываютс  в газовую фазу, а вследствие смачивани  увлекаютс  на нижние грани 7, наклон которых находитс  в пределах 35-80°

0 от вертикали, т.е. выбран таким образом, что струйки, сформированные канавками 6 и перешедшие на грань 7 вследствие эффекта смачивани , не проход т по всей ширине грани 7, и в результате взаимодействи  сил

5 т жести и сил сцеплени  жидкости и твердого тела раскрываютс  в пленку, стекающую в газовую фазу в направлении, как бы разрезающем восход щий газовый поток на отдельные параллельные токи.

0 Нижний предел диапазона наклонов граней 7 определ етс  из услови , что дл  всех углов отклонени  от вертикали, меньших указанного, силы сцеплени  жидкости и твердого тела преобладают над силами

5 т жести. В этом случае стру  жидкости, переход  из канавки 6 на грань 7 проходит по всей грани без отрыва и струйкой стекает с нижнего ребра грани 7 в газовую фазу без формировани  пленки в газовой фазе. Вер0 хний предел указанного диапазона наклонов грани 7 определ етс  из услови , что дл  всех углов отклонени  от вертикали, больших указанного, силы т жести преобладают над силами сцеплени  жидкости и

5 твердого тела. В этом случае сформированна  в канавке 6 стру  жидкости не переходит на грань 7, а срываетс  в газовую фазу в виде струи с верхнего ее ребра. Таким образом выход за пределы указанного диапазона наклонов граней 7 приводит к тому,

что жидкость с балочного контактного элемента 2 стекает в газовую фазу не в виде пленки, а в виде отдельных струй, что снижает поверхность тепло-массообмена, а вместе с ней и общую эффективность работы аппарата.

Сформированна  пленка жидкости может без разрушени  достигать нижележащего р да контактных элементов практически не создава  дополнительного гидравлического сопротивлени  дли прохождени  газового потока. Перекрытие газового потока жидкой пленкой, как это наблюдаетс  в прототипе, полностью исключено. Из сказанного следует , чти тепло-массообменный аппарат с балочными контактными элементами в форме шестигранных призм, выполненными и установленными согласно изобретению, обладают меньшим гидравлическим сопротивлением дл  прохождени  газового потока по сравнению с аппаратом, в котором балочные контактные элементы выполнены в форме швеллеров. Снижение гидравлического сопротивлени  обусловлено прежде всего тем, что шестигранник имеет более обтекаемую форму по сравнению со швеллером и, следовательно, обладает меньшим лобовым ..сопротивление газовому потоку. Эта часть 1 гидравлического сопротивлени  аппарата определена исключительно конструкцией и взаимным расположением контактных элементов . Втора  часть гидравлического сопротивлени  аппарата обусловлена тем, как выбранна  конструкци  организует взаимодействие стекающей жидкости со встречным потоком газа. В прототипе, как было сказано выше, конструкци  контактных элементов приводит к тому, что стекающа  в газовую фазу пленка частично перекрывает поток, что приводит к возникновению дополнительного гидравлического сопротивлени . В за вленном объекте конструкци  контактных элементов обеспечивает стека- ние пленки жидкости таким образом, что перекрытие газового потока пленкой исключено , а следовательно исключена часть гидравлического сопротивлени , обусловленна  перекрытием газового потока. Таким образом , тепло-массообменный аппарат с балочными контактными элементами в форме шестиугольных призм, выполненных и установленных согласно изобретению, обладает существенно меньшим гидравлическим сопротивлением по сравнению с прототипом при одинаковых нагрузках по жидкости и газу. Если же за базу сравнени  вз ть гидравлическое сопротивление аппаратов, то при одном и том же гидравлическом сопротивлении за вленный аппарат обеспечивает большую производительность как по . жидкости, так и по газу.

Характер формировани  жидкой плен- 5 ки, обеспечиваемый в за вленном обьокте, дает ему по сравнению с прототипом преимущество и в интенсивности тепло-массо- обмёна. Стекание пленки с частичным перекрытием газового потока (см. критику

0 прототипа) приводит к тому, что пленка в газовой фазе омываетс  только с одной стороны , где и происходит нормальный тепло- массообмен. С противоположной стороны жидкой пленки образуетс  так называема 

5 застойна  зона, и тепло-массообмен с этой . стороны пленки затруднен, т.е. на пленке, сформированной в.гэзовой фазе по принципу прототипа эффективно работает только половина поверхности. В за вленном обьQ екте стекающа  в газовую фазу жидка  пленка не перекрывает газовый поУок, а раздел ет его на параллельно идущие токи. При этом пленка свободно омываетс  с обе- . их сторон и тепло-массообмен протекает с

5 одинаковой интенсивностью по всей поверхности пленки, что и. обеспечивает относительное увеличение эффективности работы всего аппарата.Дополнительное преимущество предла0 раемого-аппарата известными заключаетс  в его относительно малой чувствительности к перекосам при установке контактных элементов . Этому способствует пара смежных верхних граней 8 балочного контактного

5 элемента и канавки 6, начало которых выходит на верхнюю грань 8. В случае горизонтальной поверхности (см. прототип) небольшие перекосы установки контактных . элементов способствуют стеканию контак0 тирующей с газом жидкости к одному краю аппарата, что дает неравномерность работы , снижает общую эффективность и ограничивает габариты конструкции. 8 предлагаемом аппарате наклон граней 8 и

5 выход начала канавок 6 на эти грани ограничивает в случае перекосов длину стекани  рассто нием между канавками. Это увеличивает равномерность работы и разрешает использование контактных элементов в ап0 паратах повышенных габаритов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тепло-маесобменный аппарат дл  кон- 5 тактировани  жидкости и газа, содержащий корпус с контактными элементами, выполненными в виде балок, которые расположены параллельно друг другу горизонтальными р дами с посто нным шагом, а р ды контактных элементов расположены друг над другом таким образом, что каждый вышележащий р д

   сдвинут по отношению к нижележащему на половину шага между балками, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  эффективности работы аппарата и расширени  диапазона нагрузок по газовой и жидкой фазам за счет формировани  стекающей пленки жидкости в направлении, исключающем перекрытие восход щего

   газового потока, балки выполнены в форме шестиугольных призм, в которых одна пара противоположных боковых граней образована параллельными плоскост ми и на них выполнены поперечные канавки, расположенные вертикально, а смежные нижние боковые грани расположены под углом к вертикали в пределах 35-80°,