RU2114693C1

RU2114693C1 - Multilayer wire packing for heat-mass-transfer apparatuses and method of its manufacture

Info

Publication number: RU2114693C1
Application number: RU93007455A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Выборнов; Ю.Н. Лебедев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "ВНИИнефтемаш"; Выборнов Вячеслав Георгиевич
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1998-07-10

Abstract

FIELD: manufacture of chemical and oil machinery; internal components of heat-mass-transfer apparatuses for bringing phases in contact and separation of dropping liquid from light phase and also trapping of dropping liquid and coagulation of mists in gas-liquid separators. SUBSTANCE: packing has parallel string and members for fixing string ends. Novelty consists in that members for string fixing are made in the form of perforated plates or screen limiting zone of contact and phase separation from top and bottom, and strings are made in the form of flexible rods whose ends are bent. Plates are fixed at maximum distance by means of spacer stops. The method for manufacture of offered packing is distinguished by the fact that rods are installed into coinciding holes of plates with their subsequent moving apart and installation of spacer stops. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению и может быть использовано в качестве внутреннего устройства тепломассообменных аппаратах (дистиляционные колонны, абсорберы, экстракторы и др.) для осуществления контакта фаз и сепарации капельной жидкости из легкой фазы, а также улавливания капельной жидкости и коагуляции туманов в газожидкостных сепараторах. The invention relates to chemical and petroleum engineering and can be used as an internal device for heat and mass transfer apparatuses (distillation columns, absorbers, extractors, etc.) for phase contact and separation of the droplet liquid from the light phase, as well as for the capture of droplet liquid and coagulation of fogs in gas-liquid separators.

Известны многослойная насадка для тепломассообменных аппаратов, содержащая многослойные нитчатые пакеты с нитями в каждом слое, расположенными параллельно одна другой, и способ изготовления многослойной нитчатой насадки, заключающийся в многократной навивке нити с применением дистанционных прокладок между слоями. Known multilayer nozzle for heat and mass transfer apparatus, containing multilayer filament bags with threads in each layer parallel to each other, and a method of manufacturing a multilayer filament nozzle, which consists in multiple winding of the thread using spacers between the layers.

К недостаткам известных конструкций с дистанционными прокладками относятся низкая пропускная способность каналов для жидкости и склонность их к забиванию. Кроме того, известный способ не обеспечивает надежной фиксации нитей между прокладками, поскольку происходит провисание нитей и смещение рядов с образованием сквозных каналов в насадке. В результате насадки, изготовленные способом навивки нити, обладают низкой пропускной способностью, эффективностью и надежностью сепарации. Помимо этого, насадки, изготовленные этим способом, не позволяют навивать насадки сложной конфигурации с заданным расположением и структурой насадки и проволоки диаметром более 0,6 мм. Кроме того, при навивке нерационально используется проволока. Примерно 20% проволоки находится вне рабочей зоны насадки - между прокладками и на горизонтальных участках витка. Способ навивки требует также жесткой рамки и каркаса, наличие которого существенно, в 1,2-2 раза, увеличивает металлоемкость и трудоемкость изготовления насадки. The disadvantages of the known designs with remote gaskets include low throughput channels for liquids and their tendency to clog. In addition, the known method does not provide reliable fixation of the filaments between the gaskets, since the sagging of the filaments and the displacement of the rows with the formation of through channels in the nozzle. As a result, nozzles made by the method of winding the thread have a low throughput, efficiency and reliability of separation. In addition, nozzles made in this way do not allow winding nozzles of complex configuration with a given location and structure of the nozzle and wire with a diameter of more than 0.6 mm. In addition, when winding, wire is irrationally used. Approximately 20% of the wire is outside the working area of the nozzle - between the gaskets and in the horizontal sections of the coil. The method of winding also requires a rigid frame and frame, the presence of which significantly, 1.2-2 times, increases the metal consumption and the complexity of manufacturing nozzles.

Целью изобретения является увеличение производительности и эффективности тепломассообменных и сепарационных процессов, повышение надежности в работе и снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления. The aim of the invention is to increase the productivity and efficiency of heat and mass transfer and separation processes, increase reliability in work and reduce the metal consumption and the complexity of manufacturing.

Поставленная цель достигается тем, что в многослойной проволочной насадке для тепломассообменных аппаратов, содержащих параллельно расположенные струны и элементы для фиксации концов струн, последние выполнены в виде перфорированных пластин иди сетки, ограничивающих сверху и снизу зону контакта и сепарации фаз, а струны выполнены в виде упругих стержней, концы которых изогнуты, например, на половицу окружности диаметром больше максимального размера отверстия в пластине (сетке), при этом пластины фиксированы на максимальном расстоянии при помощи дистанционных упоров. Кроме того, сверху и снизу насадки установлены пластины, ограничивающие перемещение стержней сверху и снизу. Стержни устанавливают из магазина в совмещенные отверстия пластин с последующим их раздвижением и установкой дистанционных упоров. Причем стержни устанавливают из магазина, передвигающегося вдоль рядов отверстий в пластинах, снабженного толкателем, пружиной и отверстиями для выхода стержней при совмещении отверстий, при этом совмещенные перфорированные пластины (сетки) устанавливают на фиксаторе, а фиксацию стержней после их установки осуществляют при помощи пластин, установленных с зазором, обеспечивающим ввод и вывод жидкости из зоны контакта и сепарации. This goal is achieved by the fact that in a multilayer wire nozzle for heat and mass transfer apparatus containing parallel strings and elements for fixing the ends of the strings, the latter are made in the form of perforated plates or mesh, limiting the contact and phase separation zones from above and below, and the strings are made in the form of elastic rods whose ends are bent, for example, on a floorboard of a circle with a diameter larger than the maximum hole size in the plate (grid), while the plates are fixed at a maximum distance using distance stops. In addition, plates are installed on the top and bottom of the nozzle, restricting the movement of the rods from above and below. The rods are installed from the store in the combined holes of the plates with their subsequent extension and installation of distance stops. Moreover, the rods are installed from the store, moving along the rows of holes in the plates, equipped with a pusher, a spring and holes for the rods to exit when the holes are aligned, the combined perforated plates (nets) are installed on the latch, and the rods are fixed after they are installed using the plates installed with a gap providing input and output of fluid from the contact and separation zone.

Сравнение с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна". Comparison with the prototype allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty."

По сравнению с прототипом предлагаемая насадка может быть изготовлена сложной конфигурации с заданным расположением и структурой насадки из проволоки. Способ навивки не требует жесткой рамки и каркаса, что существенно, в 1,2-2 раза, снижает металлоемкость изделия и трудоемкость его изготовления. Compared with the prototype of the proposed nozzle can be made of complex configuration with a given location and structure of the nozzle from the wire. The winding method does not require a rigid frame and frame, which significantly, 1.2-2 times, reduces the metal consumption of the product and the complexity of its manufacture.

Многослойная проволочная насадка и способ ее изготовления обладают рядом преимуществ по сравнению с известной нитчатой насадкой, изготавливаемой способом навивки на несущую раму с установкой дистанционных прокладок. Кроме того, она обладает более высокой производительностью по газу за счет более эффективного вывода жидкости из зоны контакта и сепарации. A multilayer wire nozzle and its manufacturing method have several advantages compared to the known filament nozzle made by winding onto a supporting frame with the installation of spacers. In addition, it has a higher gas throughput due to more efficient liquid removal from the contact and separation zone.

Эффективность контакта и сепарации повышается за счет колебания проволоки при прохождении газа через слой насадки. Насадка обладает более упорядочной структурой, что повышает надежность работы, исключает смещение слоев и выпадение проволоки. Снижается удельный расход проволоки и отпадает необходимость в несущей рамке, что снижает общую металлоемкость. Так, пакет 30-слойной проволочной насадки из проволоки диаметром 0,5 мм с рабочей площадью 0,08 м² имеет массу 2 кг, в том числе проволоки - 0,8 кг. Масса аналогичного пакета, изготовленного способом навивки, составляет 7 кг, в том числе проволоки - 1,2 кг. Кроме того, предлагаемый способ изготовления многослойной проволочной насадки позволяет изготавливать пакеты различной формы и структуры, а также из проволоки диаметром свыше 0,6 мм и различного профиля. Таким образом, можно сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков и техническим эффектом, перечисленных выше.The efficiency of contact and separation is enhanced by the oscillation of the wire as the gas passes through the nozzle layer. The nozzle has a more orderly structure, which increases the reliability of operation, eliminates the displacement of layers and loss of wire. The specific consumption of wire is reduced and there is no need for a supporting frame, which reduces the overall metal consumption. So, a package of a 30-layer wire nozzle made of wire with a diameter of 0.5 mm with a working area of 0.08 m ² has a mass of 2 kg, including 0.8 kg of wire. The weight of a similar bag made by winding is 7 kg, including 1.2 kg of wire. In addition, the proposed method of manufacturing a multilayer wire nozzle allows you to make bags of various shapes and structures, as well as wire with a diameter of more than 0.6 mm and various profiles. Thus, we can conclude that there is a causal relationship between the totality of the essential features and the technical effect listed above.

На фиг. 1 изображен пакет многослойной проволочной насадки; на фиг. 2 - вариант крепления концов проволоки с изгибом наполовину окружности; на фиг. 3 - то же с изгибом под прямым углом; на фиг. 4 - то же с изгибом по замкнутому кольцу; на фиг. 5 - то же с наличием шляпок на концах проволоки; на фиг. 6 - то же с прямым концом проволоки с наличием пластины; на фиг. 7 - вариант изготовления пакетов насадки прямоугольной формы; на фиг. 8 - то же с наклонным расположением перфорированных пластин; на фиг. 9 - то же полукруглой формы; на фиг. 10 - то же круглой формы; на фиг. 11 показана схема установки насадки в тепломассообменных аппаратах; на фиг. 12 - схема установки насадки в газожидкостных сепараторах; на фиг. 13 - схема приспособления для изготовления насадки. In FIG. 1 shows a stack of a multilayer wire nozzle; in FIG. 2 - option for attaching the ends of the wire with a bend of half a circle; in FIG. 3 - the same with bending at right angles; in FIG. 4 - the same with a bend in a closed ring; in FIG. 5 - the same with the presence of caps at the ends of the wire; in FIG. 6 - the same with the straight end of the wire with the presence of a plate; in FIG. 7 - an option of manufacturing packages of nozzles of a rectangular shape; in FIG. 8 - the same with an inclined arrangement of perforated plates; in FIG. 9 - the same semicircular shape; in FIG. 10 - the same round shape; in FIG. 11 shows a nozzle installation diagram in heat and mass transfer apparatuses; in FIG. 12 is a diagram of a nozzle installation in gas-liquid separators; in FIG. 13 is a diagram of an attachment for manufacturing a nozzle.

Многослойная проволочная насадка содержит проволоку 1 и перфорированные пластины или сетки 2, ограничивающие сверху и снизу зону контакта и сепарации, и дистанционные упоры 3. The multilayer wire nozzle contains wire 1 and perforated plates or nets 2, limiting the contact and separation zone from above and below, and distance stops 3.

Концы проволоки изогнуты таким образом, чтобы были обеспечены их соприкосновение с наружной поверхностью пластины в одной точке, а также зазор для ввода и вывода жидкости из зоны контакта и сепарации. В зависимости от условий и схемы взаимодействия фаз могут быть использованы различные варианты крепления концов проволоки, концы проволоки изогнуты на половину окружности диаметром больше максимального отверстия в пластине (сетке) (D_п>B_о), при этом форма отверстия может быть круглой, овальной, квадратной, треугольной и т.п. Концы проволоки изогнуты под прямым углом, при этом длина отогнутой части должна быть больше максимального отверстия в пластине (сетке) - (L>B_о), форма отверстия также может быть различной - круглой, овальной, квадратной и т.п. Верхние концы проволоки изогнуты по замкнутому кольцу 4 для обеспечения соосного расположения проволоки с отверстиями в пластине, при этом конец проволоки остается прямым и входит в отверстие нижней пластины. Фиксация проволок 1 осуществляется при помощи проволоки 5, пропущенной через верхние кольца 4 и закрепленной к верхней пластине 2. Верхние концы проволоки снабжены шляпками 6, своими размерами перекрывающими отверстия в верхней пластине, при этом подъем шляпок вверх ограничен пластиной 7. Концы проволоки 1 прямые, а перемещение проволоки вверх и вниз ограничено пластинами 7, закрепленными к верхней и нижней перфорированным пластинам с требуемым зазором для ввода и вывода жидкости.The ends of the wire are bent so that they are in contact with the outer surface of the plate at one point, as well as a gap for the entry and exit of fluid from the contact and separation zones. Depending on the conditions and the phase interaction scheme, various options for fastening the ends of the wire can be used, the ends of the wire are bent to half a circle with a diameter larger than the maximum hole in the plate (mesh) (D _p > B _o ), while the shape of the hole can be round, oval, square, triangular, etc. The ends of the wire are bent at right angles, while the length of the bent part should be greater than the maximum hole in the plate (grid) - (L> B _о ), the shape of the hole can also be different - round, oval, square, etc. The upper ends of the wire are bent in a closed ring 4 to ensure coaxial arrangement of the wire with holes in the plate, while the end of the wire remains straight and enters the hole in the lower plate. The fixation of the wires 1 is carried out using a wire 5, passed through the upper rings 4 and fixed to the upper plate 2. The upper ends of the wire are equipped with hats 6, their sizes overlapping the holes in the upper plate, while raising the hats up is limited by the plate 7. The ends of the wire 1 are straight, and the movement of the wire up and down is limited by plates 7 fixed to the upper and lower perforated plates with the required clearance for liquid inlet and outlet.

Многослойная проволочная насадка может быть изготовлена прямоугольной формы с равномерной и заданной структурой расположения нити, прямоугольной формы с наклонным расположением перфорированных пластин и с разной длиной проволоки, полукруглой формы с равномерным и неравномерным расположением проволоки круглой формы с равномерным и неравномерным расположением проволоки. A multilayer wire nozzle can be made in a rectangular shape with a uniform and predetermined yarn arrangement, rectangular in shape with an oblique arrangement of perforated plates and with different wire lengths, semicircular in shape with a uniform and uneven arrangement of round wire with a uniform and uneven arrangement of wire.

На фиг. 13 показана схема приспособления для сборки проволочной насадки из проволоки с прямыми концами. Приспособление содержит фиксатор 8 для пластин 2, магазин 9 для проволоки 1, которая продвигается к отверстиям 10 при помощи, например, пружины 11, толкателя 12 и штока 13. При этом каждая проволока попадает через совмещенные отверстия в пластинах 2 по мере движения магазина в направлении А. In FIG. 13 shows a diagram of an apparatus for assembling a straight wire wire nozzle. The device includes a latch 8 for plates 2, a magazine 9 for wire 1, which is advanced to the holes 10 using, for example, a spring 11, a pusher 12 and a rod 13. In this case, each wire enters through the combined holes in the plates 2 as the magazine moves in the direction A.

Многослойная проволочная насадка изготавливается следующим образом. Проволока 1 с изогнутыми концами вставляется в каждое отверстие перфорированных пластин (сетки) 2 в совмещенном положении. После установки проволоки пластины раздвигаются и фиксируются при помощи дистанционных упоров 3. В качестве дистанционных упоров могут быть использованы проволоки, расположенные по периферии пластин, для чего изогнутые концы скрепляют с пластиной, например, загнув их вокруг краев пластин 2. A multilayer wire nozzle is made as follows. A wire 1 with curved ends is inserted into each hole of the perforated plates (mesh) 2 in the combined position. After installing the wire, the plates are moved apart and fixed using distance stops 3. As distance stops, wires located on the periphery of the plates can be used, for which the curved ends are fastened to the plate, for example, by bending them around the edges of the plates 2.

Многослойная проволочная насадка, как массообменная, работает следующим образом. Жидкость или тяжелая фаза протекает через отверстия в верхней пластине и по проволокам стекает вниз, при этом контактирует с газом или легкой фазой. Проконтактированная жидкость через отверстия в нижней пластине выводится из зоны контакта. A multilayer wire nozzle, as mass transfer, works as follows. The liquid or heavy phase flows through the holes in the upper plate and flows down the wires, while in contact with the gas or light phase. The contacted liquid is discharged from the contact zone through the holes in the lower plate.

Многослойная проволочная насадка, как сепарационная, работает следующим образом. Газ (легкая фракция), содержащий капельную жидкость (тяжелая фазу), проходит через насадку между проволокой, при этом капли (тяжелая фаза) оседают на поверхности проволоки, стекают вниз и выводятся из зоны сепарации через отверстия в нижней пластине. A multilayer wire nozzle, as a separation, works as follows. A gas (light fraction) containing a dropping liquid (heavy phase) passes through a nozzle between the wire, while droplets (heavy phase) settle on the surface of the wire, flow down and are removed from the separation zone through openings in the bottom plate.

Claims

1. A multilayer wire nozzle for heat and mass transfer apparatus, containing parallel strings and elements for fixing the ends of the strings, characterized in that the elements for fixing the strings are made in the form of perforated plates or mesh, limiting the contact and separation zones from above and below, and the strings are made in in the form of elastic rods, the ends of which are bent, for example, half a circle with a diameter larger than the maximum hole size in the plate (grid), while the plates are fixed at a maximum distance using the remote stops.

2. The nozzle according to claim 1, characterized in that plates are installed on top and bottom of it, restricting the movement of the rods from above and from below.

3. A method of manufacturing a multilayer wire nozzle for heat and mass transfer apparatus, characterized in that the rods are installed in the combined holes of the plates with their subsequent extension and installation of distance stops.

4. The method according to claim 3, characterized in that the rods are installed from a magazine moving along the rows of holes in the plates, equipped with a pusher, a spring and holes for the rods to exit when the holes are aligned, the combined perforated plates (grids) being installed on the latch, and the fixation of the rods after their installation is carried out using plates installed with a gap that provides input and output of fluid from the contact and separation zones.