RU2456525C1

RU2456525C1 - Regular head piece for counter-flow heat-mass-exchange units

Info

Publication number: RU2456525C1
Application number: RU2011109677/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Беляев (RU); Андрей Юрьевич Беляев; Сергей Михайлович Зырянов (RU); Сергей Михайлович Зырянов; Олег Анатольевич Приймак (RU); Олег Анатольевич Приймак
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Экспертный технический центр ЦКБН"
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-07-20

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: regular head piece for counter-flow heat-mass-exchange units consists of vertically installed inclined texturised plates the projections of which contact each other. Texturised plates contain many projections of pyramid shape, which represent flattened tetrahedrons in upper part of which a hole is made.

EFFECT: improving the efficiency of uniform distribution of gas and liquid flows across cross section of the unit.

Description

Изобретение относится к области теплообмена, а именно к области теплообменных аппаратов, и может быть использовано в качестве элемента тепломассообменных устройств общего назначения, а именно, в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также в качестве смесителей жидких и газовых потоков, в качестве разделителей фаз в сепарационных устройствах, в качестве контактных элементов в конденсаторах смешения и может найти применение практически во всех технологических процессах нефтяной и газовой промышленности.The invention relates to the field of heat transfer, in particular to the field of heat exchangers, and can be used as an element of heat and mass transfer devices for general purposes, namely, in the processes of rectification, absorption, purification and drying of natural gas, as well as mixers of liquid and gas flows, as phase separators in separation devices, as contact elements in mixing capacitors and can find application in almost all technological processes in the oil and gas industry.

Известна (А.И.Скобло. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. - М.: Недра, 2000 г., с.263-264, рис.VII-26) регулярная насадка, представляющая собой пакет вертикально установленных перфорированных гофрированных листов, гофрирование которых выполнено под определенным углом к вертикали и на соседних листах направлено в противоположные стороны.Known (A.I.Skoblo. Processes and apparatuses for oil and gas processing and petrochemicals. - M .: Nedra, 2000, p.263-264, Fig. VII-26) regular nozzle, which is a package of vertically mounted perforated corrugated sheets, corrugation which are made at a certain angle to the vertical and on adjacent sheets directed in opposite directions.

Недостатком существующей насадки является невысокая эффективность из-за отсутствия на пути движения потоков в каналах насадки направляющих или сепарационных элементов, которые могли бы способствовать лучшему перераспределению потоков газа (пара) и жидкости в слое насадки, а также заметный унос жидкой фазы вместе с газовой фазой.The disadvantage of the existing nozzle is its low efficiency due to the absence of guides or separation elements on the flow paths in the nozzle channels that could contribute to a better redistribution of gas (vapor) and liquid flows in the nozzle layer, as well as a noticeable entrainment of the liquid phase together with the gas phase.

Известна (RU, патент 2188706) регулярная насадка, состоящая из вертикально установленных гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом, при этом гофры соседних листов направлены относительно друг друга в противоположные стороны. Каждый гофр листа выполнен с обратно вогнутыми элементами, которые расположены в местах пересечения параллельных линий с ребрами гофр. На гофрах вдоль параллельных линий, в местах их пересечения с ребрами гофр, выполнены поперечные надрезы, а у каждого из надрезов размещены обратно вогнутые элементы в виде треугольников с основаниями, равными длине надреза, с вершинами, расположенными на ребрах гофр, и перегнутые таким образом, что линии перегиба расположены на обратно вогнутых ребрах гофр, причем надрезы с обратно вогнутыми элементами выполнены и на гофрах с обратной стороны листа. Параллельные линии, пересекающие ребра гофр в местах выполнения обратно вогнутых элементов, расположены под углом 60-90° к ребрам гофр. Между гофрированными листами установлены перфорированные листы или сетки.Known (RU, patent 2188706) regular nozzle, consisting of vertically mounted corrugated sheets in contact with the protruding corrugations with each other, while the corrugations of adjacent sheets are directed relative to each other in opposite directions. Each corrugation of the sheet is made with back concave elements, which are located at the intersection of parallel lines with the edges of the corrugations. On the corrugations along parallel lines, at the points of their intersection with the ribs of the corrugations, transverse cuts are made, and at each of the cuts are placed concave elements in the form of triangles with bases equal to the length of the cut, with vertices located on the edges of the corrugations, and bent in this way, that the inflection lines are located on the back-concave ribs of the corrugations, and incisions with the back-concave elements are also made on the corrugations from the back of the sheet. Parallel lines intersecting the ribs of the corrugations in the places where the concave elements are executed are located at an angle of 60-90 ° to the ribs of the corrugations. Between the corrugated sheets are perforated sheets or nets.

Недостатками известной насадки является сложность изготовления и низкая эффективность работы на средах, характеризующихся повышенной загрязненностью и склонных к образованию осадка, что связано с наличием обратно вогнутых элементов, листового перфорированного и сетчатого материала между гофрированными листами, которые способствуют отложению загрязнений на поверхности таких элементов, их забиванию и снижению эффективности работы насадки.The disadvantages of the known nozzles are the complexity of manufacture and low efficiency on media characterized by increased contamination and prone to the formation of sediment, which is associated with the presence of back concave elements, sheet perforated and mesh material between corrugated sheets, which contribute to the deposition of contaminants on the surface of such elements, their clogging and lower nozzle performance.

Известна (US, патент 4643853,) регулярная насадка для противоточных тепломассообменных аппаратов, которая выполнена из вертикально установленных гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом. Гофры на каждом из листов расположены по диагонали и выполнены с отверстиями или насечками вдоль или поперек гофр.Known (US patent 4643853,) a regular nozzle for countercurrent heat and mass transfer apparatus, which is made of vertically mounted corrugated sheets in contact with the protruding corrugations with each other. The corrugations on each sheet are located diagonally and are made with holes or notches along or across the corrugations.

Недостатком такой насадки является то, что она недостаточно эффективно обеспечивает равномерное распределение газовых и жидкостных потоков по поперечному сечению аппарата.The disadvantage of this nozzle is that it is not efficient enough to ensure uniform distribution of gas and liquid flows over the cross section of the apparatus.

Это решение принято в качестве ближайшего аналога.This decision was made as the closest analogue.

Техническая задача, решаемая посредством разработанной конструкции, состоит в оптимизации процесса тепломассообмена.The technical problem solved by the developed design is to optimize the heat and mass transfer process.

Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции регулярной насадки для противоточных тепломассообменных аппаратов, состоит в повышении эффективности равномерного распределения газовых и жидкостных потоков по поперечному сечению аппарата.The technical result obtained by implementing the developed design of a regular nozzle for countercurrent heat and mass transfer apparatuses is to increase the efficiency of the uniform distribution of gas and liquid flows over the cross section of the apparatus.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать регулярную насадку для противоточных тепломассообменных аппаратов разработанной конструкции. Регулярная насадка для противоточных тепломассообменных аппаратов разработанной конструкции состоит из установленных наклонно рельефных листов, соприкасающихся выступами рельефа друг с другом, причем рельеф образован множеством выступов пирамидальной формы. В одном из вариантов реализации конструкции выступы представляют собой усеченные тетраэдры, в верхней части которых выполнено отверстие. Предпочтительно размер стороны основания выступа составляет от 5 мм до 400 мм, а длина боковой грани от 5 мм до 400 мм.To achieve the specified technical result, it is proposed to use a regular nozzle for countercurrent heat and mass transfer apparatus of a developed design. The regular nozzle for countercurrent heat and mass transfer apparatus of the developed design consists of mounted obliquely embossed sheets in contact with the relief protrusions with each other, and the relief is formed by many pyramidal protrusions. In one embodiment of the design, the protrusions are truncated tetrahedra, in the upper part of which a hole is made. Preferably, the size of the side of the base of the protrusion is from 5 mm to 400 mm, and the length of the side face is from 5 mm to 400 mm.

Выполнение рельефа подобным образом позволило оптимизировать распределение газовых и жидкостных потоков по поперечному сечению аппарата и тем самым повысить эффективность тепло - и массообмена в процессах разделения многокомпонентных смесей, снизить гидравлическое сопротивление за счет образования в одном элементе наклонно распределенных потоков, направленных в разные стороны, повысить интенсификацию массообмена за счет оптимизации распределения потоков по поверхности листа и упростить конструкцию.The implementation of the relief in this way made it possible to optimize the distribution of gas and liquid flows over the cross section of the apparatus and thereby increase the efficiency of heat and mass transfer in the separation processes of multicomponent mixtures, reduce the hydraulic resistance due to the formation of obliquely distributed flows in one element directed in different directions, and increase the intensification mass transfer by optimizing the distribution of flows over the surface of the sheet and simplify the design.

Выполненные таким образом листы позволили получить конструкцию насадки, обеспечивающую снижение гидравлического сопротивления, улучшение контакта между газовым и жидкостным потоками.The sheets made in this way made it possible to obtain a nozzle design that provides a reduction in hydraulic resistance and improved contact between gas and liquid flows.

Заявителю не известны конструкции регулярных насадок, в которых повышение эффективности тепло - и массообмена, снижение гидравлического сопротивления за счет образования в одном элементе наклонно распределенных потоков, направленных в разные стороны, повышение интенсификации массообмена за счет особенностей рельефа листа внутри слоя насадки и упрощение конструкции достигалось бы подобным образом.The applicant is not aware of the design of regular nozzles in which an increase in the efficiency of heat and mass transfer, a decrease in hydraulic resistance due to the formation of obliquely distributed flows in one element directed in different directions, an increase in the intensification of mass transfer due to the topography of the sheet inside the nozzle layer and simplification of the design would be achieved In a similar way.

Регулярная насадка для тепло - и массообменных аппаратов в предпочтительном варианте выполнена из вертикально установленных рельефных листов, соприкасающихся выступающими элементами рельефа друг с другом.A regular nozzle for heat and mass transfer devices is preferably made of vertically mounted embossed sheets in contact with the protruding relief elements with each other.

Предлагаемая насадка проста в изготовлении, может быть выполнена прокаткой или штамповкой.The proposed nozzle is easy to manufacture, can be rolled or stamped.

Использование регулярной насадки для противоточных тепломассообменных аппаратов разработанной конструкции позволяет повысить эффективность равномерного распределения газовых и жидкостных потоков по поперечному сечению аппарата.The use of a regular nozzle for counterflow heat and mass transfer apparatus of the developed design makes it possible to increase the efficiency of uniform distribution of gas and liquid flows over the cross section of the apparatus.

Claims

A regular nozzle for countercurrent heat and mass transfer apparatus, consisting of vertically mounted obliquely embossed sheets in contact with the relief protrusions, characterized in that the relief sheets contain many pyramidal protrusions, which are truncated tetrahedrons, in the upper part of which a hole is made.