RU42767U1

RU42767U1 - COMBINATION ELEMENT FOR MASS TRANSFER MACHINES

Info

Publication number: RU42767U1
Application number: RU2004100035/22U
Authority: RU
Inventors: А.И. Владимиров; В.А. Щелкунов; Я.М. Бойко; Т.В. Кремнева
Original assignee: Российский государственный университет нефти и газа им. И.М.Губкина
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2004-12-20

Abstract

Насадочный элемент, содержащий цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, отогнутые внутрь цилиндрического кольца по направлению к его оси симметрии в виде лепестков и перпендикулярные друг к другу, отличающийся тем, что просечки расположены последовательно по периметру цилиндрического кольца с образованием замкнутого ряда на равноудаленных расстояниях от торцов цилиндрического кольца, а цилиндрическое кольцо выполнено с отбортовкой.A nozzle element containing a cylindrical ring, on the side surface of which rectangular cuts are made, bent into the cylindrical ring in the direction of its axis of symmetry in the form of petals and perpendicular to each other, characterized in that the cuts are arranged sequentially around the perimeter of the cylindrical ring to form a closed row on equidistant distances from the ends of the cylindrical ring, and the cylindrical ring is flanged.

Description

Полезная модель относится к конструкциям насыпных насадок для массообменных аппаратов и может быть использована в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, химической, пищевой и других отраслях промышленности.The utility model relates to the design of bulk nozzles for mass transfer apparatus and can be used in the refining, petrochemical, gas, chemical, food and other industries.

Известна насадка, состоящая из двух полуцилиндрических полос с отбортованными короткими торцами, снабженных расположенными под углом к образующей элемента и отогнутыми внутрь элемента лепестками трапециевидной формы и соединенных между собой посредством прямоугольных защелок (см. Патент US, №4197264, 261-98, 1980).A nozzle is known, consisting of two half-cylindrical strips with flanged short ends, provided with trapezoidal petals located at an angle to the generatrix of the element and bent into the element and interconnected by means of rectangular latches (see US Patent No. 4197264, 261-98, 1980).

Недостатком данной конструкции насадки является недостаточная поверхность контакта фаз из-за малой турбулизации потоков вследствие того, что лепестки насадки располагаются в одной плоскости. Кроме того, к недостаткам подобной насадки необходимо отнести также сложность ее выгрузки из аппарата по причине того, что элементы из-за наличия отбортованных торцов сцепляются друг с другом.The disadvantage of this nozzle design is the insufficient phase contact surface due to the low turbulization of flows due to the fact that the nozzle petals are located in the same plane. In addition, the disadvantages of such a nozzle must also include the complexity of its unloading from the apparatus due to the fact that the elements are linked to each other due to the presence of flanged ends.

Из известных насадок наиболее близкой к предлагаемой является насадка, содержащая цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены Of the known nozzles closest to the proposed one is a nozzle containing a cylindrical ring on the side surface of which are made

прямоугольные просечки, расположенные параллельными рядами по высоте и отогнутые внутрь цилиндрического кольца по направлению к его оси симметрии в виде лепестков, перпендикулярных друг к другу в смежных по высоте рядах (см. Авторское свидетельство SU, №580888, В 01 J 19/30, 1977).rectangular notches arranged in parallel rows in height and bent inward of a cylindrical ring towards its axis of symmetry in the form of petals perpendicular to each other in rows adjacent in height (see Copyright Certificate SU, No. 580888, 01 J 19/30, 1977 )

Однако конструктивное оформление указанной насадки, во-первых, обусловливает неодинаковую плотность укладки элементов насадки в аппарате, а, во-вторых, способствует образованию на внутренней поверхности элементов насадки застойных зон, что приводит к возникновению препятствий для протекания жидкостного потока, неравномерному распределению взаимодействующих потоков жидкости и газа в аппарате, а, следовательно, к значительному перепаду давления на входе и выходе аппарата, в результате чего эффективность массообмена снижается. Кроме того, такая насадка не обладает достаточной жесткостью и эксплуатационной прочностью при большой высоте слоя.However, the design of this nozzle, firstly, determines the uneven packing density of the nozzle elements in the apparatus, and, secondly, contributes to the formation of stagnant zones on the inner surface of the nozzle elements, which leads to obstacles for the flow of the liquid flow, uneven distribution of interacting fluid flows and gas in the apparatus, and, consequently, to a significant pressure drop at the inlet and outlet of the apparatus, as a result of which the mass transfer efficiency decreases. In addition, such a nozzle does not have sufficient rigidity and operational strength at a high layer height.

В основу предлагаемой полезной модели положена задача создания насадочного элемента для массообменных аппаратов, обладающего большой долей свободного объема, высокой жесткостью и эксплуатационной прочностью и способствующего уменьшению образования застойных зон, а также обеспечивающего увеличение поверхности контакта взаимодействующих фаз за счет реализации их равномерного распределения по внутренней поверхности насадочного элемента, вследствие чего повышается эффективность массообмена насадки.The proposed utility model is based on the task of creating a packing element for mass transfer apparatus, which has a large fraction of free volume, high rigidity and operational strength and helps to reduce the formation of stagnant zones, as well as providing an increase in the contact surface of interacting phases due to their uniform distribution over the inner surface of the packing element, resulting in increased efficiency of mass transfer of the nozzle.

Поставленная задача достигается тем, что в насадочном элементе, содержащем цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, отогнутые внутрь цилиндрического кольца по направлению к его оси симметрии в виде лепестков и перпендикулярные друг к другу, согласно изобретению, просечки расположены последовательно по периметру цилиндрического The problem is achieved in that in the nozzle element containing a cylindrical ring, on the side surface of which there are rectangular notches, bent into the cylindrical ring in the direction of its axis of symmetry in the form of petals and perpendicular to each other, according to the invention, the notches are arranged sequentially around the perimeter of the cylindrical

кольца с образованием замкнутого ряда на равноудаленных расстояниях от торцов цилиндрического кольца, а цилиндрическое кольцо выполнено с отбортовкой.rings with the formation of a closed row at equidistant distances from the ends of the cylindrical ring, and the cylindrical ring is flanged.

В дальнейшем полезная модель поясняется описанием конкретного варианта ее выполнения и сопровождающими чертежами, где: на фиг.1 изображен общий вид элемента насадки; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, развертка.In the future, the utility model is illustrated by a description of a specific variant of its implementation and the accompanying drawings, where: in Fig.1 shows a General view of the nozzle element; figure 2 is the same, a top view; figure 3 is the same scan.

Насадочный элемент для массообменных аппаратов содержит (фиг.1, 2) цилиндрическое кольцо 1, снабженное отбортовками 2. Боковая поверхность цилиндрического кольца 1 оснащена прямоугольными просечками 3, 4, расположенными на одном уровне и отогнутыми внутрь цилиндрического кольца 1 в виде лепестков 5. Прямоугольные просечки 3, 4 выполнены последовательно по периметру цилиндрического кольца 1 с образованием замкнутого ряда на равноудаленных расстояниях от торцов 6 цилиндрического кольца 1 (фиг.1, 3).The nozzle element for mass transfer apparatuses contains (FIGS. 1, 2) a cylindrical ring 1 equipped with flanges 2. The lateral surface of the cylindrical ring 1 is equipped with rectangular notches 3, 4 located at the same level and bent into the cylindrical ring 1 in the form of petals 5. Rectangular notches 3, 4 are made sequentially around the perimeter of the cylindrical ring 1 with the formation of a closed row at equidistant distances from the ends 6 of the cylindrical ring 1 (Figs. 1, 3).

Насадочный элемент для массообменных аппаратов работает следующим образом.The nozzle element for mass transfer apparatus works as follows.

Насадочные элементы беспорядочно загружают в массообменный аппарат. Взаимодействующие потоки газа и жидкости движутся в противотоке.The nozzle elements are randomly loaded into a mass transfer apparatus. The interacting flows of gas and liquid move in countercurrent.

Жидкость, поступающая на орошение, протекает в прямоугольные просечки 3, 4 на боковой поверхности цилиндрического кольца 1. Вследствие того, что прямоугольные просечки 3, 4 расположены последовательно по периметру цилиндрического кольца 1 с образованием замкнутого ряда на равноудаленных расстояниях от торцов 6 цилиндрического кольца 1, вся внутренняя поверхность насадочного элемента оказывается равномерно смоченной и участвует в процессе массопередачи. Попадая внутрь насадочного элемента, жидкость отбрасывается потоком газа на отогнутые внутрь лепестки 5. Газ, в свою очередь, огибая лепестки 5, приобретает зигзагообразное движение и создает дополнительные местные завихрения жидкостного потока. Благодаря тому, что соседние лепестки 5 располагаются The fluid flowing into the irrigation flows into rectangular grooves 3, 4 on the side surface of the cylindrical ring 1. Due to the fact that the rectangular grooves 3, 4 are arranged sequentially around the perimeter of the cylindrical ring 1 with the formation of a closed row at equidistant distances from the ends 6 of the cylindrical ring 1, the entire inner surface of the packing element is uniformly wetted and participates in the mass transfer process. Once inside the packing element, the liquid is thrown away by a gas stream onto the petals bent inward 5. The gas, in turn, bending around the petals 5, acquires a zigzag motion and creates additional local turbulence of the liquid flow. Due to the fact that adjacent petals 5 are located

перпендикулярно друг к другу, жидкость одновременно притормаживается ими и дробится их острыми кромками, расположенными на пути движения взаимодействующих потоков. Подобное расположение лепестков 5 способствует увеличению времени контакта взаимодействующих фаз, интенсификации их поперечного перемешивания, а значит, приводит к росту активной поверхности контакта фаз, что, в свою очередь, дает возможность осуществления эффективного массообмена даже при. малых скоростях движения газа и малых нагрузках по жидкости. Так как просечки 3, 4 расположены на одном уровне, то насадочный элемент имеет небольшую высоту, что при засыпке насадочных элементов в рабочий объем аппарата внавал, приводит к более частому изменению направления движения взаимодействующих потоков и многократному обновлению поверхности контакта фаз. Все это также способствует интенсификации массообмена и, кроме того, препятствует образованию на внутренней поверхности насадочного элемента застойных зон. Наличие на боковой поверхности цилиндрического кольца 1 отбортовок 2 обеспечивает определенный зазор между насадочными элементами в насыпном слое, а, следовательно, увеличивает долю свободного объема насадки. Кроме того, отбортовки 2 способствуют повышению жесткости и эксплуатационной прочности насадочного элемента, поэтому его можно также использовать в аппаратах с большой высотой насадочного слоя. Увеличению жесткости насадочного элемента также способствует и его небольшая высота.perpendicular to each other, the fluid is simultaneously braked by them and crushed by their sharp edges located on the path of movement of the interacting flows. Such an arrangement of the petals 5 contributes to an increase in the contact time of the interacting phases, intensification of their transverse mixing, and therefore leads to an increase in the active contact surface of the phases, which, in turn, makes it possible to carry out effective mass transfer even at. low gas velocities and low fluid loads. Since the grooves 3, 4 are located at the same level, the nozzle element has a small height, which, when filling the nozzle elements into the working volume of the apparatus, it leads to a more frequent change in the direction of motion of the interacting flows and repeated updating of the phase contact surface. All this also contributes to the intensification of mass transfer and, in addition, prevents the formation of stagnant zones on the inner surface of the packing element. The presence on the side surface of the cylindrical ring 1 flanges 2 provides a certain gap between the nozzle elements in the bulk layer, and, therefore, increases the fraction of the free volume of the nozzle. In addition, flanging 2 contribute to increased rigidity and operational strength of the nozzle element, therefore, it can also be used in devices with a high height of the nozzle layer. An increase in the stiffness of the nozzle element also contributes to its small height.

Преимуществом предлагаемой конструкции насадочного элемента является большая доля. свободного объема, высокая жесткость и эксплуатационная прочность, а также более высокая эффективность массообмена в широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости за счет увеличения поверхности контакта взаимодействующих фаз в результате обеспечения их равномерного распределения по внутренней поверхности насадочного элемента, благодаря чему он может найти широкое применение в промышленных массообменных аппаратах.The advantage of the proposed design of the nozzle element is a large proportion. free volume, high rigidity and operational strength, as well as higher mass transfer efficiency in a wide range of gas and liquid loads due to an increase in the contact surface of interacting phases as a result of their uniform distribution over the inner surface of the packed element, due to which it can be widely used in industrial mass transfer apparatus.

Claims

A nozzle element containing a cylindrical ring, on the side surface of which rectangular cuts are made, bent into the cylindrical ring in the direction of its axis of symmetry in the form of petals and perpendicular to each other, characterized in that the cuts are arranged sequentially around the perimeter of the cylindrical ring to form a closed row on equidistant distances from the ends of the cylindrical ring, and the cylindrical ring is flanged.