RU53934U1

RU53934U1 - REGULAR NOZZLE FOR HEAT AND MASS TRANSFER APPARATUS

Info

Publication number: RU53934U1
Application number: RU2005132664/22U
Authority: RU
Inventors: Генрих Карлович Зиберт; Григорий Александрович Ланчаков; Александр Николаевич Дудов; Вячеслав Алексеевич Ставицкий; Николай Александрович Цветков; Владимир Владимирович Клюйко; Татьяна Михайловна Феоктистова
Original assignee: Генрих Карлович Зиберт
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2006-06-10

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям регулярных насадок, и может найти применение в нефтяной и газовой промышленности в процессах абсорбции, ректификации, очистки и осушки природного и состоит из вертикально установленных и наклонно гофрированных листов, соприкасающихся пересекающимися гофрами друг с другом, а гофры листа по ребру снабжены надрезами, между которыми гофра обратно выгнута с образованием объемных элементов, расположенных на параллельных наклонных линиях пересекающих ребра, причем надрезы выполнены по параллельным наклонным линиям, а обратно выгнутые гофры образуют наклонные пирамиды, вершины которых расположены в плоскостях параллельных основанию насадки, а основания в плоскостях проходящих через наклонные линии, к тому же что вершины пирамид расположены в плоскостях, проходящих через основания пирамид вышележащих рядов, а высота пирамиды равна половине шага между надрезами по ребру, причем надрезы, выполненные по параллельным наклонным линиям, имеют угол наклона равный углу наклона гофр.The utility model relates to the construction of regular nozzles, and can be used in the oil and gas industry in the processes of absorption, rectification, purification and drying of natural and consists of vertically mounted and inclined corrugated sheets in contact with each other intersecting corrugations, and sheet corrugations along the edge are equipped cuts between which the corrugation is backward curved with the formation of volumetric elements located on parallel inclined lines intersecting the ribs, and the cuts are made in parallel to oblique lines, and backwardly curved corrugations form inclined pyramids, the vertices of which are located in planes parallel to the base of the nozzle, and the bases in planes passing through the inclined lines, moreover, the vertices of the pyramids are located in planes passing through the base of the pyramids of the overlying rows, and the height of the pyramid is half a step between the notches along the rib, and the notches made along parallel inclined lines have an inclination angle equal to the angle of inclination of the corrugations.

Description

Полезная модель относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются в процессах абсорбции, ректификации, очистки и осушки природного газа. Они применяются в качестве: - смесителей жидких и газовых потоков; - разделителей фаз в сепарационных устройствах и разделителях несмешивающихся жидкостей; - контактных элементов и могут найти применение в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности.The utility model relates to regular nozzle designs that are used in the processes of absorption, rectification, purification and drying of natural gas. They are used as: - mixers of liquid and gas flows; - phase separators in separation devices and separators of immiscible liquids; - contact elements and can find application in technological processes of the oil and gas industry.

Известна регулярная насадка фирмы «Зульцер» (патент США №4643853, НКИ: 261-112 от 17.02.87), 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 regular nozzle company "Sulzer" (US patent No. 4643853, NKI: 261-112 from 02.17.87), 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 потолков по поперечному сечению аппарата из-за чего снижается эффективность массопередачи между фазами и эффективность сепарации жидкости от газа.The disadvantage of such a nozzle is that it does not sufficiently effectively ensure uniform distribution of gas and liquid ceilings over the cross section of the apparatus, which reduces the mass transfer efficiency between the phases and the efficiency of the separation of liquid from gas.

Известна регулярная насадка по патенту РФ №2188706, кл. В 01 J 19/32, (прототип), состоящая из вертикально установленных наклонно Known regular nozzle according to the patent of Russian Federation No. 2188706, class. In 01 J 19/32, (prototype), consisting of vertically mounted obliquely

гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом, в которых каждая гофра листа снабжена надрезами, между которыми гофра обратно выгнута с образованием объемных элементов, расположенных с обеих сторон ребер гофр. В указанном устройстве частично устранены вышеуказанные недостатки за счет применения поперечных надрезов гофр с образованием обратно выгнутых объемных элементов образующих:corrugated sheets in contact with the protruding corrugations with each other, in which each corrugation of the sheet is equipped with notches, between which the corrugation is backward curved with the formation of volume elements located on both sides of the ribs of the corrugations. In the specified device, the above disadvantages are partially eliminated due to the use of transverse notches of the corrugations with the formation of backwardly curved volumetric elements forming:

- завихрители потоков внутри структуры насадки, повышающие эффективность массопередачи, сепарации и равномерность распределения потоков;- swirl flow within the nozzle structure, increasing the efficiency of mass transfer, separation and uniform distribution of flows;

- дополнительные каналы внутри структуры насадки, снижающие гидравлическое сопротивление.- additional channels within the structure of the nozzle, reducing hydraulic resistance.

Недостатком этой насадки является ограничение числа объемных элементов на листе из-за поперечных надрезов по гофрам, которые при увеличении их числа перерезают лист, а при уменьшении их числа сокращается количество параллельных линий, на которых они расположены, и количество объемных элементов на гофре, что в свою очередь ограничивает снижение гидравлического сопротивления и ограничивает повышение эффективности распределения фаз, массопередачи и сепарации, а расположение объемных элементов, образующих завихрители не в одной плоскости ухудшает распределение потоков и снижает эффективность работы насадки или усложняет ее сборку, т.к. требуется специальная установка листов по горизонтали и вертикали.The disadvantage of this nozzle is the limitation of the number of volumetric elements on the sheet due to transverse cuts along the corrugations, which, when their number increases, cut the sheet, and when their number decreases, the number of parallel lines on which they are located and the number of volumetric elements on the corrugation are reduced, which in turn, limits the decrease in hydraulic resistance and limits the increase in the efficiency of phase distribution, mass transfer and separation, and the location of the volumetric elements forming swirls is not in the same plane and worsens the distribution of flows and reduces the efficiency of the nozzle or complicates its assembly, because special installation of sheets horizontally and vertically is required.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности тепло- и массообмена, сепарации жидкости от газа, равномерность распределение фаз и снижение гидравлического сопротивления насадки за счет увеличения числа объемных элементов и каналов пересекающие гофры, а также расположением объемных элементов, образующих завихрители в плоскостях параллельно основанию насадки.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of heat and mass transfer, the separation of liquid from gas, the uniform distribution of phases and a decrease in the hydraulic resistance of the nozzle due to an increase in the number of volume elements and channels crossing corrugations, as well as by the arrangement of volume elements forming swirls in planes parallel to the base of the nozzle.

Технический результат достигается тем, что в регулярной насадке для тепло- и массообменных аппаратов, состоящей из вертикально установленных и наклонно гофрированных листов, соприкасающихся пересекающими гофрами друг с другом, гофры листа снабжены надрезами, между которыми гофра обратно выгнута с образованием объемных элементов, расположенных на параллельных наклонных линиях пересекающих ребра, надрезы выполнены по параллельным линиям с углом наклона равным углу наклона гофр, а гофры на расположенных рядом линиях выгнуты в разные стороны и образуют наклонные пирамиды, вершины которых расположены в плоскостях параллельных основанию насадки, а основания - в плоскостях проходящих через наклонные линии; вершины пирамид расположены в плоскостях проходящих через основания пирамид вышележащих рядов, или высота пирамиды равна половине шага между надрезами, а надрезы, выполненные по параллельным наклонным линиям, имеют угол наклона равный углу наклона гофр.The technical result is achieved by the fact that in a regular nozzle for heat and mass transfer apparatus, consisting of vertically mounted and inclined corrugated sheets in contact with the intersecting corrugations with each other, the corrugations of the sheet are provided with notches, between which the corrugation is backward curved to form volumetric elements located on parallel inclined lines intersecting the ribs, cuts are made in parallel lines with an inclination angle equal to the angle of inclination of the corrugations, and the corrugations on adjacent lines are curved in different st Defense and form inclined pyramid, the vertex of which are located in planes parallel to the nozzle base, and the base - in the planes extending through the inclined lines; the vertices of the pyramids are located in the planes of the overlying rows passing through the base of the pyramids, or the height of the pyramid is equal to half the step between the incisions, and the incisions made in parallel inclined lines have an inclination angle equal to the angle of inclination of the corrugations.

Выполнение регулярной насадки указанным образом позволило увеличить число обратно выгнутых объемных элементов на ребрах с расположением их в плоскостях параллельных основанию насадки, увеличить число каналов пересекающих ребра, расположить на смежных листах объемные элементы образующие завихрители в одной плоскости, чем достигается намеченный технический результат по повышению эффективности насадки и снижению ее гидравлического сопротивления.Performing regular packing in this way allowed to increase the number of backwardly curved volumetric elements on the ribs with their location in planes parallel to the base of the nozzle, increase the number of channels crossing the ribs, place volumetric elements on adjacent sheets forming swirls in one plane, thereby achieving the intended technical result to increase the efficiency of the nozzle and lowering its hydraulic resistance.

На фиг.1 изображен гофрированный лист регулярной насадки с наклонными пирамидами, вершины которых расположены в плоскостях параллельных основанию листа, а основания пирамид в плоскостях проходящих через наклонные линии.Figure 1 shows a corrugated sheet of a regular nozzle with inclined pyramids, the vertices of which are located in planes parallel to the base of the sheet, and the base of the pyramids in planes passing through inclined lines.

На фиг.2 изображен смежный лист регулярной насадки с наклонными пирамидами устанавливаемый рядом с листом по фиг.1.Figure 2 shows an adjacent sheet of a regular nozzle with inclined pyramids installed next to the sheet of figure 1.

На фиг.3 изображен лист регулярной насадки с максимальным количеством наклонных пирамид, когда вершины нижележащих пирамид расположены в плоскостях проходящих через основания вышележащих пирамид.Figure 3 shows a sheet of a regular nozzle with a maximum number of inclined pyramids, when the vertices of the underlying pyramids are located in the planes passing through the base of the overlying pyramids.

На фиг.4 изображен вид на насадку с верху.Figure 4 shows a view of the nozzle from the top.

Насадка 1 состоит из листов 2, смежных листов 3, надрезов 4 по наклонным линиям 5, пересекающих ребра 6, обратно выгнутых элементов - наклонных пирамид 7 с вершинами 8 и основаниями 9. Вершины 8 расположены в плоскостях 10, 11, 12 параллельных основанию насадки 13 The nozzle 1 consists of sheets 2, adjacent sheets 3, cuts 4 along inclined lines 5, intersecting ribs 6, backwardly curved elements — inclined pyramids 7 with vertices 8 and bases 9. Vertices 8 are located in planes 10, 11, 12 parallel to the base of nozzle 13

или листа 14, а основания 9 в плоскостях 15, проходящие через наклонные линии 5.or sheet 14, and the base 9 in the planes 15 passing through the inclined lines 5.

Регулярная насадка работает следующим образом, жидкая фаза равномерно подается на верхний торец насадки и стекает в виде тонкой пленки по поверхности листов 1, 3 и объемных элементов 7, взаимодействуя с восходящим потоком газа (пара). Газ, проходя по каналам гофр дойдя до открытых оснований пирамид, делится на два потока, один из которых переходит на обратную сторону листа. Этот процесс многократно повторяется на каждом листе насадки. Объемные элементы в смежных листах образуют микрозавихрители, которые дробят стекающую жидкость и орошают поверхность насадки. Создание завихряющего потока на малом радиусе усиливает центробежную силу и постоянно отбрасывает жидкость на ограничивающую завихрители поверхность листов насадки. Так как завихрители расположены по всей структуре насадки происходит практически полное орошение поверхности листов. Большое число объемных элементов и каналов пересекающих гофры, а также расположение объемных элементов образующих завихрители в плоскостях параллельно основанию насадки позволяют улучшить распределение потоков, повысить эффективность тепломассообмена и снизить гидравлическое сопротивление насадки.The regular nozzle works as follows, the liquid phase is uniformly fed to the upper end of the nozzle and flows in the form of a thin film on the surface of sheets 1, 3 and volume elements 7, interacting with an upward flow of gas (steam). The gas passing through the corrugation channels reaching the open bases of the pyramids is divided into two flows, one of which goes to the back of the sheet. This process is repeated many times on each sheet of the nozzle. Volumetric elements in adjacent sheets form micro-swirls that crush the flowing liquid and irrigate the surface of the nozzle. The creation of a swirl flow at a small radius enhances the centrifugal force and constantly throws the liquid onto the surface of the nozzle sheets bounding the swirls. Since swirlers are located throughout the nozzle structure, almost complete irrigation of the sheet surface occurs. A large number of volumetric elements and channels crossing the corrugations, as well as the location of volumetric elements forming swirlers in planes parallel to the base of the nozzle, can improve flow distribution, increase heat and mass transfer efficiency and reduce the hydraulic resistance of the nozzle.

Таким образом, выполнение регулярной насадки для тепло- и массообменных аппаратов так, что надрезы на ребрах гофр выполнены по параллельным наклонным линиям, а обратно выгнутые гофры образуют Thus, the implementation of a regular nozzle for heat and mass transfer devices so that the cuts on the ribs of the corrugations are made in parallel inclined lines, and the backward curved corrugations form

наклонные пирамиды, вершины которых расположены в плоскостях параллельных основанию насадки, а основания - в плоскостях проходящих через наклонные линии, что вершины пирамид расположены в плоскостях проходящих через основания пирамид вышележащих рядов, так, что высота пирамиды равна половине шага между надрезами, а надрезы, выполненные по параллельным наклонным линиям, имеют угол наклона равный углу наклона гофр, позволило значительно снизить гидравлическое сопротивление насадки, повысить эффективность тепло и массообмена, сепарации жидкости от газа за счет равномерного распределения газового и жидкостного потоков по всему объему насадки, увеличения времени контакта газа и жидкости, а также упростить ее сборку.inclined pyramids, the vertices of which are located in the planes parallel to the base of the nozzle, and the bases, in the planes passing through the inclined lines, that the vertices of the pyramids are located in the planes passing through the bases of the pyramids of the overlying rows, so that the height of the pyramid is equal to half the step between the incisions, and the incisions made along parallel inclined lines, they have an angle of inclination equal to the angle of inclination of the corrugations, it has allowed to significantly reduce the hydraulic resistance of the nozzle, to increase the efficiency of heat and mass transfer, separation liquid from gas due to the uniform distribution of gas and liquid flows over the entire volume of the nozzle, increasing the contact time of gas and liquid, as well as simplifying its assembly.

Claims

1. A regular nozzle for heat and mass transfer apparatus, consisting of vertically mounted and inclined corrugated sheets in contact with the intersecting corrugations with each other, and the corrugations of the sheet along the edge are provided with notches, between which the corrugation is bent back to form volumetric elements located on parallel inclined lines intersecting the ribs, characterized in that the incisions are made along parallel inclined lines, and the backward curved corrugations form inclined pyramids, the vertices of which are located in the planes, parallel to the base of the nozzle, and the base in planes passing through inclined lines.

2. The regular nozzle according to claim 1, characterized in that the vertices of the pyramids are located in planes passing through the base of the pyramids of the overlying rows.

3. The regular nozzle according to claim 1, characterized in that the height of the pyramid is equal to half the step between the notches along the edge.

4. The regular nozzle according to claim 1, characterized in that the incisions made in parallel inclined lines have an inclination angle equal to the angle of inclination of the corrugations.