RU87103U1

RU87103U1 - REGULAR NOZZLE FOR FILM HEAT AND MASS EXCHANGE UNITS

Info

Publication number: RU87103U1
Application number: RU2009121974/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Дмитриев; Оксана Сергеевна Макушева; Николай Алексеевич Николаев; Мансур Гильманович Гарипов
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Казанский научный центр РАН
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2009-09-27

Abstract

1. Регулярная насадка для пленочных тепломассообменных аппаратов, включающая насадку с каналами, отличающаяся тем, что насадка выполнена из пластин, ориентированных вертикально с образованием каналов, каждый из которых имеет в поперечном сечении вид правильного шестиугольника, в трех не соседних углах которого установлены горизонтальные перегородки. ! 2. Регулярная насадка для пленочных тепломассообменных аппаратов по п.1, отличающаяся тем, что перегородки расположены по высоте на расстоянии исходя из условия стремления жидкости к углам каналов.1. A regular nozzle for film heat and mass transfer apparatus, including a nozzle with channels, characterized in that the nozzle is made of plates oriented vertically with the formation of channels, each of which has a cross-section in the form of a regular hexagon, in three non-adjacent corners of which horizontal partitions are installed. ! 2. A regular nozzle for film heat and mass transfer apparatuses according to claim 1, characterized in that the partitions are located in height at a distance based on the condition of the tendency of the liquid to the corners of the channels.

Description

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической и пищевой промышленности.The invention relates to designs of regular nozzles designed for heat and mass transfer processes in a gas-liquid system and can be used in the chemical, petrochemical, metallurgical, energy and food industries.

Известна регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов [RU 2305596 С1, МПК B01J 19/32 (2006.01)], состоит из развернутых по отношении друг к другу пакетов, выполненных из вертикально ориентированных листов с выступами, образующими дистанционные элементы и наклонные каналы между листами для прохода контактирующих фаз. На листах, по крайней мере, одной пары пакетов насадки уложены ряды пористых лент из полимерных материалов, перекрещивающихся с выступами листов при выполнении их из жгутов или расположенных на выступах при выполнении выступов в виде гофр. Пористые ленты выполнены из перфорированных полимерных материалов с напылением частиц из материалов, смачиваемых разделяемой фазой, и уложены в рядах с зазором друг к другу под наклоном к горизонту или горизонтально при выполнении ленты в виде гребенки с направлением зубьев к основанию пакета. Пористые ленты могут быть соединены с источником положительных зарядов. Недостатком этого устройства является сложность изготовления, так как необходимо выдерживать определенные углы и напылять частицы, а также повышенное гидравлическое сопротивление из-за большого количества препятствий для потока газа.Known regular nozzle for separation and mass transfer apparatuses [RU 2305596 C1, IPC B01J 19/32 (2006.01)], consists of packages deployed in relation to each other, made of vertically oriented sheets with protrusions forming spacing elements and inclined channels between sheets for passage of contacting phases. On the sheets of at least one pair of nozzle packs, rows of porous tapes of polymer materials are stacked, intersecting with the tabs of the sheets when making them from bundles or located on the tabs when making protrusions in the form of corrugations. Porous tapes are made of perforated polymeric materials with the deposition of particles from materials wetted by a shared phase, and are arranged in rows with a gap to each other at an angle to the horizon or horizontally when making the tape in the form of a comb with the direction of the teeth to the base of the package. Porous tapes can be connected to a source of positive charges. The disadvantage of this device is the complexity of manufacture, since it is necessary to withstand certain angles and spray particles, as well as increased hydraulic resistance due to the large number of obstacles to the gas flow.

Известна регулярная структурированная насадка для тепло- и массообменных аппаратов [RU 2338586 С1, МПК B01J 19/32 (2006.01)] содержит блок размещенных ярусами горизонтальных рядов многозаходных винтовых элементов, расположенных в каждом ряду с постоянным зазором относительно друг друга. В зазоры между соседними винтовыми элементами в горизонтальных рядах вставлены вертикальные винтовые элементы, а величина зазора между всеми горизонтально расположенными винтовыми элементами равна наружному диаметру вставленных вертикальных винтовых элементов. Величина наружного диаметра вставленных вертикальных винтовых элементов находится в соотношении 0,32-0,98 к величине наружного диаметра горизонтальных винтовых элементов, а зазор между последними также находится в этих пределах. Изобретение позволяет повысить эффективность процессов тепло- и массообмена за счет образования квазиизотропной структуры во всем объеме блока насадки, турбулизации потоков внутри объема насадки, предотвратить байпасирование непрореагировавшего газа, а также увеличить механическую прочность блока насадки. Недостатком этого устройства является неравномерное распределение жидкости радиусу аппарата, так как жидкость будет перемещаться к стенкам.Known regular structured nozzle for heat and mass transfer apparatuses [RU 2338586 C1, IPC B01J 19/32 (2006.01)] contains a block of horizontal rows of multi-threading screw elements arranged in tiers located in each row with a constant gap relative to each other. Vertical screw elements are inserted into the gaps between adjacent screw elements in the horizontal rows, and the gap between all horizontally located screw elements is equal to the outer diameter of the inserted vertical screw elements. The outer diameter of the inserted vertical screw elements is in the ratio of 0.32-0.98 to the outer diameter of the horizontal screw elements, and the gap between the latter is also within these limits. The invention improves the efficiency of heat and mass transfer processes due to the formation of a quasi-isotropic structure in the entire volume of the nozzle block, turbulence of flows within the nozzle volume, prevents bypassing of unreacted gas, and also increases the mechanical strength of the nozzle block. The disadvantage of this device is the uneven distribution of fluid to the radius of the apparatus, since the fluid will move to the walls.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов [RU 2300419 С1, МПК B01J 19/32 (2006.01)], состоит из собранных в пакеты гофрированных листов, установленных вертикально и параллельно с наклоном гофр соседних листов под углом к горизонту в противоположные стороны, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом и образующих между собой свободные каналы сложной геометрической формы. Насадка снабжена проставками, выполненными в виде блока горизонтально уложенных в ряды параллельно друг другу объемных элементов, причем оси симметрии элементов, лежащих в соседних по высоте рядах, взаимно перпендикулярны. Элементы блока проставки представляют собой тела вращения, которые выполнены в виде многозаходных геликоидов, причем число заходов представляет 2-4. Элементы блока проставки уложены в ряды с зазором относительно друг друга, причем шаг, на расстоянии которого оси симметрии соседних элементов располагаются друг от друга, составляет 1,7-2,5 диаметра одного элемента. Изобретение позволяет повысить интенсивность процессов тепло- и массообмена за счет турбулизации газовых потоков и перераспределения жидкости. Недостатком этого устройства является сложность конструкции, необходимость соблюдения высокой точности при изготовлении.The closest in technical essence and the achieved result is a regular nozzle for separation and mass transfer apparatuses [RU 2300419 C1, IPC B01J 19/32 (2006.01)], consists of corrugated sheets assembled in packets, installed vertically and parallel to the corrugation of adjacent sheets at an angle to the horizon in opposite directions, touching protruding corrugations with each other and forming free channels of complex geometric shape. The nozzle is equipped with spacers made in the form of a block of volumetric elements horizontally arranged in rows parallel to each other, and the axis of symmetry of the elements lying in rows adjacent to each other in height are mutually perpendicular. The elements of the spacer block are bodies of revolution, which are made in the form of multi-helix, and the number of approaches is 2-4. The elements of the spacer block are arranged in rows with a gap relative to each other, and the step, at a distance of which the axis of symmetry of the neighboring elements are located from each other, is 1.7-2.5 diameters of one element. The invention allows to increase the intensity of the processes of heat and mass transfer due to turbulization of gas flows and redistribution of liquid. The disadvantage of this device is the design complexity, the need to maintain high accuracy in the manufacture.

Предлагаемая регулярная насадка для пленочных тепломассообменных аппаратов представляет собой блок с вертикальными пластинами 1. Насадка выполнена из пластин 1 ориентированных вертикально с образованием каналов, каждый из которых имеет в поперечном сечении вид правильного шестиугольника, в трех не соседних углах которого установлены горизонтальные перегородки 2.The proposed regular nozzle for film heat and mass transfer apparatuses is a block with vertical plates 1. The nozzle is made of plates 1 oriented vertically with the formation of channels, each of which has a cross-section in the form of a regular hexagon, in three non-adjacent corners of which horizontal partitions 2 are installed.

Жидкость подается сверху и равномерно распределяется по сечению насадки. Газ подается снизу равномерно под насадку. Жидкость, стекая вниз по пластинам 1 в виде пленки, контактирует с восходящим потоком газа. При течении жидкость, по принципу обеспечения минимального поверхностного натяжения, стремится к углам шестиугольных каналов, поэтому по высоте насадки установлены перегородки 2, которые перераспределяют жидкость равномерно по периметру каналов. Расстояние по высоте между перегородками 2 определяется исходя из условия стремления жидкости к углам каналов и зависит от ее поверхностного натяжения, причем следующие по высоте перегородки располагаются в других трех не соседних углах.The liquid is supplied from above and evenly distributed over the nozzle section. Gas is supplied from below evenly under the nozzle. The liquid flowing down the plates 1 in the form of a film is in contact with an upward flow of gas. During the flow, the liquid, according to the principle of ensuring minimum surface tension, tends to the corners of the hexagonal channels, therefore, partitions 2 are installed along the height of the nozzle, which redistribute the liquid evenly around the perimeter of the channels. The height distance between the partitions 2 is determined based on the condition of the fluid tending to the corners of the channels and depends on its surface tension, with the next highest partitions located in the other three non-adjacent corners.

Таким образом, жидкость движется по всей поверхности пластин в виде равномерной пленки, что существенно увеличивает площадь контакта газа и жидкости. Перегородки 2 турбулизируют пленку, повышая тем самым коэффициент массопередачи. Кроме того, жидкость не перемещается по радиусу аппарата, следовательно, массообменные аппараты с предлагаемой насадкой могут иметь достаточно большой диаметр, что увеличит их пропускную способность без снижения массообменной эффективности. Насадка обладает низким гидравлическим сопротивлением, так как газ движется без затрат энергии на преодоление различных препятствий.Thus, the liquid moves along the entire surface of the plates in the form of a uniform film, which significantly increases the contact area of gas and liquid. Partitions 2 turbulize the film, thereby increasing the mass transfer coefficient. In addition, the liquid does not move along the radius of the apparatus, therefore, the mass transfer apparatus with the proposed nozzle can have a sufficiently large diameter, which will increase their throughput without reducing the mass transfer efficiency. The nozzle has low hydraulic resistance, since the gas moves without the expense of energy to overcome various obstacles.

Техническим результатом является повышение эффективности массообменных процессов в системе газ-жидкость, увеличение пропускной способности аппаратов для проведения этих процессов и снижение их гидравлического сопротивления.The technical result is to increase the efficiency of mass transfer processes in a gas-liquid system, increase the throughput of apparatuses for carrying out these processes, and reduce their hydraulic resistance.

Claims

1. A regular nozzle for film heat and mass transfer apparatus, including a nozzle with channels, characterized in that the nozzle is made of plates oriented vertically with the formation of channels, each of which has a cross section in the form of a regular hexagon, in three non-adjacent corners of which horizontal partitions are installed.

2. A regular nozzle for film heat and mass transfer apparatuses according to claim 1, characterized in that the partitions are located in height at a distance based on the condition of the tendency of the liquid to the corners of the channels.