SU1058110A1 - Тепломассообменный аппарат - Google Patents

Abstract

ТЕПЛОМАССООБМЕННЫП АППАРАТ, содержащий корпус с патрубками дл  подвода газа и жидкости, выполненный с торцовой профилированной стенкой, снабженной размещенным в центре выхлопным патрубком, направл ющий элемент и закручиватели, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности тепломассообмена за счет обеспечени  перемешивани  фаз и сепарации при контакте газа с в зкой жидкостью, нижн   торцова  стенка аппарата выполнена с входными отверсти ми дл  жидкости, а выхлопной патрубок - со сливными прорез ми.

Description

Изобретение относитс  к вихревым газожидкостным аппаратам и может быть использовано дЛ  проведени  процессов в системах газ - в зка  жидкость в химической, фармацевтической, пищевой и других отрасл х промышленности.

Известен тепломассообменныЛ аппарат дл  системы газ - жидкость, включающий корпус с патрубками дл  подвода и отвода газа жидкости с торцовыми профилированными стенками, направл ющий элемент и закручиватели „дл  закрутки газа.

Через отверсти  в направл ющем элементе жидкость по касательной подаетс  в рабочую (барботажную) зону аппарата, в которую одновременно по щел м (закручивател м) направл етс  газ под давлением. В результате происходит дробление жидкости и за счет энергии газового потока

образуетс  тонкое вращающеес  газожидкостное кольцо, в котором происходит взаимодействие газа и жидкости . Мелкодисперсна  газожидкостна  смесь движетс  вверх по спирали к сливным отверсти м, наход щимс 

О (Л 00 в рабочей зоне в верхней профилированной стенке, а газ удал етс  через выхлопной патрубок.

Недостатком данного аппарата  вл етс  то, что он работает эффективно только при контактировании газа

О с малов зкой жидкостью. При контакте газа с в зкой жидкостью в тонком

вращающемс  кольце происходит недостаточное перемешивание фаз, поэтому снижаетс  эффективность тепломассообменных процессов.

Высока  в зкость жидкости способствует образованию тонких стойких пленбк жидкости вокруг пузырьков газа«

Образуетс  мелкопузырькова  структур сло 5 т.е. жидкость насыщаетс  мельчайшими газовыми пузырьками, удалени которых может быть осуществлено в результате использовани  более эффективных методов разделени  фаз после их взаимодействи  или применени  отстойников , имеющих AocTatoMHo большо объе.м,

Цельй изобретени   вл етс  повышение эсрфективности тепломассообмена за счет обеспечени  перемешивани  фаз и сепарации при контакте газа с в зкой жидкостью, .

Эта цель достигаетс  тем, что нижн   торцова  стенка аппарата выполнена с входными отверсти ми дл  жидкости , а выхлопной патрубок - со сли-ЗгЫ.ми прорез ми,

Така  конструкци  аппарата дает возможность увеличить рабочую зону аппарата; осуществить равномерный подвод жидкости снизу по всей зоие 33 счет чего интенсифицируютс процессы перемешивани , и тепломассообмена , и создать на внутренней поверхности выхлопного, патрубка относи тельно тонкий газожидкостный слой, облегчающий .отвод газовых пузырей, так как под действием центробежных .сил )«идкостьприжимаетс  к стенке, а газовые пузыри как более легкие всплывают из пленки и удал ютс ,

На фиг,1 изображен тепломассообменный аппарат, продольный разрезf на фиг,2 - разрез А-А на фиг.Ь

Аппарат состоит из корпуса 1 с патрубком 2 дл  подачи газа, Верхн   профилированна  стенка 3 снабжена расположенным в центре выхлопным патрубком , который плавно соединен с ней( нижн   плоска  стенка 5 выполнена с отверсти ми б дл  равномерной подачи жидкости в рабочую зону аппарата е нижней стенке 5 прикреплен поддон 7 с патрубком 8 дл  подвода жидкости в аппарат,

Внутри корпуса установлен направл ющий элемент 9 с тангенциальными щел ми 10, Между корпусом 1 и Направл ющим элементом 9 образуетс  кольцевое пространство 11.

В выхлопном Патрубке по ходу движени  газа по всему периметру имеютс  продольные прорези 12, предназначенные дл  слива жидкости, а над ними S патрубке -s установлен каплеотбойник 13 а Снаружи выхлопной патрубок 4 снабжен кольцевым карманом tl с патрубком 15 дл  слива жидкости из аппарата/Кольцевой карман 1А

снабжен рециркул ционной трубкой | 16 дл  отвода газа из кармана в зону разркжени .

Аппарат работает следующим образом .

Газ подаетс  через патрубок 2 в кольцевое пространство 11, Выход  из кольцевого пространства 11, газовый поток с равномерной скоростью через тангенциальные щели 10 направл ющего элемента 9 поступает в рабочую зону аппарата. Встреча  на своем пути жидкость, залитую в аппарат, газовый поток закручивает ее, разбива сь на множество отдельных пузырей. Жидкость подаетс  сниЗУ через патрубок 8 и равномерно

поступает в рабочую зону через входные отверсти  6, выполненные в нижней торцовой стенке 5. Благодар 

такой подаче жидкость равномерно пронизывает снизу всю толщину вращающегос  сло , а вращательное движение газового потока обеспечивает подвод газа по периметру. Таким образом,

образуетс  перекрестный ток, за счет которого формируетс  сильно турбулизованный газожидкостный пенный слой в виде быстродвижущихс  пленок и струй жидкости, тесно перемешанных

с пузыр ми газа, и обеспечиваетс 

оо ьша  удельна  поверхность контакта фаз. Газожидкостна  смесь, центробежными силами отбрасываетс  от Центра к периферии. При этом по

0 оси аппарата в виде воронки образуетс  зона разр жени . После контактировани  газа с жидкостью газожидкостна  смесь, враща сь, движетс  вверх по профилированной стенке к .

с выхлопному патрубку, затем относительно тонким слоем поднимаетс  по внутренней поверхности до слив- , ных прорезей 12,:

Минимальное рассто ние до прорезей в патрубке зависит от в зкости и расхода жидкости и диаметра патрубка и определ етс  по формуле

. боЗО-а Ot

r2.d2

V - в зкость жидкости; О - расход ЖИДКОСТИ; а - радиус, патрубка; Г 0 r«Vcf,

г - рассто ние от оси до поверхности пленки; Vcf - СКОРОСТЬ;

d - диаметр пузырька.

После контакта газ начинает отдел тьс  на воронкообразной поверхности газожидкостного сло , а окончательное разделение фаз происходит в выхлопном патрубке, где газовые пузырьки под действием архимедовой силы отдел ютс  из тонкой пленки. Жидкость, отделившись от газовых пузырей , сливаетс  в кольцевой карман I и затем отводитс  через патрубок 15| а газ проходит через каплеотбойник 13 где отдел ютс  частицы жидкости , и выводитс  из аппарата.

Таз, попавший с жидкостью через прорези в кольцевой карман 1, отводитс  через рециркул ционную трубку 16, конец которой введен в зону разржени  аппарата.

Предлагаемый аппарат имеет преимущества по сравнению с прототипом, та как в нем имеютс  услови  дл  высокоэффективной работы при контакте газа и в зкой жидкости,

В данном аппарате формирование газожидкостного сло  протекает в большем объеме при двойном перекрестном TOKei так как жидкость подаетс  снизу через входные отверсти  внижней торцовой стенке и равномерно поступает во весь вращаю1цийс  динамический слой, а газ диспергирует через слой от периферии к центру.

За счет этого интенсифицируетс  процесс перемешивани  фаз получаютс  более развита  поверхность контакта фаз и быстрое её обновление что особенно важно в системах газ в зка  жидкость. Поэтому процессы тепломассообмена протекают эффективно .

Расположение сливных прорезей в выхлопном патрубке, который плавно соединен с верхней профилированной стенкой, позвол ет создать на внутренней поверхности выхлопного патрубка относительно тонкий с11ой жидкости , где эффективно происходит сепараци  газовых пузырей. Причем важно, чтобы высота до прорезей была такова чтобы произошла полна  дегазаци  газовых пузырей.

Предложенное соотношение позвол ет определить минимальное рассто ние до сливных прорезей в выхлопном патрубке .

0

Как показали расчеты и подтверждено опытами, дл  малов зкой жидкости как вода высота в 1-2 мм до прорезей достаточна дл  полной дегазации, дл  машинного масла - 200 мм а дл  /

5 смеси химических веществ с в зкостью - tOO мм. При применении данного аппарата отпадает необходимость ставить дополнительно отстойники , что требуетс  в аппаратах

0 других конструкций. Предлагаемый аппарат удобен в эксплуатации, компактен и имеет хорошие тепломассообменные характеристики..

Проведенные эксперименты в СКС

5 Энергохиммаш и на КНПО Карболит показали высокую эффективность аппарата при проведении процессов между газом и в зкой жидкостью. Опытный образец аппарата был использован как

0 химический реактор дл  проведени  одного из процессов окислительной поликонденсации - 2,6 ксиленола при получении полифениленоксида, а именно абсорбции кислорода из газовой сме5 си. Нидна  в зка  фаза состо ла из смеси химических веществ.

Проведенные исследовани  показали, что аппарат может успешно примен тьс  дл  процессов между газом и в зкой

0 жидкостью. В нем эффективно протекает процесс тепломассообмена и что особенно важно, происходит хорошее разделение фаз после их взаимодействи 

Предложенный аппарат может быть

S использован на линии получени  полифениленоксида . При этом он заменит громоздкий реактор и отстойник а главное даст возможность обеспечить непрерывность работы всей технологи0 ческой линии с механизацией и автоматизацией процесса.

Claims (1)

1. ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус с патрубками для подвода газа и жидкости, выполненный с торцовой профилированной стенкой, снабженной размещенным в центре выхлопным патрубком, направляющий элемент и закручиватели, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена за счет обеспечения перемешивания фаз и сепарации при контакте газа с вязкой жидкостью, нижняя торцовая стенка . аппарата выполнена с входными отверстиями для жидкости, а выхлопной патрубок - со сливными прорезями.