SU1087162A1

SU1087162A1 - Регул рна насадка дл тепломассообменных аппаратов

Info

Publication number: SU1087162A1
Application number: SU823460837A
Authority: SU
Inventors: Нелли Михайловна Жаркова; Ольга Николаевна Фурса; Николай Михайлович Соколов; Владимир Александрович Михайлов; Михаил Григорьевич Плешков; Владимир Григорьевич Сульдин; Татьяна Яковлевна Мухамадеева; Елена Луисовна Федулова
Original assignee: Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений; Производственное Объединение "Навоиазот"
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1984-04-23

Abstract

РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, содержаща цилиндрический корпус с вертикальными зигзагообразными элементами, отличающа с тем, что, с целью интенсификации тепломасс обмена за счет исключени сквозного проскока паров и многократного изменени движени жидкости и пара, зигзагообразные элементы выполнены в виде труб, установленных вплотную одна к другой по концентрическим окружност к и снабженных расположенными между ними цилиндрами из металлической сетки, причем угол наклона зигзага к горизонтали составл ет 35-75&deg;, &amp; отношение длины колена зигзага к диаметру трубки равно 2-3,5.

Description

X

00

|

О5

to

Изобретение относитс к массообменной аппаратуре насадочного типа, предназначенной дл ректификации, особенно вакуумной, многокомпонентн смесей, а также дл абсорбции, и может быть использовано в химическо нефтехимической и других отрасл х промышленности; Известна регул рна насадка дл тепломассообменных аппаратов, содер жата цилиндрический корпус с верти кальными зигзагообразными элементами С 1 Недостатками известной насадки вл ютс неэффективный массообмен и невысока пропускна способность. Это св зано с тем, что в блочной насадке контакт фаз происходит толь ко внутри каналов, что приводит к уменьшению удельной поверхности и свободного сечени . Кроме того,, монтаж известной насадки представл ет определенные трудности, поскольку добитьс полного совпадени отверстий в соседни плитах трудно, а несовпадение этих отверстий, увеличивающеес от плиты к плите, приводит к росту сопротивлени и, следовательно, к уменьшени производительности. Цель изобретени - интенсификаци тепломассообмена за счет исключени сквозного проскока паров и многокра ного изменени движени 7кидкости и пара. Поставленна цель достигаетс TeMj что в регул рной насадке дл тепломассообменных аппаратов, содер жащей цш-1индрический корпус с вертикальными зигзагообразными элементами зигзагообразные элементы выполнены в виде труб, установленных вплотную одна к другой по концентрическим окружност м и снабженных расположенными между ними цилиндрам из металлической сетки, причем угол наклона зигзага к горизонтали соста л ет 35-75 J а отношение длины коле на зигзага к диаметру трубки равно 2-3,5. На фиг, 1 представлена конструкци вспомогательного устройствана фиг, 2 - отдельный элемент насадки - зигзагообразна трубка (где о( угол наклона зигзага к горизонтали, 2- длина колена зигзага, D - диаметр трубки); на фиг. 3 - отдельное колено зигзага, где стрелками указано направление napaj на фиг. 4 - стакан с насадкой, вид сверху (овалы торцовые сечени трубок), на фиг. 5стакан с насадкой, общий вид (цилинд ры из сетки и вспомогательное устройство не показаны), на фиг. 6-8 графики зависимой эффективности насадки от выбранных соотношений. Насадка состоит из вспомогательного устройства, включающего решетку 1, имеющее близкое к насадке свободное сечение и центральный стержень 2. Вокруг центрального стержн 2 вплотную друг к другу по окружности укладываетс первый вертикальный р д трубок 3, на который одеваетс цилиндр 4 из металлической сетки. Затем укладываетс следующий концентрический р д трубок 3, который также охватываетс цилиндром 4 и т.д. Полученный пакет насадки вставл етс в стакан 5, а затем стаканы один над другим устанавливаютс в колонну. Насадка работает следующим образом . Поднимающиес из куба пары попадают в зигзагообразные каналы трубок 3, где они многократно измен ют направление своего движени , в результате чего происходит турбулизаци как парового, так и жидкостного потока. При этом контакт поднимающегос пара со стекающей вниз жидкостью происходит не только на внутренней поверхности трубок 3, но и на наружной их поверхности, а также на сетке цилиндров 4, что приводит к увеличению эффективности разделени . Благодар такой конструкции мае- сообмен происходит как на внутренней , так и на наружной поверхност х, а также на цилиндрах из металлической сетки, что приводит к увеличению поверхности контакта. Наличие цилиндров, кроме того, улучшает распределение жидкости и облегчает сборку насадки. Предлагаема насадка позвол ет добитьс хорошей турбулизации фаз и, следовательно, эффективного массообмена , благодар большому количеству изгибов зигзагообразных каналов. Отношение длины колена зигзага I к диаметру трубки D и величина угла наклона с должны быть такими, чтобы полностью отсутствовали сквозной проскок паров. Положительный )ект обеспечиваетс в интервале изменени величины угла с от 35 до 75 . Увеличение величиныугла выше 75 уменьшает число зигзагов каналов, т.е удшает массообмен, а уменьшение вел чины угла ниже 35 нецелесообразно из конструктивных соображений, поскольку технологически трудно изготовить трубку с крутыми изгибами. Дл достижени отсутстви сквозного проскока паров минимальное отношение длины колена зигзага к диаметру трубки при величине угла d- 35 составл ет 2, а при величин ( С 75 - 3,5. Уменьшение соотношени приводит к проскоку паров, а увеличение - удлин ет колено зигзаг что приводит к ухудшению массообмен Исследовани проводили на ректификационной колонне высотой 650 мм с использованием смеси четыреххлористый углерод - бензол, котора обычно используетс дл изучени различных характеристик массообменных устройств - насаДок и тарелок. Во всех опытах скорость пара состав л ла 0,2 м/с. Данные по зависимости эффективности насадки h от величины отношени И/о в интервале 1,25-5,0 дл четырех углов; 35 , 45, и 75 представлены в табл. 1 и на фиг. 6, откуда видно, что величина S/d оказывает значительное вли ние на эффективность насадки п, причем дл каждого изученного угла существует вполне опре деленное отношение /с|, при котором отсутствует сквозной проскок паров, в результате чего достигаетс макси мальна эффективность насадки. Оптимальное значение отно1пени e/d легко может быть рассчитано из простых геометрических построений и выражаетс как 1/si п с -созоС. Таким образом, каждому углу соответствует вполне определенное оптимальное значение отношени длины колена б к диаметру трубка d . Так, дл 45 2 ,0, дл 35/ - 2, 15, дл 60° - 2,3, дл 75 - 3,5. Эта зависимость граф чески изображена на фиг. 7.

При меньших или больших значени х по сравнению с оптимальней происходит резкое снижение эффективности , так как уменьшение отношени й/о1 приводит к сквозному проскоку паров, а увеличение - к возрастанию 1

Преимуществами предлагаемой регул рной насадки вл ютс наличие контакта фаз как на внутренней, так и на наружной поверхност х трубок, а также на цилиндрах из металлической сетки, что увеличивает поверхность контакта и, в конечном 24 щ;ины колена и yмeньшeн пo в св зи с, этим числа зигзагов. Проведенные исследовани по вли нию величины отношени на эффективность насадки t. подтвердили хорошую согласованность экспериментальных и расчетных данных. Каждому углу соответствует одно, вполне определенное, оптимальное значение отношени к , определ емое из выражени l/sinc -cosoC . Иначе может сложитьс мнение, что величина отношени /d измен етс в пределах от 2 до,3,5 дл любого угла oi, тогда . как это относитс ко всему интервалу величин углов от 35 до 75° Данные по зависимости эффективности насадки п-f от величины угла (. при оптимальном отношении 2/d представлены в табп. 2 и на фиг. 8, откуда видно, что эффективность предлагаемой насадки существенно зависит от угла оС и в интервале 35 -75 она Bbmie по сравнению с известной, дл которого число теоретических ступеней разделени не превышает 6-7 на 1 м. Установлено, что при уменьшении угла ниже 35 эффективность резко падает в св зи с по влением захлебьгвани жидкости в углах зигзага трубки . Уменьшение эф(1)ективности при угле более 75 объ сн етс существенным спр млением загзага и по влением сквозного проскока паров. Предлагаема насадка, в отличие от насадки спиральный зигзаг изго- товл етс из тонкостенных трубок, что приводит к увеличению свободного сечени насадки примерно на 15%, т.е. к уменьшению сопротивлени и увеличению произБодителы-юсти аппарата . Верхние и нижние торцы трубок должны быть строго горизонтальны. Трубки могут быть изготовлены из любого материала - металла, керамик11, стекла и т.д. - в зависимости от физико-химических свойств раздел емой жидкости.

итоге, эффективность разбавлени и возможность использовани тонкостенных трубок, что увеличивает свободное сечение и, следовательно, производительность процесса.

Использование регул рной насадки дает следующий эффект: сокращение продолжительности процессаJ уменьшение потерь продукта, улучшение качестна выпускаемых продуктов.

Таблица 1

.З

Фиг. г

Фк2.5

Hf/In IS

0

/.X.,. 2. .o(-7S

11

Ю

шщ

9 9

очап

уИЛ О

5 5

WSO

РИ 7

Claims

РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, содержащая цилиндрический корпус с вертикальными зигзагообразными элементами, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации тепломассо-_ обмена за счет исключения сквозного проскока паров и многократного изменения движения жидкости и пара, зигзагообразные элементы выполнены в виде труб, установленных вплотную одна к | другой по концентрическим окружностям и снабженных расположенными между ними цилиндрами из металлической сетки, причем угол наклона зигзага к горизонтали составляет 35-75°, а отношение длины колена зигзага к диаметру трубки равно 2-3,5.

SO „„ 1087162