SU1274707A1 - Тепломассообменный аппарат - Google Patents

Description

Изобретение относится к области конструкций пленочных аппаратов для проведения физико-химических процессов с участием жидкой и газовой фаз, например процессов ректификации и абсорбции, и может быть использовано в химической и других отраслях п р о м ы ш л е н и ос т и.

Цель изобретения — интенсификация массообмена за счет повышения волнообразования жидкостной пленки и турбулизации газовой фазы по всей высоте аппарата.

На фиг. 1 изображена часть аппарата, продольный разрез; на фиг. 2 — соседние по высоте спиральные пластины с отражательными перегородками.

Аппарат состоит из корпуса 1 с укрепленными на его внутренней поверхности кольцевыми карманами 2, соосного вала 3 с установленными на нем с возможностью вращения вокруг вала контактными ступенями 4, выполненными в виде отбортованных, расположенных по спирали пластин 5. Между витками пластин 5 укреплены наклонные отражательные перегородки 6 под острыми углами ос в верхней кромке пластины 5 таким образом, что вершины углов направлены к центру спирали. Концы перегородок 6 прикреплены к бортам пластин 5.

Между вогнутой поверхностью пластины 5 и обращенными к ней краями отражательных перегородок 6 имеются зазоры для'прохода пленки жидкости. Пластины 5 зажаты между радиальными брусьями 7, соединенными между собой штифтами 8. Брусья связаны с центральной втулкой 9, выполняющей роль подшипника скольжения контактной ступени 4 на валу 3. Между ступенями 4 на корпусе 1 аппарата размещены переточные устройства в виде распределительных лотков 10, а на валу 3 — разделительные втулки 11.

Аппарат работает следующим образом.

В нижнюю часть аппарата подают газ, который, проходя снизу вверх и пересекая ступени 4, набегает на отражательные наклонные перегородки 6 и приводит во вращательное движение контактные ступени, причем ввиду взаимно противоположного наклона отражательных перегородок 6 соседних контактных ступеней 4 последние вращаются в противоположных направлениях.

Жидкость подают на каждую вращающуюся контактную ступень по радиальному перфорированному лотку 10 из кольцевого кармана 2, которая затем попадает в зазоры между витками спирали. Под действием центробежных сил жидкость отбрасывается на внутреннюю поверхность спиральных пластин 5 и течет по ней в виде пленки в направлении наибольшего радиуса, то есть от центра к периферии аппарата. С вращающейся ступени жидкость сбрасывается на стенки корпуса 1 аппарата и затем стекает вниз в кольцевой карман 2. Через от верстие в кармане 2 жидкость поступает на нижерасположениый лоток 10, который распределяет ее на другой контактной ступени.

Контакт между газом и пленкой жидкости происходит в щелевом пространстве между витками спиральных пластин 5. Ввиду того, что соседние контактные ступени 4 вращаются в противоположные стороны, закручивания газового потока вокруг оси аппарата не будет происходить, а газовый поток при входе в каждую следующую контактную ступень, т.е. по всей высоте аппарата будет изменять направление закручивания, благодаря чему достигается повышенная турбулизация газовой фазы, что, в конечном итоге, приводит к повышению эффективности массообмена.

Эффективность массообмена в предлагаемом аппарате повышается за счет повышения турбулизации газовой фазы по всей его высоте; упрощается его монтаж и демонтаж. В известных аппаратах устанавливают или извлекают ротор в целом, представляющий собой вал с укрепленными на нем всеми контактными ступенями, что представляет собой трудоемкую и сложную операцию, требующую применения подъемного оборудования. В предлагаемом аппарате монтаж и демонтаж можно проводить, последовательно устанавливая или снимая с неподвижного вала отдельные контактные ступени; уменьшается металлоемкость аппарата за счет уменьшения диаметра вала; повышается надежность аппарата, так как нагрузка на подшипники одной ступени значительно ниже, чем на подшипники ротора в целом, причем выход из строя любого подшипника или целой ступени не приводит к остановке всего аппарата; исключается необходимость балансировки вращающегося ротора с закрепленными на нем контактными ступенями из-за вращения контактных ступеней в противоположные стороны на неподвижном валу.

Кроме того, исключается необходимость подвода механической энергии извне, что повышает надежность герметизации аппарата за счет отсутствия сальниковых уплотнений вала.

Это дает возможность проводить процессы под давлением, а в условиях вакуумной ректификации имеет более глубокий вакуум, что скажется на качестве очищаемого продукта.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к области конструкций пленочных аппаратов дл  проведени  физико-химических процессов с участием жидкой и газовой фаз, например процессов ректификации и абсорбции, и может быть иснользовано в химической и других отрасл х промышленности. Цель изобретени  -- интенсификаци  массообмепа за счет повышени  волиообразовани  жидкостной пленки и турбу.шзации газовой фазы по всей высоте аппарата. На фиг. 1 изображена часть аппарата, продольный разрез; па фиг. 2 - соседние по высоте спиральпые пластины с отражательными перегородками. Агшарат состоит из корпуса 1 с укрепленными на его внутренней поверхности кольцевы.ми карманами 2, соосного вала 3 с установленными на нем с воз.можиосп 10 вращени  вокруг вала контактными ступен ми 4, выполненными в виде отбортованных , расположенных по спирали пластин 5. витками пластин 5 укреплены наклопные отражательные перегородки 6 иод острыми углами ОС. в верхней кромке пластины о таким образом, что вершины углов направлены к центру спирали. Концы перегородок 6 прикреплены к бортам пластин 5. Между вогнутой поверхностью пластины 5 и обрашенными к ней кра ми отражательных перегородок 6 имеютс  зазоры дл прохода пленки жидкости. Пластины 5 зажаты между радиальными брусь ми 7, соединенными между собой штифта.ми 8. Брусь  св заны с центральной втулкой 9, выполн ющей роль подшипника скольжени  контактной ступени 4 на валу 3. Между ступен ми 4 на Kopiiyce 1 аппарата размещены переточпые устройства в виде распределительных лотков 10, а на валу 3 - разделительные втулки I1. Аппарат работает следующим образом. В нижнюю часть аппарата подают газ, который, проход  снизу вверх и пересека  ступени 4, набегает на отражательные наклонные перегородки 6 и приводит во вращательное движение контактные ступени, причем ввиду взаимно противоположного наклона отражательных перегорол,ок 6 соседних контактных ступеней 4 последние вращаютс  в противоположных направлени х . Жидкость подают на каждую вращающуюс  контактную ступень но радиальному перфорированно.му лотку 10 из кольцевого кармана 2, котора  зате.м попадает в зазоры между витками спирали. Под действием центробежных сил жидкость огбрасываетс  на внутреннюю поверхность спиральных пластин 5 и течет по ней в виде пленки в направлении паибольп1его радиуса, то есть от центра к периферии аппарата. С вращающейс  ступени жидкость сбрасываетс  на стенки корпуса 1 аппарата и затем стекает вниз в кольцевой карман 2. Через от1 7 верстие в кармане 2 жидкость поступает на нижерасцоложениый лоток 10, который распредел ет ее на другой контактной етупени . Контакт между газом и пленкой жидкости происходит в щелевом пространстве .между витками спиральных пластин 5. Ввиду того, что соседние контактные ступени 4 вращаютс  в противоположные стороны , закручивани  газового потока вокруг оси аппарата не будет происходить, а газовый поток при входе в каждую следующую контактную ступень, т.е. по всей высоте ап 1арата будет из.мен ть направление закручивани , благодар  чему достигаетс  повышенна  турбулизаци  газовой фазы, что, в конечном итоге, приводит к повыщению эффективности массообмена. 3)ффективность массообмена в предлагае .мом аппарате повышаетс  за счет повышени  турбулизации газовой фазы по всей его высоте; упрощаетс  его монтаж и демонтаж. В известных аппаратах устанавливают или извлекают ротор в целом, представл ющий собой вал с укрепленными на нем всеми контактными ступен ми, что представл ет собой трудоемкую и сложную операцию , требующую применени  подъемного оборудовани . В предлагаемом аппарате монтаж и демонтаж можно проводить, последовательно устанавлива  или снима  с неподвижного вала отдельные контактные ступени; уменьщаетс  металлоемкость аппарата за счет уменьщени  диаметра вала; повыщаетс  надежность аппарата, так как нагрузка на подщипники одной ступени значительно ниже, чем на подшипники ротора в целом, причем выход из стро  любого подщипника или целой ступени не приводит к остановке всего аппарата; исключаетс  необходимость балансировки вращающегос  ротора с закрепленными на нем контактными ступен ми из-за вращени  контактных ступеней в противоположные стороны на неподвижном валу. Кро.ме того, исключаетс  необходи.мость подвода .механическсзй энергии извне, что повышает надежность герметизации аппарата за счет отсутстви  сальниковых уплотнений вала. Это дает возможность проводить процессы под давлением, а в уелови х вакуумной ректификации имеет более глубокий вакуум, что скажетс  на качестве очищаемого продукта. Формула изобретени  1. Тепломасеообмепный аппарат дл  контактировапи  газа с жидкостью, содержащий вертикальный сорпус, соосный вал с установленными но его высоте контактными ступен ми, выполненными в виде отбортованных , расположенных по спирали, пластин с наклонными отражательными перегородками , переточные устройства, расположенные между ступен ми, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации массообмена за счет повышени  волнообразовани  жидкостной пленки и турбулизации газовой фазы по высоте аппарата, контактные ступени установлены с возможностью вращени  вокруг вала, спирали соседних ступеней закручены в противоположные стороны , а перегородки соседних ступеней наклонены в противоположные стороны и образуют с верхней кромкой спиральных пластин угол в 30-60°.
2. 2. Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что соседние контактные ступени с одинаковым наклоном отражательных перегородок соединены в пакеты.