SU1360754A1 - Тепломассообменный аппарат - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к анпаратур- но.му оформлению массообменных процессов в система газ (пар) - жидкость и может быть использовано в химической, пищевой. нефтехимической и других отрасл х промышленности . Цель изобретени  - уменьшение гидравлического сопротивлени  и упрощение конструкции. В тепломассообменном аппарате, содержащем корпус с тарелками и переливными устройствами, снабженные завихрнте;} ми, отбойниками и узлами подвода жидкости трубчатые контактные элементы , верхн   часть которых выполнена с прорез ми, размещенными кольцевыми р дами , кажда  из которых снабжена направленной внутрь пластиной с образованием се- парационного окна, прорези расположены выше линии отгиба пластин, наклоненной под острым углом к образующей трубчатых контактных элементов, причем кромки пластин выполнены в виде ломаных или плавных линий . Кроме того, лини  отгиба пластин выполнена с наклоном к образующим трубчатых контактных элементов под углом 25- 45°. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл. Ф (Л со СП о сд 4

Description

Изобретение относитс  к химической промышленности и может быть использовано дл  проведени  массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость.

Цель изобретени  - уменьшение гидрав- .шческого сопротивлени  и упрощение конструкции аппарата.

На фиг. 1 представлен аппарат, разрез; на фиг . 2 - узел 1 на фиг. 1, изо.метриче- ское изображение, кромки пластин вынолне- ны в виделоманых линий; на фиг. 3 - то же, кромки пластин выполнены в виде плавных линий; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1, прорези расположены выше линии отгиба пластин; на фиг. 5 - то же, прорези расположены ниже линии отгиба пластин.

Аппарат содержит корпус 1, тарелки 2, переливные устройства 3 и трубчатые контактные элементы 4, выполненнь е в виде единых каналов, снабженные узлами подвода жидкости, например питаюш,ими отверсти ми 5. Верхн   часть трубчатых контактных элементов выполнена с прорез ми 5, размещенными кольцевыми р дами, кажда  из которых снабжена отогнутой внутрь пластиной 7 с образованием сепарационного окна 8. Пластины одновременно выполн ют функции завихрителей и отбойников.

Прорези расположены выше липий 9 отгиба , пластин, наклонненых под острым уг- ло.м а (фиг. 2 и 3) к образующей трубчатых контактных элементов.

Благодар  наклону линий 9 поверхности отогнутых внутрь пластин 7 оказываютс  повернутыми относительно оси контактного элемента на одинаковый угол с образованием между пластинами закручивающих и сепарирующих каналов 10.

Кромки 11 пластин 7 выполнены в виде ломаных или плавных линий (фиг. 2 и 3). Кроме того, предлагаетс  выполн ть линии 9 отгиба пластин 7 с наклоном к образующим трубчатых контактных элементов под уголом 25-45.

А ппарат работает следующим образом.

Под действием давлени  гидростатического столба на тарелке 2 жидкость через питающие отверсти  5 поступает в контактный элемент 4. Проход  в каналах 10 между 1 аклонными пластинами 7 нижележащей ступени, выполн ющими функцию завихри- тел , газ (пар) приобретает вращательное движение и увлекает образующуюс  на внутренней поверхности контактного элемента жидкую пленку вверх по винтовой траектории .

Под воздействием быстродвижущегос  закрученного газового потока жидка  пленка сильно турбулизуетс , при этом происходит интенсивный процесс массопередачи. Дойд  до каналов 10 .между наклонны.ми пластина .ми 7 данной ступени, совмещающими функции завихрителей и отбойника, газ (пар) восполн ет энергию своего вра- щательного движени . Под действием центробежных сил и вследствие отбойного действи  пластин 7 жидкость удал етс  в межтрубное пространство через окна 8 (фиг. 4) и снова стекает на тарелку, а газ (пар) уходит на вышележащую ступень.

Описанный выще и изображенный на фиг. 4 процесс удалени  жидкости в межтрубное пространство протекает, если прорези 6 расположены выще линии 9 отгиба пластин 7. В противном случае процесс удалени  жидкости в межтрубное пространство затруднен тем, что пластины 7 отбрасывают набегающую на них жидкую пленку к центру трубы (фиг. 5).

С целью получени  максимального закручивающего эффекта пластины 7 следует

0 загибать внутрь так, чтобы проекции на горизонтальную плоскость их верхних кромок располагались по радиусам трубы контактного элемента. При этом угол наклона поверхностей пластин 7 относительно вертикали (угол п(;ворота потока в каналах заиихри- тел ) равен углу наклона а линий 9 относительно образующей контактного элемента.

Дл  определени  оптимальных зн чений угла а, равного углу поворота потока в каналах 10, используетс  известна  форму- 0 ла дл  расчета гидравлического сопротивлени  резкого поворота потока

5

Лр А-В

PV

где V - скорость газа в канале завихрител ;

р - плотность газа;

А, В -коэффициенты, завис щие от угла поворота потока в каналах завихрител .

Кинетическа  энерги  вращательного движени  газа в каналах завихрител 

45

г PViр .; . ;

Ек sin-a.

(2)

где VT - тангенциальна  составл юща  вихревого движени  газа. Гидравлическое сопротивление, отнесенное к единице кинетической энергии вращательного движени , равно

д, ,,лг АВ

(3)

55

Подставл   значени  коэффициентов А и В в уравнение (3), получают зависимость, представленную в табл. 1.

Таким образом, минимальные удельные потери энергии на закрутку газового потока имеют место в диапазоне углов наклона каналов (пластин) « 25-45°.

Дл  оптимальной работы пластинчатого сепаратора-завихрител  в предлагаемой конструкции существенное значение имеют чис- ло пластин (прорезей) и их размеры, которые св заны друг с другом соотношением

(3+ с) z 2лг,(4)

где а, с - ширина прорезей и перемычек между ними по окружности контактного элемента в сечении,а и с имеют соответственно максимальное и минимальное значени ; Z - число прорезей в одном кольцевом р ду;

г - радиус трубы контактного элемента .

Значение а/г, при Z

::i::i::::r:i

rizi

Примечание. Прочерки при

Из табл. 2 следует, что дл  обеспечени  прочности и жесткости трубы в сечении, где ширина прорези а максимальна, необходима , чтобы ширина перемычки с составл ла не менее с 0,2г дл  обеспечени  максимальной закрутки потока целесообразно, чтобы отношение а/г было близко к 1.

Таблица 1

Из выражени  (4).следует

2:т

Z

(5)

Максимальна  ширина прорези,а, прибли« зительно равна  проекции пластины на радиус трубы контактного элемента, не может быть больше 1 (иначе пластины пересе20

кутс , что невозможно). При а

L г

-

d вылет пластин очень мал и слишком мала закрутка потока. Поэтому в табл. 2 приведены значени  а/г при различных значени х с/г и Z, причем, значени  ; 0,32 в табл. 2 опущены.

Таблица 2

Этим требовани м наиболее полно удовлетвор ет вариант с числом прорезей z 6; с/г 0,2, а/г 0,85.

Пример. Провод т гидродинамические испытани  модели массообменного аппарата предлагаемой конструкции. Испытание провод т в колонне из оргстекла внутренним

диаметром 200 мм, в которой установлены две .тарелки с переливными стаканами. Рассто ние между тарелками 500 мм. По оси колонны через отверсти  в тарелках пропущена контактна  тонкостенна  металлическа  труба внутренним диаметром 43 мм.

В верхней части контактных элементов (под вышележащими тарелками) в трубе- выполнены два кольцевых р да прорезей треугольной формы высотой 35 мм, а 16,5 мм, 6,0 мм в соответствии с формулой изобретени . Пластины отогнуты внутрь так, чтобы проекции их верхних кромок на горизонтальную плоскость разме- н 1ались по радиусам трубы. Жидкость подают в контактные элементы через отверсти  04 мм.

При проведении опытов скорость газа измен ют в пределах wo: 15,0- 20,0 м/с, линейную плотность орощени  Г 0,39 - -0,61 . В опытах измер ют перепад давлени  Лр на одном контактном элементе . Результаты опытов приведены в табл. 3.

Таблица 3

Данные табл. 3 показывают, что гидравлическое сопротивление предлагаемой конструкции по крайней мере в 3-6 раз мень-.

ще гидравлического сопротивлени  больщого количества известных вихревых аппара.тов.

Таким образом, расположение прорезей выще линии отгиба пластин, наклонной под острым углом к образующей трубчатых контактных элементов, выполнение кромок пластин в виде ломаных или плавных линий, выполнение нескольких контактных элементов в виде единых каналов привод т к исключению резких сужений, расщирений и поворотов газового потока, что значительно снижает гидравлическое сопротивление, а следовательно , у.меньшает энергоемкость процесса .

Размещение линий отгиба пластин под углом 25-45° по отнощению к образующим трубчатых контактных элементов еще более уменьшает гидравлическое сопротивление аппарата.

Совокупность известных и новых признаков конструкции приводит к тому, что все функциональные устройства соосно расноло- женных контактных элементов выполнены из одной стандартной трубы, что делает конструкцию простой и технологичной, снижает стоимость изготовлени  сборки и ремонта.

Claims (2)

1.Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с тарелками и переливными

устройствами, снабженные завихрител ми, отбойниками и узлами подвода жидкости трубчатые контактные элементы, верхн   часть которых выполнена с прорез ми, размещенными кольцевыми р дами, кажда  из которых снабжена отогнутой внутрь пластиной с образованием сепарационного окна, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  гидравлического сопротивлени  и упрощени  конструкции, пластины наклонены под острым углом к образующей трубчатых контактных элементов, а прорези расположены выще линии отгиба пластин, при этом кромки пластин выполнены в виде ломаных или плавных линий.

2.Аппарат по п. 1, отличаюш,ийс  тем, что угол наклона пластин к образующи.м

трубчатых контактных элементов равен 25-45°.

Составитель А. Сондор

Техред И. ВересКорректор Л. Пилипенко

Тираж 657Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

П 3035, Москва, Ж-35, Раушска  иаб., д. 4/5 Произ 1олственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, у.п. Проектна , 4