SU1391691A1

SU1391691A1 - Heat-mass exchange apparatus

Info

Publication number: SU1391691A1
Application number: SU864176763A
Authority: SU
Inventors: Александр Георгиевич Рыбинский; Олег Константинович Одинцов; Евгений Васильевич Ипполитов; Владимир Борисович Коптенармусов; Леонид Яковлевич Живайкин
Original assignee: Ухтинский Нефтеперерабатывающий Завод
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-04-30

Abstract

Изобретение относитс к аппаратурно- .му оформлению процессов тепломассообмена , иротекаюц их в системе газ (пар) - жидкость, таких как абсорбци , десорбци , ректификаци , охлаждение и позвол ет интенсифицировать процесс тепломассопереноса за счет увеличени поверхности контакта фаз, увеличени движуп1ей силы процесса и снижени г идравлического согцю- тивлени . Тепломассообменный анпарат вк.1ючает перпендикул рно распо. южен- ныс в желобах 5 трубы 7 и 8, об ьединсн- Hi.ie в коллектор 10, при том труба 8, при- И11каю1ца к торцовой стенке 23, иеп к ред- ственно примыкает к днищу желоба 5, а ei o торцова стенка 23 снабжена перфорированной направл ющей пластиной, верхн поверхность которой совпадает с нижней кромкой щели. Целесообразно снабжать параллельно установленными боковыми стенками , с одной стороны примыкающими к желобам 5, а также выполн ть трубы 7 и 8 перфорированными, при этом желоб должен состо ть из коаксиально установленных внутреннего и наружных коробов, причем днище внутреннего короба выполнено с отверсти ми . 3 з.п. ф-лы, 9 ил. (ЛThe invention relates to the instrumental design of heat and mass transfer processes, and their gas (vapor) - liquid in the system, such as absorption, desorption, rectification, cooling, and allows to intensify the process of heat and mass transfer by increasing the surface of the contact phase, increasing the movement of the process and reducing g hydraulically controlled. Heat and mass transfer unit is mounted perpendicularly. Jujens in gutters 5 are pipes 7 and 8, joint Hi.ie to collector 10, with pipe 8, at the end of the end wall 23, and rarely adjoins the bottom of the groove 5, and ei o the end wall 23 is provided with a perforated guide plate, the upper surface of which coincides with the lower edge of the slit. It is advisable to provide parallel side walls installed on one side adjacent to the grooves 5, as well as to perform pipes 7 and 8 perforated, the groove should consist of coaxially installed inner and outer ducts, and the bottom of the inner duct is made with openings. 3 hp f-ly, 9 ill. (L

Description

1,one,

////

0000

соwith

О5O5

Фиг./Fig. /

Изобретение относитс к аппаратурному оформлению процессов, протекающих в системе газ (пар) -- жидкость, таких как абсорбци , десорбци , ректификаци , охлаждение ,The invention relates to instrumentation of processes occurring in a gas (vapor) - liquid system, such as absorption, desorption, rectification, cooling,

Цель изобретени - интенсификаци ироцс ;са тепломассопереноса за счет увеличени поверхности контакта фаз, увеличение движущей силы процесса и снижение гидравлического сопротивлени .The purpose of the invention is to intensify iroc; sa heat and mass transfer by increasing the surface of the contact phase, increasing the driving force of the process and reducing the hydraulic resistance.

На фиг. 1 схематически изображена часть тепло.массооб.менного аппарата, под нижней тарелкой которого установлено распределительное устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез .А -А на фиг. I; на фиг. 3 - разрез Б Б па фиг. 2, на фиг. 4 разрез В - В на фиг. 2; па фиг. 5 узел I па фиг. 3; на (jiMi . 6 - желоб, состо п.ий из коаксиа.чьпо усгановленных коробов, продольный разрез; на фиг. 7 вариант вьтол- нени перфо|)апии в виде прорези; на фиг. 8 и 9 - желоб с перфо)ированными труба- ми, продольный раз)ез.FIG. 1 shows schematically a part of a heat-massaging apparatus, with a distribution device installed under its lower plate, a longitudinal section; in fig. 2 is a sectional view .A-A in FIG. I; in fig. 3 - section B B pa FIG. 2, in FIG. 4 shows section B - B in FIG. 2; pas figs. 5, node I to FIG. 3; on (jiMi. 6 - gutter, consisting of coaxial-mounted boxes, longitudinal section; in Fig. 7, a variant of the perforation cut); in fig. 8 and 9 - gutter with perforated pipes, longitudinal fold).

Теплом ас сооб.менный аппарат содержит корпус , В11 ут()и которою установлена тарелка 2 с не|)(1пвпыми устройствами 3 и 4. К переливному устройству 4 подсоединены желоба i, ()пГ)|цаюпи1ес между собой через щель fi. Через желоба 5 поперек пропуп1епы труб1)1 7 и 8. соединенные через патрубок 9 коллектором 10 и патрубок 11 дл ввода пара (газа).A warm ac sob.menny apparatus includes a housing, B11 ut () and with which the plate 2 is installed with not |) (1pc devices 3 and 4. Troughs i, () PG) | are connected between the overflow device 4 | fi. Through the chutes 5 across the pipe 1) 1 7 and 8. connected through pipe 9 by a collector 10 and pipe 11 for the introduction of steam (gas).

Каждый же. юб 5 состоит из двух коак- сна,чьно установленных внутреннего 12 и наружного 13 коробов, между которыми образованы вертикальные 14 и горизонта.чьна 15 полости, соединенные между собой. В трубах 7 или 8 вынолпены прорези 16, рас- ноложенные в вер1икальных полост х 14.Everybody. Anniversary 5 consists of two coaxons, internally installed 12 and 13 outer ducts, between which vertical 14 and horizons are formed, between 15 cavities interconnected. In pipes 7 or 8, slots 16, arranged in vertical cavities 14, were taken out.

Полость 15 ри;(делена перегородкой 17 на камеры (части), (.|Д)1а из которых 18 снабжена патрубком 19, соединенн1 1М грубопро- водом 21) с дополнительным поперечным коллекгором 21 и патрубко.м 22 д, ввода дополнительной части легкой фазы.Cavity 15; (divided by partition 17 into chambers (parts), (. | D) 1a of which 18 are provided with pipe 19, connected with 1M coarse pipe 21) with an additional transverse collector 21 and pipe 22 phases.

Одним торцом желоба 5 присоединены к 1ереливному устройству 4, а с противоположной стороны они закрыты торцовой стенкой 23, в которой выполнена щель 24, котора может быть образована путем расположени нижней части торцовой стенки 23 на рассто нии но отно1нению к днищу 25 внутреннего короба 12. К торцовой стенке 23 с ее боков прикреплены стенки 26, которые вл ютс продолжением боковых стенок внутреннего короба 12, а противоположной стороной прикреплены к стенке корпуса 1. One end of the groove 5 is connected to the downstream device 4, and on the opposite side they are closed by an end wall 23 in which a slot 24 is made, which can be formed by positioning the lower part of the end wall 23 at a distance to the bottom 25 of the inner duct 12. K An end wall 23 is provided with walls 26 attached to its sides, which are a continuation of the side walls of the inner duct 12, while the opposite side is attached to the wall of the housing 1.

Днище 25 выступает за торцовую стенку 23 с образованием направл юп1ей пластины 27, в которой выполпены отверсти 28. Днище 29 наружного короба 13 вблизи торцовой стенки 23 снабжено нагфавл ющим эле.мептом 30, верхний торец которого образует щ.ель 31 дл пр.)хода газа (пара) с нижней стороной направл ющей пластины 27. ЛАежду торцовой стенкой 23 и близлежащей трубой 8The bottom 25 protrudes beyond the end wall 23 to form the directions of the plate 27 in which the holes 28 are formed. The bottom 29 of the outer duct 13 near the end wall 23 is equipped with a flashing element 30, the upper end of which forms the sch.el. gas (steam) with the bottom side of the guide plate 27. Lada between the end wall 23 and the nearby pipe 8

5five

0 п 0 n

5 five

0 0

5 five

г оabout

5 five

образована дегазационна ка.мера 32. Дл увеличени ее высоты труба 8 снабжена продольной, перегородкой 33. Днище 25 снабжено отверсти ми 34, которое в сочетании с глухими (неперфорированными) его част ми образуют зону 35 барботажа и зону 36 дегазации, трубы 7 установлены на некотором рассто нии от плоскости днища 25 с образованием зазора 37.degassing chamber 32 is formed. To increase its height, pipe 8 is provided with a longitudinal, partition 33. Bottom 25 is provided with holes 34, which, in combination with its blind (non-perforated) parts, form a bubbling zone 35 and a degassing zone 36, pipes 7 are installed on some distance from the plane of the bottom 25 with the formation of the gap 37.

Перфораци .может быть вьнюлнена в виде щели (прорези) 38 в днище 25 (фиг. 7) распложенной вдоль и под трубой 7, по ширине не нревьниающей зону проекции трубы па плоскость днища. Дл непосредственного ввода газа (пара) из труб 7 в слой жидкости предусмотрено выполнение в них отверстий 39.The perforation can be made in the form of a slit (slot) 38 in the bottom 25 (Fig. 7) placed along and under the pipe 7, which does not even wide the projection of the pipe along the width of the bottom plane. For direct entry of gas (steam) from the pipes 7 into the liquid layer, holes 39 are provided in them.

Пространство между внутренним коробом 12 и наружны.м коробо.м 13 сверху закрыто пластинами 40 и 41.The space between the inner duct 12 and the outer duct box 13 above is closed by plates 40 and 41.

Труба 8, расположенна вблизи торцовой стенки 23, установлена без зазора по отно- к днин1,у 25. в которой выполнены отверсти 42 дл ликвидации застойной зоны жидкости в пространстве 43 под тру- бон 8.Pipe 8, located near the end wall 23, is installed without a gap with respect to bottom 1, at 25. In which holes 42 are made to eliminate the stagnant zone of liquid in the space 43 under pipe 8.

В том случае, когда днище 25 выполн етс г. 1ухим (неперфорированным), застойна зона в пространстве 43 ликвидируетс путем истечени пара (газа) из отверстий 44. выполненных в трубе 8.In the case when the bottom 25 is completed by a single (non-perforated), the stagnant zone in the space 43 is eliminated by the outflow of steam (gas) from the holes 44. made in the pipe 8.

Отверсти 39 в трубах 7 вьпюлн ютс в 1-й четверти сечени трубы при исчислении по ходу часовой стрелки, при этом направление движени потока газа (пара), вышедшего из отверстий 39 и отраженного от плоскости днища 25, совпадает с общим на- )авлением движени жидкости от нерелив- устройства 4 в сторону торцовой стенки 23.The holes 39 in the pipes 7 are piped into the 1st quarter of the pipe cross-section when calculating clockwise, the direction of flow of the gas (steam) coming out of the holes 39 and reflected from the plane of the bottom 25 coincides with the general movement direction fluid from non-irrigation device 4 in the direction of the end wall 23.

О1версти 44 выполн ютс в трубе 8 в IV -ii четверти сечени трубы при исчислении по ходу часовой стрелки, при этом нанрав;1ение движени потока газа (пара), выц1едн его из отверсти 44 и отраженного от плоскости днип|а 25, в.тетс практически противоположным.Circuits 44 are made in pipe 8 in the IV-ІІ quarter-section of the pipe when calculating in the clockwise direction, thereby causing movement of the gas (steam) flow from it to hole 44 and reflected from the bottom of the plane. almost the opposite.

Тепломассообменный аппарат работает следующим образом.Heat and mass transfer apparatus operates as follows.

Жидкость, поступающа на тарелку 2 из нереливного устройства 3. взаимодействует с газом (паром) на основании тарелки, после чего она стекает в переливное устройство 4.The liquid entering the plate 2 from the non-return device 3. interacts with gas (steam) at the base of the plate, after which it flows into the overflow device 4.

Через щель 6 жидкость из переливного устройства 4 направл етс в желоба 5 и заполн ет их внутренний объем. Газ (пар) через патрубок 11, коллектор 10 и патрубки 9 поступает в трубы 7 и 8, а из них - в полости 14 и 15 через прорези (окна) 16.Through the slit 6, the liquid from the overflow device 4 is directed into the chutes 5 and fills their internal volume. Gas (steam) through the pipe 11, the collector 10 and the pipe 9 enters the pipes 7 and 8, and from them into the cavity 14 and 15 through the slots (windows) 16.

Из полости 15 газ (пар) через отверсти 34, 42 и 39 внедр етс в слой жидкости с образованием двухфазного сло , где происходит контакт газа (пара) с жидкостью.From the cavity 15, the gas (vapor) through the holes 34, 42 and 39 is introduced into the fluid layer to form a two-phase layer where the gas (vapor) comes into contact with the fluid.

При прохожде1пп1 газа (пара) через отверсти 34 и щели 38, расположенные под трубами 7, он приобретает направленноеWhen passing gas (steam) through the holes 34 and slots 38 located under the pipes 7, it acquires a directional

движение за счет отражени о поверхность трубы 7, при этом жидкость, поступающа через зазор 37, захватываетс этим потоком газа (пара) и внедр етс в зону барботажа, образованную при про- хождении газа (пара) через отверсти 39 и слой жидкости.movement due to reflection on the surface of the pipe 7, while the liquid entering through the gap 37 is captured by this gas stream (steam) and is introduced into the bubbling zone formed when the gas (steam) passes through the holes 39 and the liquid layer.

В зоне барботажа происходит интенсивный теломассообмен, активное перемешивание и образование циркул ционных контуров , в которые механически вовлечены как жидкость, так и пузырьки газа (пара). Образование циркул ционных контуров ухудшает услови выделени пузырьков газа (пара), а вместе с этим и процесс десорбции , отпарки.In the zone of bubbling, intense body-mass transfer takes place, active mixing and the formation of circulation circuits, in which both liquid and gas bubbles (vapor) are mechanically involved. The formation of circulation circuits worsens the conditions for the evolution of gas bubbles (vapor), and with it the process of desorption, stripping.

Уменьшению количества циркул ционных контуров способствует направленное движение газа (пара), выход щего из под труб 7 и 8, а также наличие дегазационных зон 36, в которых двухфазный поток раздел етс , т.е. из него выдел етс легка фаза, котора затем поступает на контактирование с жидкостью па тарелке 2.The decrease in the number of circulation circuits is facilitated by the directional movement of gas (steam) coming out from under the pipes 7 and 8, as well as the presence of degassing zones 36 in which the two-phase flow is separated, i.e. a light phase emerges from it, which then enters the contact with the liquid on the plate 2.

Трубы 7 и 8, установленные поперек желобов 5, выполн ют функцию поперечных секционирующих перегородок, при этом пар (газ), проход внутри труб 7 и 8, переда- ет свое тепло через поверхностьжидкость , наход щуюс в желобах, улучша услови десорбции, отпарки. Трубы 7 распо- гаютс на границе зон барботажа и дегазации , при этом их обтекаема форма позвол ет возвращать непрореагированной (не- проконтактировавшей жидкость в зону взаимодействи (схема циркул ции жидкости показана на фиг. 6).The pipes 7 and 8, installed across the gutters 5, function as transverse partitioning partitions, while the vapor (gas), the passage inside the pipes 7 and 8, transfers its heat through the surface liquid located in the gutters, improving desorption conditions, stripping. The pipes 7 are located at the boundary of the bubbling and degassing zones, while their streamlined shape allows returning of unreacted (non-contacting liquid to the interaction zone (the fluid circulation circuit is shown in Fig. 6).

Жидкость в желобах 5 движетс в направлении от переливного устройства 4 к трорцовой стенке 23 и, дойд до крайней трубы 8, поступает в дегазационную камеру 32, где происходит разделение двухфазного потока, при этом отдели Bin ийс пар (газ) уходит на вышележащую тарелку, а жидкость через щель 24 вытекает в виде пленки и движетс по направл ющей пластине 27.The fluid in the grooves 5 moves in the direction from the overflow device 4 to the thirteen wall 23 and, reaching the extreme pipe 8, enters the degassing chamber 32, where the two-phase flow separates, and the Bin steam (gas) separates to the overlying plate, the liquid flows through the slit 24 in the form of a film and moves along the guide plate 27.

Часть жидкости, движущейс по направл ющей пластине 27, орошает ее нижнюю сторону путе.м ее прохождени через отверсти 28 A portion of the fluid moving along the guide plate 27 irrigates its lower side by passing it through the openings 28

Жидкость, поступающа через отверсти 28, размазываетс по нижней поверхности пластины 27 с образованием пленочного течени жидкости, газовым (паровым) потоком выход щим из щели 31 камеры 18. Дойд до торца направл ющей пластины 27 двухфазный поток (пленка жидкости в сочетании с движу цимс газовым или паровым потоком), контактирует с жидкостью, текущей в виде пленки по верхней поверхности направл ющей пластины 27.The fluid entering through the openings 28 is spread over the lower surface of the plate 27 to form a film flow of liquid, a gas (vapor) flow coming out of the slot 31 of the chamber 18. The two-phase flow reaches the end of the guide plate 27 (a film of liquid combined with the movement of gas or vapor stream), is in contact with the liquid flowing in the form of a film on the upper surface of the guide plate 27.

В зависимости от скорости движени газового (парового) потока в пространстве между боковыми стенками 26, торцом направл ющей пластины 27 и стенкой корпусаDepending on the speed of movement of the gas (vapor) flow in the space between the side walls 26, the end of the guide plate 27 and the wall of the housing

О ABOUT

0 0

00

1 могут возникать различные гидродинамические режимы. Стекаюп|а с нап|)ав,1 юшей пластины 27 жидкость в виде плоских стрчй дробитс движущимс газовым потоком, в котором присутствует часть жидкости, по- ступивц ей через отверсти 28. Достигпун стенки корпуса 1, жидкость по его поверхности стекает в нижнюю част1 аппарата, откуда она выводитс из аппарата, а отделившийс газ (пар) уходит в верхнюю часть на контактирование на тарелку 2.1, various hydrodynamic regimes may occur. A stack of a plate 27 of a liquid in the form of flat lines is crushed by a moving gas stream, in which a part of the liquid is present, flowing through the holes 28 through it. The wall of the housing 1 reaches the bottom part apparatus, from where it is removed from the apparatus, and the separated gas (vapor) goes to the upper part of the contacting on the plate 2.

Дл улучшени условий истечени жидкости из дегазационной камеры, увеличени траектории иолета жидкостной ст1пи, вытекающей из щели 24, а также повышени уровн жидкости в желобах 5 предусмотрена установка продольной перегородки 33, прикрепленной к трубе 8.In order to improve the conditions for the outflow of fluid from the degassing chamber, to increase the trajectory of the liquid liquid stem flowing out of the slit 24, and also to increase the level of the fluid in the grooves 5, a longitudinal partition 33 attached to the pipe 8 is provided.

Ликвидаци застойной зоны в пространстве 43 осуществл етс путем барботажа пара (газа) при его истечении из отверстий 42 и 44, при этом по вл етс дополнительна зона контакта фаз.The elimination of the stagnant zone in the space 43 is carried out by bubbling steam (gas) as it flows out of the holes 42 and 44, and an additional zone of contact of the phases appears.

Дл интенсификации процесса теп,-1омас- сопереноса за счет соч дарени газовых (паровых) струй и одновременно образуемых двухфазных потоков предусмотрено одновременное истечение газа (пара) из отверстий 34, 42 и 39 и отверстий в трубах 7.In order to intensify the heat treatment process, due to the combination of gas (steam) jets and simultaneously formed two-phase flows, gas (steam) is simultaneously exhausted from the openings 34, 42 and 39 and the openings in the pipes 7.

Предлагаемое изобретение обладает сле- дуюп1,им преимуп1еством по сравнению с известным.The present invention has the following advantages, compared with the known one.

Более высокой эффективностью процесса тепломассопереноса за счет улучшени условий взаимодействи фаз, турбулизации потоков, возникающей при ударении газожидкостного потока о поверхность труб 7 и 8 с последующим образованием новой поверхности контакта фаз. Ликвидаци механического движени проконтактировавшей части газа (пара) потоком жидкости за счет образовани зон дегазации и направлещюго движени газовой (паровой) фазы при отражении от поверхности труб 7 и 8 или днища 25.Higher efficiency of the process of heat and mass transfer due to the improvement of the conditions of interaction between the phases, turbulence of the flows, which occurs when the gas-liquid flow stresses against the surface of the pipes 7 and 8 with the subsequent formation of a new surface of contact. Elimination of the mechanical movement of the gas-vapor (vapor) part that has been contacted by the fluid flow due to the formation of degassing zones and the direction of movement of the gas (vapor) phase upon reflection from the surface of the pipes 7 and 8 or the bottom 25.

Процесс дегазации, отпаривани интенсифицируетс путем передачи тепла через поверхность труб 7 и 8, при это.м увеличиваетс движуп1а си,па тегк юпередачи.The process of degassing, stripping is intensified by the transfer of heat through the surface of pipes 7 and 8, with this, the movement of the air increases.

Процесс фотекает при меныпем гидравлическом сопротив.пении, поскольку цлен- ка жидкости, вытекающа из щели 24, дробитс потоком газом (паром), име ири этом импульс движени от гидростатического столба жидкости в дегазационной камере 32.The process takes place under the pressure of the hydraulic resistance of the foam, since the liquid helix flowing out of the slit 24 is crushed by gas (steam), which has an impulse of movement from the hydrostatic liquid column in the degassing chamber 32.

Обща движуща сила процесса выше, поскольку трубы 7 выпо, 1н ют функцию поперечных перегородок, т.е. имеет место поперечное секционирование жидкостною потока .The overall driving force of the process is higher, since the pipes 7 extend the function of transverse partitions, i.e. transverse fluid flow sectioning takes place.

Claims

Invention Formula

. A heat and mass transfer apparatus, including a housing with inlet and outlet branch pipes for interacting phases, inside which are installed plates with overflow devices, while parallel overflow channels are attached to the overflow device of the lower plate, and end pipes are installed in the end walls of each of them. a gas (steam) passage combined into a collector, characterized in that, in order to intensify the process by increasing the outer wall, the perforated guide plate is provided with erhn surface of which coincides with the lower edge of the slit.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that it is provided with parallel side walls, one side attached to the grooves and the opposite side to the wall of the housing.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that.

the contact surfaces of the phases and the driving force of the pipe are made with holes,

process and reduce hydraulic conductivity

4. The apparatus according to claim 1, wherein

opposes, the pipes are arranged perpendicularly — the gutters are made in the form of a coaxial

coolly to the grooves and mounted on the distance-mounted inner and outer horse from the bottom, a pipe adjacent to the torus, with the bottom of the inner duct

This wall, adjacent to the bottom of the gutter, is made with openings.

X7-X7

26

and the end wall is provided with a perforated guide plate, the upper surface of which coincides with the lower edge of the slit.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that.

FIG. 2

Fig.Z

/ 2

;

3- in

/

13

/ V J6

;five

FIG A

28 21

Q

U

29

sixteen

8 33

23

FIG. 6

FIG. 7