SU1623679A1 - Тепломассообменный аппарат - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конструкции роторных аппаратов дл  проведени  физико-химических процессов с участием жидкой и газовой (паровой) фаз. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса за счет многократного обновлени  порерхности контакта в пределах одной ступени и снижение материалоемкости конструкции. Аппарат содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого установлены конические тарелки-статоры 5 с контактными элементами в виде колец 7 треуголь

Description

Изобретение относитс  к роторным аппаратам дл  осуществлени  процессов массообмена между газом (паром) и жидкостью, таких как абсорбци , десорбци , хемосорбци , ректификаци  и т.п., и может быть использовано в химической, нефтегазовой, пищевой, фармацевтической и других отрасл х промышленности,

ijenb изобретени  - интенсифика- ци  процесса за счет многократного обновлени  поверхности контакта в пределах одной ступени и снижени  материалоемкости.

На фиг. 1 изображен тепломассооб- менный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - контактный элемент; на фиг. 3 - участки конической тарелки- роторы и тарелки-статоры.

Тешшмассообменный аппарат содер- жит корпус I, в котором на валу 2 укреплены конические тарелки-роторы 3, на которых смонтированы контактные элементы в виде концентричных вертикальных колец 4. На корпусе 1 установлены тарелки-статоры 5, с укрепленными на них на опорах 6 контактными элементами в виде колец 7 треугольного сечени  с углом при вершине 4 - 15°. При этом кольца 7 установлены таким образом, что вершина треугольника находитс  в плоскости сливного борта вертикального кольца 5. На корпусе 1 имеютс  патрубки 8 и 9 дл  подвода газа и жидкости и -патрубки 10 и 11 отвода газа и жидкости . i

Аппарат работает следующим образо При вращении вала 2, установленного в корпусе 1, начинают вращатьс  тарелки-роторы 3, Жидкость подаетс  в рабочий объем аппарата по патрубку 9; а газ - по патрубку 8. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении тарелки-ротора 3, жидкость устремл етс  к периферии тарелки. При этом жидкость встречает на своем пути вертикальные кольца 4 и перетекает через них. Жидкость с перелив

5

0

5

о

Q

5

0

ного борта вертикальных колец 4 диспергируетс  в виде капель, размер которых зависит от частоты вращени  вала 2 и диаметра вертикального кольца 4. Капли жидкости под действием центробежной силы движутс  в радиальном направлении , причем капли движутс  не в одной плоскости, а при наличии случайных воздействий на них их поток  вл етс  веерообразным и угол при вершине веера зависит от многих факторов, таких как частота вращени  вала 2, диаметра кольца 4, вида переливного борта кольца 4, вибрации тарелки-ротора 3, физических свойств жидкости и т.д. Далее капли жидкости попадают по касательной на поверхность кольца 7, Удары капель о поверхность ведут к увеличению межфаэной турбулентности, что способствует интенсификации процесса тепломассообмена. При этом удары капель о поверхность кольца 7 происход т по касательной, что говорит о том, что на увеличение межфазной турбулентности идет вс  кинетическа  энерги  капли. Чтобы все капли, поток которых представл ет собой веер , удар лись о поперхность кольца 7, по касательной, его сечение выполнено треугольным с углом при вершине 4-15°, причем вершина треугольника лежит в плоскости сливного борта вертикального кольца 4. Капли с поверхности кольца 7 стекают на тарелку 3 и движутс  далее в радиальном направлении к следующему контактному элементу . Процесс мессообмена между газом и жидкостью на каждой тарелке идет при пленочном на поверхности тарелки-ротора 3 и горизонтальных колец 6 и капельном режимах течени  жидкости , образу  при этом максимальную поверхность контакта фаз. Выполнение контактных элементов на тарелках-статорах в виде колец треугольного сечени  с углом при вершине 4-15 и установка их таким образом, что вершина треугольника располагаетс  на одном уровне со сливным.бортом контактного элемента тарелки-ротора, позвол ет на

516

20-30% снизить материалоемкость конструкции за счет ее упрощени , так как материалоемкость (при прочих равных услови х и весе) кольца треуголь- ного сечени  гораздо ниже, чем на всех лопаток одного контактного элемента .

При этом отпадает необходимость в огромном количестве изогнутых по

траектории движени  капли лопаток, имеющих большой вес. Вместе с тем замена лопаток на кольца треугольного сечени  позвол ет вести процесс мас- сообмена с такой же интенсивностью, как и в аппарате, прин том за прототип .

Если угол при вершине треугольника меньше 4°, то при определенном режиме работы (при большой частоте вра- щени  ротора, когда веер капель максимальный ) наблюдаетс  неполное попадание капель на поверхность горизонтального кольца и интенсивность мас- сообмена между ними и газом оследст- вие отсутстви  удара оказываетс  невысокой .

При увеличении угла сныше 15° наблюдаетс  уже при любом режиме удар капель о поверхность кольца не касательный , а с наличием вертикальной составл ющей, что не способствует интенсификации массообмена. Это приводит лишь к образованию мельчайших брызг и уносу их газовым потоком, что резко снижает интенсивность массообмена и КПД ступени контакта.

5

0

5

0

5

Таким обррзом, оптимальтый угол при вершине треугольного сечени  дл  различных режимов находитс  в пределах 4-I58.

Claims (1)

1. В пределах одной ступени происходит многократное обновление поверхности контакта за счет образовани  капель из пленки жидкости и возвращение капель в пленку. При этом газ движетс  в противотоке с жидкостью, тарелками-роторами 3 интенсивно перемешиваетс , что ведет к интенсификации процесса массообмена. Проконтак- тировав на всех тарелках, газ удал етс  из аппарата по патрубку 10, а жидкость - через патрубок 1i. Формула изобретени 

   Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус, на внутренней поверхности которого закреплены конические тарелки-статоры с контактными элементами , вал с закрепленными на нем коническими тарелками-роторами, с контактами элементами в виде концентричных пертикапы ых колец со сливными бортами, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса за счот многократного обновлени  поверхности контакта в пределах одной ступени и снижени  материалоемкости , контактные элементы на тарелках-статорах выполнены в виде ко- сечени  с углом при этом вершина треугольника расположена на одном уровне со сливными бортами контактных элементов тарелок-роторов.

   лец треугольного вершине 4-15 , при

   Фил. г