SU1650182A1 - Контактное устройство дл тепломассообменных аппаратов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конструкци м контактных устройств дл  процессов тепломассообмена в системах газ (пар) - жидкость и может найти применение в пищевой, фармацевтической, химической и других отрасл х промышленности в колонных аппаратах дл  осуществлени  процессов дистилл ции, ректификации, абсорбции и промывки веществ. Цель изобретени  -увеличение КПД путем увеличени  поверхности контакта фаз и исключени  самоопорожнени  аппарата при остановках . Контактное устройство снабжено наружным коллектором с тангенциально расположенными паровыпускными соплами , запорными органами и смесительным кольцом, причем тарелки выполнены в виде диска с отверсти ми: периферийным, снабженным сливным устройством, и центральным , а канал перелива расположен под шнеком. Наружное ребро шнека примыкает к стенкам корпуса по всей длине витка, при этом его внутренний диаметр равен диаметру центрального отверсти  тарелки, которое соединено с наружным коллектором паропроводом . Верхн   кромка шнека контактного устройства примыкает к тарелке, а нижн   расположена с ней с зазором. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к конструкци м контактных устройств дл  процессов тепломассообмена в системах газ (пар) - жидкость и может найти применение в пищевой, фармацевтической , химической и других отрасл х промышленности в колонных препаратах дл  осуществлени  процессов дистилл ции, ректификации , абсорбции и промывки веществ.

Цель изобретени -увеличение КПД путем увеличени  поверхности контакта фаз и исключени  самоопорожнени  аппарата при остановках.

На фиг. 1 показано контактное устройство , общий вид; на фиг. 2 - то же, вид слева; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Контактное устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с фланцами 2 дл  подсоединени  выше- и нижерасполагающихс  устройств тепломассообменного аппарата , тарелки 3 в виде диска, имеющей у периферии отверстие дл  прохода, патрубка перелива 4, канала перелива 5, паропровода 6, подающего пар выше наибольшего возможного уровн  жидкости 7 на наружный распределительный коллектор пара 8 с паровыпускными соплами 9. Коллектор пара 8 имеет съемную, дл  ремонта и чистки, наружную стенку 10, в которой имеютс  запорные органы 11 дл  регулировани  открыти  и закрыти  паровыпускных сопел 9. Над

О СЛ О

00

к

соплами 9 соосно с корпусом 1 закреплено смесительное кольцо (диск) 12, в котором удален сектор в 90° дл  прохода шнека 13. Такой же сектор удален в периферийном распределительном коллекторе 8 пара. Под шнеком 13 расположен канал перелива 5, у которого переливной патрубок 4 снабжен сливным устройством 14 дл  опорожнени  тарелки 3. Сливной патрубок 15 канала перелива 5 располагаетс  у внутреннего диаметра шнека 13, срез патрубка 5 параллелен тарелке 3 и находитс  на одном уровне с нижней кромкой 16 шнека 13.

Контактное устройство тепломассооб- менного аппарата работает следующим образом .

Парова  (газова ) фаза поступает снизу через центральное круглое отверстие тарелки 3 в паропровод 6, проходит в наружный коллектор пара 8, и вырыва сь из него через тангенциально направленные паровыпускные сопла 9, инжектирует жидкость и образует на тарелке 3 вращающийс  в горизонтальной плоскости двухфазный поток , отдава  ему свою тепловую и кинетичё- скую энергию. При этом наиболее интенсивное перемешивание и контакт фаз происходит в зоне, подобной смесителю ин- жекционных аппаратов, котора  образуетс  под кольцом смесительного диска 12. Жидка  фаза, испытыва  на себе действие пара с нижерасположенной тарелки, т.е. с предшествующей ступени испарени , кипит во вращающемс  потоке и отбрасываетс  навстречу патрубку перелира 4 и паровым соплам 9. Между патрубком перелива 4, центра ьным вертикальным участком паропровода 6, тарелкой 3 и нижней кромкой 16 шнека имеетс  проем, через который жидкость продолжает вращение и вступает в повторный контакт с паровой фазой, обеспечива  его многократность.

При накоплении жидкости на тарелке 3 за счет частичной конденсации пара, выход щего из сопел 9, слива с вышерасположенной тарелки по каналу перелива 5 или добавлени  раздел емой жидкости непосредственно на тарелку 3, уровень жидкости 7 поднимаетс  выше переливного патрубка

4и сливаетс  через него по каналу перелива

5на нижерасположенную тарелку. При необходимости опорожнить тарелку 3 от жидкости или сбрасывать илистые накоплени  открывают сливное устройство 14, которым снабжен переливной патрубок 4.

Переток жидкости по каналу перелива 5 с тарелки на тарелку 3 в предлагаемом устройстве может происходить или вниз или вверх, что зависит от величины разности давлений в автономных паровых зонах выше и ниже тарелки 3, котора  может регулироватьс  запорными органами 11 сопел 9.

Если эта разность меньше давлени , создаваемого столбом жидкости между уровнем на нижней тарелке и срезом переливного патрубка 4, то устройство работает при движении жидкости сверху вниз, навстречу движению пара. При этом жидкость , подн в свой уровень 7 выше перелив0 ного патрубка 4, слива сь в него, идет по каналу перелива 5 от периферии тарелки 3 контактного устройства к центру нижерспо- ложенной тарелки и, отдава  вращению жидкости на ней свою потенциальную энер5 гию, направл етс  под острым углом навстречу стру м газа (пара), выход щим из сопел 9, создава  на тарелке однонаправ- ленно-перекрестное движение обоих фаз под кольцом смесительного диска 12, увели0 чива  длительность и поверхность их контакта .

Если разность давлений между автономными зонами выше и ниже тарелки 3 такова, что уровень жидкости в канале пере5 лива 5 поднимаетс  выше среза переливного патрубка 4, то устройство станет работать при движении жидкости снизу вверх, попутно движению пара, и при этом, через патрубок 15 у центра тарелки 3 и канал перелива

0 5, жидкость подаетс  к периферии вышерасположенной тарелки 3 через переливной патрубок 4, осуществл   ее питание вместо дефлегматора.

Если отрегулировать такую разность

5 давлений, чтобы исключить движение жидкости в канале перелива 5 и обеспечить испарение жидкости при кипении на тарелке 3, превышающее конденсацию пара в ней, то поддержание уровн  следует осуществ0 л ть только за счет подачи раздел емой жидкости непосредственно на тарелку 3. Подачу раздел емой жидкости следует делать по шнеку 13 в зоне патрубка 15, но впереди его по направлению движени  вра5 щени  жидкости на тарелке. Это необходимо дл  исключени  смешивани  потока питани  с потоком перелива, особенно при движении его по каналу перелива 5 снизу вверх.

0 Таким образом, конструкци  устройства обеспечивает поддержание между паровой и жидкой фазой достаточного и регулируемого перепада давлений дл  активной турбулизации потоков, лерекрест5 ных соударений элементарных объемов пара (газа) с жидкостью и их диспергирование . Образующийс  пар с унесенными капельками жидкости приобретает вращательное движение попутно с жидкостью и удар етс  о нижнюю поверхность

шнека 13, который закручивает газовый (паровой ) поток в обратную сторону. При этом более т желые по удельному весу неконденсирующиес  газы остаютс  у корпуса 1 под шнеком 13 в зоне патрубка перелива 4, где легко могут быть удалены при отборе проб, а диспергированные капли жидкости оседают на шнеке 13, корпусе 1 и стекают по их поверхност м вниз, способству  попутно разрушению пузырьков пены. В это врем  отсепарированный таким образом газ (пар) более легкий по удельному весу, двига сь навстречу жидкости, что также увеличивает контакт фаз, уходит в отверстие паропровода б вышележащей тарелки.

Технико-экономическим полезным преимуществом предлагаемого устройства  вл етс  повышение КПД путем интенсификации гидродинамики контакта фаз, увеличени  времени, поверхности и обеспе- чени  многоразовости их контакта, а также обеспечени  автономности условий испарени  в нем от выше и ниже расположенных ступеней и исключение нерегулируемого стока жидкости. Последнее обеспечиваетс  тем, что отверстие в тарелке 3 дл  пропуска пара герметично соедин етс  со специальным паропроводом 6, подающим пар к периферийному коллектору пара 8 по полукольцу, поднимающемус  выше воз- можного верхнего уровн  жидкости 7, и опорожнение тарелки 3 возможно только при специальном открытии сливного устройства 14 переливного патрубка 4.

Преимуществом  вл етс  также воз- можность использовани  предлагаемого устройства при таких разност х давлений на автономных ступен х испарени , при которых вышерасполагающа с  тарелка питаетс  более легкой фракцией жидкой фазы нижерасполагающейс  тарелки, обеспечива  работу тепломассообменного аппарата

из этих устройств без дефлегматора. При этом нижн   часть тепломассообменного аппарата из этих контактных устройств работает при избыточном давлении и при движении жидкости сверху вниз навстречу пару, а верхн   часть работает при нарастающем вакууме и при движении жидкости снизу вверх, попутно с паром.

Claims (4)

1.Контактное устройство дл  тепломас- сообменных аппаратов, содержащее цилиндрический корпус, тарелку и завихр ющие элементы, один из которых выполнен в виде шнека в форме суживающейс  спирали с каналом перелива, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  КПД путем увеличени  поверхности контакта фаз и исключени  самоопорожнени  аппарата при остановках, оно снабжено наружным коллектором и тангенциально расположенными паровпускными соплами, паропроводом, запорными органами и смесительным кольцом , причем тарелка выполнена в виде диска с периферийным и центральным отверсти ми, при этом канал перелива выполнен герметичным и расположен под шнеком.

2.Устройство по п. 1, отличающее- с   тем, что тарелка снабжена патрубком перелива со сливным устройством, расположенным под периферийным отверстием,

3.Устройство по пп. 1и2, отличающеес  тем, что наружное ребро шнека примыкает к стенкам корпуса по всей длине витка, при этом его внутренний диаметр равен диаметру центрального отверсти  тарелки , которое соединено с наружным коллектором паропроводом.

4.Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ е- е с   тем, что, верхн   кромка шнека примыкает , а нижн   расположена с зазором относительно тарелки.

ю

п /з

8

и

П 3К Я

Фиг. 2

8

1 Ч

Vi

П 1 Фиг.3