SU1761174A1

SU1761174A1 - Насадка пленочного аппарата

Info

Publication number: SU1761174A1
Application number: SU904797152A
Authority: SU
Inventors: Николай Александрович Войнов; Николай Алексеевич Николаев
Original assignee: Сибирский технологический институт
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1992-09-15

Abstract

Изобретение относитс к конструкци м насадки пленочного аппарата, предназначена дл проведени тепло- и массообмен- ных процессов, и может найти широкое применение в химической, микробиологической и других отрасл х промышленности. Целью изобретени вл етс увеличение эффективности и удерживающей способности насадки за счет улучшени перемешивани жидкостей пленки. Жидкость поступает в зазор, образованный внутренней поверхностью трубы 1 и распределителем жидкости 2, и, стека по виткам подвижной упругой спирали 3 в виде жидкостной пленки толщиной 10-26 мм, интенсивно насыщаетс газом и перемешиваетс . При этом по мере заполнени зазора между патрубком 4 и трубой 1 патрубок совместно с витками упругой спирали 3 перемещаетс вниз, а после удалени жидкости с отбортовки 5 патрубка 4 витки упругой спирали поднимаютс . 3 з.п.ф-лы. 3 ил.

Description

сл С

Изобретение относитс к конструкци м трубчатой насадки пленочного аппарата, предназначенного дл проведени тепло- и массообмена между жидкостью и газом и может найти применение в химической, нефтехимической и других отрасл х промышленности .

Известна трубчата насадка в пленочном реакторе со свободно стекающей жидкостной пленкой, состо щей из корпуса, горизонтальных перегородок, дел щих аппарат на секции, трубчатых насадок, выполненных из цилиндрических труб в верхней части которых установлен распределитель жидкости, а в нижней части газовый патрубок .

Однако указанна трубчата насадка имеет малую пропускную способность по жидкости, толщина жидкостной пленки не

превышает 2-3 мм, обладает низкой эффективностью по причине слабого перемешивани жидкостной пленки.

Наиболее близкой по технической сущности вл етс насадка пленочного аппарата , состо ща из цилиндрической трубы, снабженна стаканом с продольными выступами , распределителем жидкости, проволочной спирали, витки которой наклонены к оси насадки на угол 10-60°.

Указанна насадка имеет существенную производительность, толщина жидкостной пленки достигает 3-20 мм, однако насадка обладает низкой эффективностью по причине недостаточного перемешивани жидкостной пленки

Целью изобретени вл етс увеличение эффективности и удерживающей споXJ

О

VJ

4

собности насадки, за счет улучшени перемешивани жидкостной пленки.

Дл достижени указанной цели в насадке пленочного аппарата, состо щей из цилиндрической трубы, распределител жидкости, подвижной упругой спирали, верхний конец которой закреплен и установлен в зазоре, образованном цилиндрической трубой и распределителем жидкости, в нижней части насадки на конце упругой спирали жестко с ней установлен подвижный патрубок , нижний конец которого отбортован к поверхности цилиндрической трубы, причем отношение длины упругой спирали с к длине цилиндрической трубы i равно Ic/l 0,8-1,1.

Витки упругой спирали наклонены к оси насадки на угол 61-85°.

По длине упругой спирали установлено несколько подвижных патрубков, причем отношение диаметра цилиндрической трубы к диаметру нижнего основани отбортованного патрубка равно d/d0 1,5-3,0.

Наличие в нижней части насадки на конце упругой спирали жестко установленного подвижного патрубка, отбортованного к поверхности цилиндрической трубы при выполнении отношени длины упругой спирали 1С к длине цилиндрической трубы I, равного 1с/1 0,8-1,1, обеспечивает виткам упругой спирали возвратно поступательное движение, что улучшает перемешивание жидкостной пленки, увеличивает эффективность и удерживающую способность насадки .

Возвратно-поступательное движение спирали обусловлено тем, что при движении подвижного патрубка вместе с витками упругой спирали вверх, жидкостна пленка накапливаетс в зазоре, образованном внутренней поверхностью трубы и наружной поверхностью подвижного патрубка. После накоплени жидкости в зазоре за счет веса подвижный патрубок совместно с витками упругой спирали перемещаетс вниз, При выходе патрубка из нижнего торца цилиндрической трубы жидкость, накопивша с в зазоре, за счет центробежной силы отбрасываетс в сторону, а (облегченный ) патрубок за счет упругой спирали вновь перемещаетс вверх. Таким образом осуществл ютс возвратно-поступательное движение упругой спирали и интенсивное перемешивание жидкостной пленки (толщиной 10-26 мм) на поверхности цилиндрических труб витками упругой спирали.

Улучшение перемешивани жидкостной пленки позвол ет увеличить эффективность массообмена (в данном случае в 1,3-1,6 раз), и удерживающую способность

насадки) толщину жидкостной пленки в 1,3 раза),

Жесткое крепление подвижного патрубка к концу упругой спирали обеспечивает

возвратно поступательное движение витков спирали совместно с патрубком.

Отбортовка нижнего конца подвижного патрубка обеспечивает задержание и накопление жидкости в кольцевом зазоре, об0 разованном внутренней поверхностью цилиндрической трубы и подвижностью подвижного патрубка, что обеспечивает движение спирали и улучшает перемешивание жидкостной пленки.

5Наличие отношени длины упругой спирали к длине цилиндрической трубы, равного 0,8-1,05, обеспечивает работоспособность насадки,ее эффективность и производительность . При выполнении отношени

0 менее 0,8 подвижный патрубок оказываетс утопленным внутри цилиндрической трубы, т.е. не выходит из торца трубки и не обеспечивает тем самым возвратно поступательное движение, а следовательно, и

5 перемешивание. При выполнении отношени более 1,05 подвижный патрубок не перемещаетс вследствие того, что жидкость не накапливаетс в зазоре между подвижным патрубком и цилиндрической трубой.

0Диапазон отношени 0,8-1,05 зависит

от конструктивного выполнени упругой

спирали, режимов движени жидкостной

пленки и физических свойств жидкости.

Выполнение витков упругой спирали с

5 углом 61-85о обеспечивает максимальную удерживающую способность трубчатой насадки вследствие движени витков упругой спирали. При угле менее 61° удерживающа способность насадки падает вследствие

0 низкой центробежной силы, вызванной недостаточной круткой жидкостной пленки. Выполнение угла наклона витка более 85 также понижает удерживающую способность насадки вследствие резкого уменьше5 ни рассто ни между выступами.

Представлены экспериментальные данные по средней толщине жидкостной пленки д в зависимости от угла наклона витков упругой спирали коси насадки, полученные

0 при числе Рейнольдса пленки 45000 и диаметре витков 5,5 мм.

Максимальна толщина жидкостной пленки, а следовательно и удерживающа способность наблюдаетс при угле, равном

5 61-85° (см. фиг. 1).

Наличие подвижных патрубков, установленных по длине насадки при обеспечении отношени диаметра цилиндрической трубы к диаметру нижнего основани отбор- товки, равного 1,5-3,0, позвол ет увеличить

удерживающую способность насадки, что вызвано накоплением жидкости в зазоре между подвижным патрубком и цилиндрической трубой. При выполнении отношени менее 1,5 жидкостна пленка не успевает проходить в зазор, образованный цилиндрической трубой и отбортовкой подвижного патрубка, что недопустимо. При выполнении отношени более 3,0 жидкость не накапливаетс в зазоре, образованном цилиндрической трубой и подвижным патрубком , что также не приводит к увеличению удерживающей способности насадки. Возвратно поступательное движение в этом случае достигаетс следующим образом.

При заполнении зазоров, образованных подвижными патрубками и подвижностью цилиндрической трубы, патрубки и витки упругой спирали начинают перемещатьс вниз, упруга спираль раст гиваетс , рассто ние между витками увеличиваетс , что приводит к уменьшению толщины пленки жидкости, котора свободно начинает проваливатьс в зазор, образованный поверхностью цилиндрической трубы и отбортовкой подвижных патрубков вследствие чего жидкость сливаетс с от- бортовки патрубка, а облегченные подвижные патрубки вместе с витками упругой спирали поднимаютс . При этом рассто ние между витками уменьшаетс , средн толщина жидкостной пленки увеличиваетс и жидкость вновь заполн ет зазор, образованный подвижными патрубками.

На фиг. 1 представлен график зависимости средней толщины жидкостной пленки от угла наклона витков упругой спирали; на фиг. 2 - общий вид насадки; на фиг. 3 - общий вид насадки с подвижными патрубками , установленными по длине.

Трубчата насадка пленочного аппарата состоит из цилиндрической трубы 1 рас- пределител жидкости 2, подвижной упругой спирали 3, на конце которой установлен подвижный патрубок 4, нижний конец которого имеет отбортовку 5.

В случае установки подвижного патрубка 4 на конце упругой спирали 3 отношение длины упругой спирали к длине цилиндрической трубы 0,8-1,1.

Диаметр витков упругой спирали выполн етс 0,8-15 мм.

Диаметр цилиндрической трубы 1 равен 30-120 мм.

В случае установки подвижных патрубков по длине цилиндрической трубы отношение диаметра цилиндрической трубы к диаметру нижнего основани отбортовки 1,5-3,0.

Трубчата насадка пленочного аппарата работает следующим образом.

Жидкость поступает в зазор, образованный внутренней поверхностью цилиндрической трубы 1 и распределителем жидкости 2, приобретает там врачцательно поступательное движение между витками спирали 3, а затем в виде жидкостной пленки (толщиной 10-26 мм) стекает вниз, интенсивно насыща сь при этом газом, поступающим в полость цилиндрической трубы 1 через распределитель жидкости 2. При этом по мере заполнени зазора между подвижным патрубком 4 и трубой 1 подвижный патрубок совместно с витками упругой спирали 3 перемещаетс вниз, а после удалени жидкости с отбортовки 5 подвижного патрубка 4 витки упругой спирали поднимаютс . Таким образом во врем работы насадки осуществл етс интенсивное дополнительное перемешивание жидкостной пленки и увеличиваетс удерживающа способность.

Параметры трубчатой насадки, на которой реализовано пленочное течение, следующие;

диаметр цилиндрической трубы - 82 мм; длина цилиндрической трубы - 1,6 м; диаметр витков упругой спирали - 5,5

мм;

диаметр подвижного патрубка - 20 мм. В качестве исследуемой жидкости использовалс конденсат вод ного пара. В ходе исследований измер лась средн

толщина жидкостной пленки методом мгновенной отсечки и процесс абсорбции кислорода жидкостной пленкой. При установке неподвижных витков спирали с углом наклона витка 80° и числе Рейнольдса пленки

45000 средн толщина пленки составила 10 мм, коэффициент массоотдачи 1,5- .

При исследовании подвижной упругой спирали при вышеуказанных услови х толщина жидкостной пленки составила 15 мм, а коэффициент массоотдачи 3 -10 м/с.

Таким образом наличие дополнительного перемешивани жидкостной пленки увеличивает удерживающую способность и ее

эффективность.

Установка подвижного отбортованного патрубка жестко с витками упругой спирали, обеспечение спирали возвратно поступательного движени позвол ет увеличить

удерживающую способность трубчатой насадки и эффективность, что снижает высоту пленочного аппарата и энергозатраты и приводит к уменьшению себестоимости выпускаемого продукта.

Claims

Формула изобретени 1. Насадка пленочного аппарата, содержаща цилиндрическую трубу, распределитель жидкости, упругую спираль, верхний конец которой закреплен и установлен в зазоре,образованном цилиндрической трубой и распределителем жидкости, отличающа с тем, что, с целью увеличени эффективности и удерживающей способности за счет улучшени перемешивани жид- костной пленки, в нижней ее части она снабжена расположенным на конце упругой спирали жестко с ней установленным патрубком , нижний конец которого отбортован

5, мм Я 13 If

9 5

О

204О60

Фиг. 1

к поверхности цилиндрической трубы, причем отношение длины упругой спирали Ic к длине цилиндрической трубы I равно 0,8- 1.1,
2.Насадка по п.1,отличающа с тем, что витки упругой спирали наклонены к оси насадки на угол 61-85 .
3.Насадка по п.1,отличающа с тем, что патрубки установлены по длине упругой спирали, причем отношение диаметра цилиндрической трубы d к диаметру нижнего отбортованного патрубка d равно 1,5- 3,0.

Лс/м 45О0

60

of, град

5

3

Фие.з