UA78527C2

UA78527C2 - Preformed packing for heat-mass transfer apparatus

Info

Publication number: UA78527C2
Application number: UA2004042592A
Authority: UA
Inventors: Inna Olehivna Lavrova
Original assignee: Kharkiv Polytechnical Inst Nat
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2007-04-10

Abstract

The invention relates to the preformed packings, which are used as contact elements with conducting of the processes of heat-mass transfer, and it can be used in coke-chemical, oil and gas branches ofindustry. A regular nozzle is formed by a set of strips of sheet material installed on the edge and situated in parallel to each other. On the upper edge of strips grooves are made with constant step, into which the strips of sheet material are inserted with formation of vertical passages with square section. This embodiment of regular nozzle gives the possibility to ensure the required efficiency of heat-mass-transfer processes during considerably lower hydraulic resistance (80-100 Pa per 1 m of height in comparison with 500-750 Pa per 1 m of height in the prototype).

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до конструкції регулярних насадок, що використовуються як контактні елементи при 2 проведенні процесів тепло масообміну.The invention relates to the construction of regular nozzles, which are used as contact elements during heat and mass transfer processes.

Перевагою регулярних насадок є значна пропускна здатність у сполученні з малим гідравлічним опором та підвищеною ефективністю.The advantage of regular nozzles is a significant throughput in combination with low hydraulic resistance and increased efficiency.

Відома насадка з пласко паралельних пластин (1, 2), якій, окрім перерахованих вище переваг, притаманна низка істотних недоліків. До недоліків в першу чергу відносять: 70 - відносно низьку ефективність; - підвищену металоємкість; - відносно малу питому поверхню контакту; - відсутність турбулізації контактуючих газу та рідини; - низьку кратність оновлення поверхні контакту. 19 Для усунення низки вказаних недоліків вищезгадану насадку з пласкопаралельних пластин оснащено навкісними попарно-встановленими зрізаючими та перерозподільними елементами, які чергуються по висоті. Ці елементи виконані, наприклад, у вигляді смуг, одні з яких жорстко закріплені на пластині, а інші встановлені із зазором по відношенню до неї ІЗ). Відстань між середніми парами зрізаючих та перерозподільних елементів обирається таким чином, щоб забезпечити оновлення плівки рідини з потрібною частотою.A nozzle made of flat parallel plates (1, 2) is known, which, in addition to the advantages listed above, has a number of significant disadvantages. Disadvantages primarily include: 70 - relatively low efficiency; - increased metal capacity; - relatively small specific contact surface; - lack of turbulence of contacting gas and liquid; - low frequency of renewal of the contact surface. 19 To eliminate a number of the indicated shortcomings, the above-mentioned nozzle made of plano-parallel plates is equipped with diagonal pair-mounted cutting and redistributing elements, which alternate in height. These elements are made, for example, in the form of strips, some of which are rigidly fixed on the plate, and others are installed with a gap in relation to it (IZ). The distance between the middle pairs of cutting and redistributing elements is chosen in such a way as to ensure the renewal of the liquid film with the required frequency.

До недоліків даного пристрою, в першу чергу, слід віднести засмічуваність зазорів, що призначені для формування плівки зрошуючої рідини, механічними включеннями, що є у технічних рідинах. Це веде до дестабілізації режиму взаємодії газу (пару) та рідини та до значного зниження ефективності ведення процесу.The disadvantages of this device, first of all, should include the clogging of the gaps intended for the formation of a film of irrigation liquid by mechanical inclusions that are present in technical fluids. This leads to destabilization of the mode of interaction between gas (steam) and liquid and to a significant decrease in the efficiency of the process.

Суттєвим недоліком цього пристрою є також наявність значних "мертвих зон", в яких може бути відсутній масообмін між фазами, що взаємодіють. сA significant disadvantage of this device is also the presence of significant "dead zones", in which there may be no mass exchange between the interacting phases. with

Поміж регулярних листових насадок дуже ефективним є контактний пристрій для ректифікаційних колон |41. Ге)Among the regular sheet nozzles, the contact device for distillation columns |41 is very effective. Gee)

Контактний пристрій складається з набору полотен прямокутної форми, розташованих у шаховому порядку. В отворах полотен совісно встановлені спіральні вставки з перфорованої стрічки. Вздовж утворюючої спіралі у круглі отвори перфорації стрічки закріплюються рядами проволочені йоржи, які, в свою чергу, розташовані таким чином, що зовнішні кінці торкаються кромок прямокутних отворів та бокових поверхонь сусідніх полотен, а в внутрішні довгі кінці перетинаються на вісях спіралей. сThe contact device consists of a set of rectangular sheets arranged in a checkerboard pattern. Spiral inserts made of perforated tape are conscientiously installed in the openings of the canvases. Along the forming spiral, rows of wire ropes are attached to the round holes of the perforation of the tape, which, in turn, are arranged in such a way that the outer ends touch the edges of the rectangular holes and the side surfaces of the neighboring canvases, and the inner long ends intersect on the axes of the spirals. with

Контактний пристрій дуже складний у виконанні, має багато складових частин (проволочені йоржі, спіральні вставки), які, у силу своїх розмірів, можуть бути піддані корозійній дії взаємодіючих фаз, засміченню о продуктами корозії та, як слідство, підвищеними втратами напору у місцях їх встановлення. сThe contact device is very complex in execution, has many constituent parts (wired cords, spiral inserts), which, due to their size, can be exposed to corrosion of interacting phases, clogging with corrosion products and, as a consequence, increased pressure losses in the places of their installation . with

Відомі пластмасові насадки з великим живим перетином, виготовлені литтям під тиском, що мають формуKnown plastic nozzles with a large live section, made by injection molding, having a shape

Зо квадратних чарунок |4). Проте, вони не отримали широкого використання з таких причин: - - низька термостійкість (при пропарюваннях); наприклад, насадка з поліпропілену стійка до 1359С, з поліетилену - до 992С, з полівінілхлориду - до 6590; - низька змочуваність елементів більшістю промислових поглиначів; « дю - у низці органічних розчинників пластмасові насадки можуть набухати, зменшуючи як живий перетин, так і -о стійкість під дією ваги верхніх пакетів насадки. с Найближчим аналогом винаходу, що заявляється, є насадка "Стрейпак" І5)Ї. Конструктивно ця насадка :з» виконана з металічних смуг 0,5-їмм завтовшки з нанесенням у шаховому порядку прорізів та наступним розтягуванням цієї стрічки у напрямку, перпендикулярному прорізам. При цьому, вказані прорізи розширюються та смуга приймає вигляд грат. Також ці грати можуть бути виконані пресуванням на спеціальному пресі у вигляді -1 15 вигнутих гратчастих елементів, що збираються за допомогою стержнів. Ця насадка має малу об'ємну вагу, добре змащується поглиначем. Проте, вона важка у виготовленні, чутлива до забруднення, що випадають з технічних (ее) поглиначів. Як підкреслювалось раніше, для її виготовлення потрібне спеціальне обладнання. сл Задачею винаходу є удосконалення насадки та спрощення її виготовлення при одночасному підвищенні діапазону робочих швидкостей газу до 4 - 5м/с в умовах низьких втрат напору (до 80-100Па на 1м вишини). іме) 20 Поставлена мета досягається тим, що регулярна насадка для тепломасообмінних апаратів, що утворюється ще низкою смуг з листового матеріалу, встановлених на ребро та розташованих паралельно одна одній, яка відрізняється тим, що на верхній кромці вищезгаданих дуг виконані з постійним кроком пази, в які, в свою чергу, вставляються смуги листового матеріалу. Для підвищення поверхні і придання більшої жорсткості утвореному пакету насадки вставлені смуги мають на нижній кромці пази, виконані з таким же кроком, що і пази на суміжних смугах і що пази смуг при суміщенні співпадають.From square cells |4). However, they were not widely used for the following reasons: - - low heat resistance (during steaming); for example, a nozzle made of polypropylene is resistant to 1359C, made of polyethylene - up to 992C, made of polyvinyl chloride - up to 6590; - low wettability of elements by most industrial absorbers; « du - in a number of organic solvents, plastic nozzles can swell, reducing both the live cross-section and -o stability under the influence of the weight of the upper packages of the nozzle. c The closest analogue of the claimed invention is the "Streypak" nozzle. Structurally, this nozzle "z" is made of metal strips 0.5 mm thick with slits applied in a checkerboard pattern and then stretched in the direction perpendicular to the slits. At the same time, the specified slits expand and the strip takes the form of a lattice. Also, these grids can be made by pressing on a special press in the form of -1 15 curved lattice elements assembled with the help of rods. This nozzle has a small volumetric weight, is well lubricated by an absorber. However, it is difficult to manufacture, sensitive to pollution falling from technical (ee) absorbers. As emphasized earlier, special equipment is required for its production. sl The task of the invention is to improve the nozzle and simplify its manufacture while simultaneously increasing the range of working gas speeds up to 4 - 5 m/s in conditions of low pressure loss (up to 80-100 Pa per 1 m of height). име) 20 The set goal is achieved by the fact that a regular nozzle for heat and mass exchange devices, which is formed by a number of strips of sheet material, installed on the edge and located parallel to each other, which differs in that on the upper edge of the above-mentioned arcs, grooves are made with a constant step, in which, in turn, are inserted strips of sheet material. In order to increase the surface and give greater rigidity to the formed nozzle package, the inserted strips have grooves on the lower edge, made with the same step as the grooves on the adjacent strips and that the grooves of the strips coincide when combined.

ГФ) Для покращення розподілу рідини у піднасадочному просторі вставлені смуги можуть мати на нижній кромці 7 між пазами трикутні вирізи, виконані з постійним кроком, що утворюють пилоподібні крапельниці.GF) To improve the distribution of the liquid in the sub-head space, the inserted strips can have triangular cutouts on the lower edge 7 between the grooves, made with a constant pitch, forming dust-like droplets.

Для підвищення турбулізації газу і рідини, контактуючих на насадці вказані пилоподібні крапельниці послідовно розведені в різні боки з кроком, що не перевищує крок між крапельницями. бо Вказані відмінності дозволяють: 1. Створити регулярну насадку, що сполучує малу металоємкість з міцністю пакету в цілому. 2. Значно спростити (а внаслідок цього і зробити дешевше) процес виготовлення насадки, використати при виготовленні останньої матеріали, з яких не можуть бути виготовлені насадки типу "Стрейпак" (ліговані чавуни, декотрі композитні матеріали і т. п.). бо З. Виключити при виготовленні регулярної насадки спеціальне обладнання, що забезпечує нанесення прорізів та наступне розтягування. 4. Значно знизити імовірність засмічення регулярної насадки механічними домішками, що є в технічних рідинах. 5. Значно збільшити турбулізацію контактуючих газу та рідини та кратність оновлення поверхні регулярної насадки.To increase the turbulence of the gas and liquid contacting on the nozzle, the indicated dust-like droppers are successively spread in different directions with a step that does not exceed the step between the droppers. Because the specified differences allow: 1. To create a regular nozzle that combines low metal consumption with the strength of the package as a whole. 2. Significantly simplify (and, as a result, make it cheaper) the process of making the nozzle, use in the manufacture of the latter materials from which nozzles of the "Streypak" type cannot be made (alloyed cast iron, some composite materials, etc.). because Z. Exclude special equipment that provides slitting and subsequent stretching during the manufacture of a regular nozzle. 4. Significantly reduce the probability of clogging of the regular nozzle with mechanical impurities contained in technical fluids. 5. Significantly increase the turbulence of contacting gas and liquid and the frequency of updating the surface of the regular nozzle.

На пояснюючому кресленні (Фіг.1 та Фіг.2) показано регулярну насадку для тепломасообмінних апаратів.The explanatory drawing (Fig. 1 and Fig. 2) shows a regular nozzle for heat and mass exchange devices.

На Фіг.1 показано схематичне зображення насадки в ортогональних проекціях; на фіг.2 ця насадка зображена в аксонометричній проекції (найбільш ефективний її варіант). 70 Регулярна насадка складається зі смуг листового матеріалу 1 з виконаними на верхній кромці кожної з них з постійним кроком пазами 2 з шириною, яка приблизно дорівнює товщині смуг. Ці смуги при монтажі вкладаються на ребро з постійним кроком (Вид А) таким чином, щоб пази 2 на кожній зі смуг знаходилися на одній утворюючій.Figure 1 shows a schematic representation of the nozzle in orthogonal projections; Fig. 2 shows this nozzle in an axonometric projection (its most effective version). 70 The regular nozzle consists of strips of sheet material 1 with grooves 2 made on the upper edge of each of them with a constant pitch, with a width approximately equal to the thickness of the strips. During installation, these strips are placed on the edge with a constant pitch (View A) so that the grooves 2 on each of the strips are on one forming.

В свою чергу, окремо виконуються смуги з такого ж листового матеріалу.In turn, strips of the same sheet material are made separately.

При установці в пази 2 смуг З та їх фіксації (за допомогою зварювання, пайки та ін.) утворюється єдиний /5 пакет (котрий зображено на ортогональних проекціях).When installing 2 Z strips in the grooves and fixing them (using welding, soldering, etc.), a single /5 package is formed (which is depicted on orthogonal projections).

Для подальшого збільшення поверхні і підвищення жорсткості пакету насадки пропонуємо на нижній кромці смуг, що вставляються, виконати пази, тотожні за розмірами пазам у смугах 1. Це технічне рішення підвищує як жорсткість конструкції запропонованої насадки, так і збільшує її поверхню (при одних і тих же розмірах пакету насадки).In order to further increase the surface area and increase the stiffness of the nozzle package, we suggest that grooves, identical in size to the grooves in strips 1, be made on the lower edge of the inserted strips. This technical solution increases both the rigidity of the structure of the proposed nozzle and increases its surface (at the same dimensions of the nozzle package).

Доповнення нижніх кромок смуг трикутними вирізами (з утворенням пилоподібних крапельниць) з послідовним їх розведенням в різні боки з кроком, що не перевищує крок між крапельницями (Фіг.2), буде підвищувати масообмінні характеристики запропонованої насадки.Complementing the lower edges of the strips with triangular cutouts (to form dust-like droppers) with their successive spreading in different directions with a step that does not exceed the step between the droppers (Fig. 2), will increase the mass transfer characteristics of the proposed nozzle.

Суть роботи регулярної насадки для тепломасообміну полягає в наступному.The essence of the regular nozzle for heat and mass exchange is as follows.

Зрошуюча рідина, розподілена по поверхні насадки, контактує з газом (паром), котрий пересувається с ов Ппротитоком до рідини. Остання стікає по регулярній насадці та із крапельниць у вигляді великої кількості крапель та струменів та потрапляє у простір під насадкою, де також контактує з газом (паром). Таким чином, і) маємо контакт між рідиною та газом (паром) як на поверхні насадки, так і у крапельному стані рідини.The irrigating liquid, distributed over the surface of the nozzle, comes into contact with gas (steam), which moves against the liquid. The latter flows down the regular nozzle and from the droppers in the form of a large number of drops and jets and enters the space under the nozzle, where it also comes into contact with gas (steam). Thus, i) we have contact between the liquid and gas (steam) both on the surface of the nozzle and in the droplet state of the liquid.

Випробування регулярної насадки в промислових умовах показали, що вона ефективніша за прототип , при цьому має значно нижчий гідравлічний опір (80-100Па на їм вишини порівняно з 500-750Па на 1м вишини у М прототипу). сTests of the regular nozzle in industrial conditions showed that it is more efficient than the prototype, while it has a much lower hydraulic resistance (80-100Pa at its height compared to 500-750Pa at 1m height in the M prototype). with

Claims

The formula of the invention o (ee) 35 1. A regular nozzle for heat and mass exchange devices, which is formed by a number of strips of sheet material, which are installed on the edge and located parallel to each other, which is distinguished by the fact that on the upper edge of the above-mentioned strips, grooves are made with a constant step, in which, in turn, are inserted strips of sheet material with the formation of vertical channels of square section.

2. A regular nozzle according to claim 1, which is characterized by the fact that the inserted strips have grooves on the lower edge, "made with the same step as the grooves on the adjacent strips, and that the grooves of the strips when combined coincide with

3. A regular nozzle according to claim 1 or 2, which is characterized by the fact that the inserted strips have on the lower edge between the grooves triangular cutouts made with a constant step, which form dust-like droplets.

and

4. A regular nozzle according to item C, which differs in that the specified dust-like droppers are successively separated in different directions with a step that does not exceed the step between the droppers. -i (ee) 1 has) what has) 60 b5