Регулярная насадка для пленочных тепломассообменных аппаратов
Регулярная насадка для пленочных тепломассообменных аппаратов предназначена для проведения тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость, может быть использована в химической, металлургической, энергетической и пищевой промышленности. Насадка состоит из гофрированных пластин, ориентированных вертикально с образованием каналов, каждый из которых имеет в поперечном сечении вид правильного шестиугольника. В каждом шестиугольном канале установлен стержень, вокруг которого по всей высоте закреплен спиральный элемент, причем внешние края спирального элемента соприкасаются с внутренней поверхностью шестиугольных каналов. По всей высоте стержня шаг витков спирального элемента имеет одинаковое значение. Техническим результатом полезной модели является снижение проскока газа через центр канала, уменьшение капельного уноса влаги, увеличение площади поверхности контакта фаз.
Настоящая полезная модель относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость, и может быть использована в химической, металлургической, энергетической и пищевой промышленности.
Из предшествующего уровня техники известна регулярная насадка, предназначенная для использования в разделительных аппаратах [см. патент RU 2119383, B01J 19/32, 1998]. Насадка содержит, по крайней мере, один слой сотовой кассеты, ячейки которой образованы полыми многогранными призмами. Последние заполнены наполнителем из немагнитного материала. Грань призмы представляет собой постоянный магнит. Ячейки соединены между собой так, что противоположные основания кассеты являются полюсами разных знаков.
Недостатком данной насадки является сложность изготовления, появление магнитного поля в аппарате, а также проскок газа через центр сечения ячеек.
Известна также регулярная насадка для колонных аппаратов, состоящая из вертикально расположенных пленконесущих элементов и расположенных между ними горизонтально турбулизирующих элементов [см. патент RU 82133, B01D 3/28, 2009]. Пленконесущие элементы, выполненные из плетеных сеток, просечно-вытяжных, перфорированных или перфорировано-гофрированных листов, и турбулизирующие элементы располагаются в корпусе и выполнены в виде решеток. В корпусе предусмотрены опорные пластины, на которых устанавливаются и загибаются концы турбулизирующих элементов и направляющие, в которые устанавливаются турбулизирующие элементы.
Недостатками данной конструкции является сложность изготовления и последующего технического обслуживания и ремонта конструкции, а также ее громоздкость.
Наиболее близким к предлагаемой конструкции аналогом является контактное устройство для тепломассообменных процессов, выполненное из гофрированных пластин ориентированных вертикально и соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом с образованием каналов, каждый из которых имеет в поперечном сечении вид правильного шестиугольника, в трех не соседних углах которого установлены горизонтальные перегородки [см. патент RU 87103, B01J 19/32, 2009].
К недостаткам данного устройства относятся наличие проскока газа через центр канала и, как следствие, значительный унос жидкости из насадки, а также наличие «мертвых зон», расположенных под перегородками, что уменьшает площадь контакта фаз.
Техническая задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в увеличении площади контакта фаз, уменьшении капельного уноса жидкости и проскока газа.
Поставленная задача решается регулярной насадкой для пленочных тепломассообменных аппаратов, состоящей из гофрированных пластин, ориентированных вертикально и соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом с образованием каналов, имеющих в поперечном сечении вид правильных шестиугольников, в каждом канале установлен стержень с закрепленным на нем спиральным элементом с постоянным шагом, при этом внешний край спирального элемента соприкасается со стенками канала.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является уменьшение капельного уноса жидкости и проскока газа, увеличение площади поверхности контакта фаз и, как следствие, повышение эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
на фиг.1 изображен вид насадки спереди с поперечным разрезом;
на фиг.2 изображен вид сверху канала насадки с разрезом, сделанным по диаметру вписанной окружности шестиугольника;
на фиг.3 изображен вид сверху канала насадки с разрезом, сделанным по диаметру описанной окружности шестиугольника.
Насадка со спиральным элементом для пленочных тепломассообменных аппаратов состоит из ориентированных вертикально гофрированных пластин 1. Пластины соприкасаются друг с другом выступающими гофрами с образованием каналов 4, каждый из которых имеет в поперечном сечении вид правильного шестиугольника. В каждом канале установлен стержень 2 с закрепленным на нем спиральным элементом 3. По всей высоте стержня 2 шаг витков спирального элемента 3 имеет одинаковое значение.
Насадка работает следующим образом. Жидкость через оросительное устройство подают сверху, и она равномерно распределяется по сечению насадки. Газ подают снизу равномерно под насадку. За счет установленного в каждом канале вертикального стержня 2, вокруг которого по всей высоте закреплен спиральный элемент 3, газ приобретает окружную компоненту скорости. Стекающая вниз жидкость равномерно распределяется по периметру канала в виде пленки и контактирует с восходящим потоком газа. Достигая точек соприкосновения внешних краев спирального элемента 3 со стенками канала, жидкость движется по поверхности спирали 3, что существенно увеличивает площадь контакта газа и жидкости. При этом срывающиеся с поверхности пленки капли жидкости за счет центробежной силы, создаваемой газом, возвращаются к внутренним стенкам канала или оседают на поверхности расположенных выше витков спирального элемента 3, что практически полностью исключает унос жидкости из канала. Шаг витков спирального элемента 3 определяется из условия закрутки потока газа, причем по всей высоте стержня 2 шаг витков спирального элемента 3 имеет одинаковое значение, чтобы структура газового потока по всей длине оставалась постоянной для поддержания коэффициентов тепло- и массопередачи на максимально возможном уровне.
Постоянный процесс срыва капель жидкости и последующего их возврата к стенкам увеличивают поверхность контакта жидкости и газа, что по сравнению с прототипом повышает коэффициенты тепло- и массопередачи предлагаемой насадки. Кроме того, капельная влага не уносится с газовым потоком из насадки, а оседает на поверхности спирального элемента или внутренних стенках канала, что позволяет сократить потери жидкости.
Таким образом, предлагаемая регулярная насадка в отличие от прототипа обеспечивает увеличение площади поверхности контакта фаз, уменьшение капельного уноса и проскока газа, и, как следствие, повышение эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость.
Регулярная насадка для пленочных тепломассообменных аппаратов, состоящая из гофрированных пластин, ориентированных вертикально и соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом с образованием каналов, имеющих в поперечном сечении вид правильных шестиугольников, отличающаяся тем, что в каждом канале установлен стержень с закрепленным на нем спиральным элементом с постоянным шагом, при этом внешний край спирального элемента соприкасается со стенками канала.
