Литой элемент наполнителя для установки разделения жидкости и газа при очистке воды
Техническое решение относится к конструкциям насыпных насадок для тепломассообменных аппаратов и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности при осуществлении тепломассообменных процессов в системах жидкость-пар (газ), преимущественно для дегазации воды. Элемент содержит первую пластину, в которой выполнено отверстие, по обе стороны пластины расположены на равном расстоянии друг от друга неплоские элементы, образующие суммарно тело вращения, через неплоские элементы проходит вторая пластина, проходящая по центральной оси отверстия в первой пластине, ориентированная перпендикулярно первой пластине и выступающая от плоскости первой пластины на величину не свыше чем на треть ширины отверстия, при этом элемент выполнен из стойкого в горячей воде материала.
Техническое решение относится к конструкциям насыпных насадок для тепломассообменных аппаратов и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности при осуществлении тепломассообменных процессов в системах жидкость-пар (газ), преимущественно для дегазации воды.
Известен шаровидный элемент наполнителя для насадочных колонн (RU, патент 2310499). Шаровидный элемент выполнен диаметром 20-70 мм с 6-9-ю углублениями в сферической поверхности, оси которых сходятся в центре шара, разделенными стенками, причем толщина стенок между углублениями уменьшается к центру шара.
Недостатком указанного элемента наполнителя является недостаточная эффективность массообмена и высокое гидравлическое сопротивление.
Известен также (RU, патент 98339) элемент наполнителя для насадочных колонн. Известный элемент выполнен шарообразной формы, в сферической поверхности которого образованы углубления, разделенные тонкими стенками. Кроме того, шарообразный элемент разделен на две половины сплошной круглой перегородкой с овальным проходным отверстием, расположенным в центре перегородки, на продольной оси проходного отверстия, перпендикулярно перегородке закреплена перемычка, разделяющая проходное отверстие по его продольной оси пополам, на перемычке на равном расстоянии друг от друга закреплены конусообразные штыри, к которым прикреплены тонкие стенки, выполненные волнообразной формы, при этом прикрепление стенок к штырям выполнено в месте образования центрального гребня. Стенки расположены друг от друга с шагом от 0,05 до 0,15 диаметра шарообразного элемента, параллельно друг другу, перпендикулярно круглой перегородке и закреплены симметрично с двух сторон на круглой перегородке и на конусообразных штырях перемычки. Вокруг проходного отверстия, со стороны утолщений конусообразных штырей, расположена накладка.
Недостатком известного элемента следует признать недостаточная эффективность массообмена, а также сложность конструкции, исключающей возможность изготовления его из других материалов, кроме полимерных.
Технической задачей разработки является снижение гидравлического сопротивления путем изменения профиля поверхности межфазного контакта жидкость/газ.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в повышении интенсивности массообмена и повышение производительности массообменных аппаратов.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный элемент наполнителя для установки разделения жидкости и газа при очистке воды разработанной конструкции. Элемент наполнителя для установки разделения держит жидкости и газа при очистке воды содержит первую пластину, в которой выполнено отверстие, по обе стороны пластины расположены на равном расстоянии друг от друга неплоские элементы, образующие суммарно тело вращения, через неплоские элементы проходит вторая пластина, проходящая по центральной оси отверстия в первой пластине, причем вторая пластина ориентирована перпендикулярно первой пластине и выступает от плоскости первой пластины на величину не свыше чем на треть ширины отверстия, при этом элемент выполнен из стойкого в горячей воде материала.
Наличие у элемента наполнителя для насадочных колонн значительного количества элементов с большой площадью поверхности и образованного этими элементами значительного свободного объема позволило увеличить поверхность контакта взаимодействующих фаз. Такое выполнение конструкции элемента насадки приводит к интенсификации процесса массообмена, а также способствует образованию в слое насадки турбулентного течения на внутренних поверхностях элемента. В свою очередь, пересечение жидкостного и газового потоков при переходе с одной насадки на другую создает дополнительные местные завихрения жидкостного и газового потоков, улучшает условия для межфазного перемешивания, т.е. усиливает турбулизацию и повышает кратность обновления поверхности контакта взаимодействующих фаз, что приводит к повышению эффективности массообмена и снижению гидравлического сопротивления. Наличие на продольной оси проходного отверстия, перпендикулярно перегородке закрепленной перемычки, к которым прикреплены тонкие волнообразные стенки, приведет к самоориентации насадки по направлению к соосным контактируемым потокам при загрузке в навал за счет смещенного центра тяжести, в результате чего возрастает пропускная способность насадки и ее удельная поверхность, что также приводит к интенсификации процесса массообмена и снижению гидравлического сопротивления.
Минимальное значение шага между стенками зависит от условий эксплуатации элемента и может изменять в значительных пределах. Размера шага определяют в зависимости от условий создания максимального тепломассообмена.
Выбор материала изготовления элемента зависит от условий его использования, а также от его геометрических размеров. Предпочтительно выполнять его из керамики или металла, однако возможен вариант выполнения элемента из полимера.
Предпочтительно элемент выполняют путем отливки в форму.
Элемент наполнителя для насадочных колонн для дегазации воды работает следующим образом.
При загрузке колонны элементами наполнителя они размещаются в колонне произвольно. Однако под действием потоков жидкости и газа элементы наполнителя разворачиваются таким образом, что гидравлическое сопротивление насадки было минимальным, повышая тем самым производительность аппарата. После заполнения аппарата насадкой и подачи в него сверху жидкости, она, проходя через насадку, интенсивно разбрызгивается, перераспределяется по диаметру аппарата, взаимодействуя на поверхности элементов насадки с восходящим воздухом, поступающим с помощью вентилятора снизу колонны.
При движении воды сверху вниз через элементы наполнителя на поверхности элементов образуется пленка жидкости, а в промежутках между стенками накапливается жидкость, которая затем перетекает на нижние элементы. Конструкция элемента наполнителя исключает застойные области контактных зон и повышает равномерность распределения потоков и снижение гидравлического сопротивления. Увеличенная за счет выполнения элементов неплоскими удельная поверхность наполнителя, оптимальное расположение элемента при его загрузки в колонну способствует более интенсивному массообмену за счет постоянного обновления межфазной поверхности.
Использование элемента наполнителя подобной конструкции обеспечивает повышение интенсивности массообмена и повышение производительности массообменных аппаратов.
Литой элемент наполнителя для установки разделения жидкости и газа при очистке воды, отличающийся тем, что он содержит первую пластину, в которой выполнено отверстие, по обе стороны пластины расположены на равном расстоянии друг от друга неплоские элементы, через неплоские элементы проходит вторая пластина, проходящая по центральной оси отверстия в первой пластине, причем вторая пластина ориентирована перпендикулярно первой пластине и выступает от плоскости первой пластины на величину не выше, чем на треть ширины отверстия, при этом элемент выполнен из стойкого в горячей воде материала.
