Тепломассообменный аппарат

 

} 1. ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ , состоящий из корпуса с установленными по его высоте переточными контактными устройствами,включающими полотно с расположёнными (Над ним коническим патрубком с за вихрителем, отбойным элементом, теплообменным элементом и переливнымк трубами, отличающийся тем, что, с целью увеличения эф-- ,, фективности тепломассообмена и снижения гидравлического сопротив .дения, теплообменный элемент усмановлен на уровне конического патрубка, и аппарат снабжен. обечайкой, перфорированной в нижней и установленной на полотне тарелки между теплообменным элементом и коническим патрубком и образующей с нижним основанием конического патрубка кольцевой зазор, (Л а участок полотна тарелки под ним выполнен неперфорированным. оо а со 00 оо

СО!ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д!) В 01 О 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3425160/23-26 (22 ) 6. 04. 82 (46) 23.08.83. Бюл. М 31 (72 ) А. И. Ершов, А. П. Голдар, А. И. Карпович, В. В. Агеев, Г. И. Яковлев и B. А. Лецко. (71 ) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. С. M. Кирова (53 ) 66.015.25.05(088.8 ) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Ю 454033, кл. В 01 D 3/!8, В 01 0 3/26, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N" 480422, кл. В 01 D 3/26, В 01 D 3/30, 1975 (прототип ). (54 ){57 1. ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, состоящий из корпуса с установленными по его высоте переточ„„Я0„„1036338 А ными контактными устройствами,включающими полотно с расположенными над ним коническим патрубком с за" вихритвлем отбойным элементом, теплообменным элементом и переливными

° трубами, отличающийся тем, что, с целью увеличения эф . фективности тепломассообмена и снижения гидравлического сопротив.ления, теплообменный элемент усмановлен на уровне конического гатрубка, и аппарат снабжен. обечайкой, перфорированной в нйжней части и установленной на полотне тарелки между теплообменным weментом и кеническим патрубком и обраФ зующей с нижним основанием ко- Е . нического патрубка кольцевой зазор, а участок полотна тарелки под ним выполнен неперфорированным. С:

1036338 и не менее

2, от что переэксцентэтом конобеч ай ки .

2. Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что верхний срез обечайки расположен между верхними срезами конического патрубка и теплообменного элемента, а сечение ее перфорации выполнено не более равновеликих площадей кольцевого зазора и зазора между коничес- 1

Изобретение относится к аппаратам для проведения тепломассообменных реакционных процессов в системе газ (пар) - жидкость, протекающих с большими тепловыми эффектами, например хемосорбции окислов азота.

Известно тепломассообменное устройство, состоящее из корпуса с укрепленными по высоте тарелками, имеющими перфорированное полотно,на ,котором установлен сужающийся коническии патрубок с сепарационным устройством. Слив жидкости с тарелок осуществляется по переливным трубам (1 ).

Недостатками указанного устройства являются низкая эффективность массообмена из-аа малого времени контакта фаз и невозможность прове.дения процессов, протекающих с большими тепловыми эффектами .

Из вестна колонна, включающая корпус и контактные устройства, выполненные в виде ситчатых тарелок, на каждой из которых установлен конический патрубок с завихрителем в верхней части и расположенными по . центру переливными трубами, в зоне

;завихрителя под углом к корпусу установлен змеевик с нисходящим направлением навивки, совпадающей с круткой потока, и выполняющий роль отбойного элемента

Недостатками аппарата являются низкая эффективность процесса тепломассообмена из-за малого времени пребывания жидкости в зоне контак- . та с газом и малой поверхности контакта фаз малой поверхности теплообменного элемента (змеевика), установленного только в зоне завихрителя, ограниченной в высоте

15 го

30 ким патрубком и полотном сечения переливной трубы

3, Аппарат по пп. 1 и л и ч а ю шийся тем, ливная труба установлена рично оси аппарата, при цы ее расположены внутри

2 и поперечном сечении аппарата условиями обеспечения сепарации фаз, и значительного межтарельчатого уно.-. са жидкости из кольцевого пространства между змеевиком и завихрите— лем, высокое гидравлическое сопротивление из-за дифрагмирования аппарата неперфорированным полотном вне,конического патрубка для размещения периферийных переливных труб.

Цель изобретения — увеличение эффективности и снижение гидросопротивления.

Поставленная цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, состоящем из корпуса с установленными по его высоте переточными контактными устройствамй, включающими полотно с расположенными над ним коническим патрубком с эавихрителем, отбойным элементом, теплообменным элементом и переливными трубами; теплообменный элемент установлен на у ровне конического патрубка, и аппарат снабжен обечайкой, перфорированной в нижней части и установленной на полот ° не тарелки между теплообменным элементом и коническим патрубком и образующий с нижним основанием конического па трубка кол ьце вой з азор, а участок полотна тарелки под ним вы полнен неперфорированным

При этом верхний срез обечайки расположен между верхними срезами конического патрубка и теплообменного элемента, а сечение ее перфорации выполнено не более равновеликих площадей кольцевого зазора и зазора между коническим патрубком и полотном и не менее сечения переливной трубы.

Кроме того, переливная труба установлена эксцентрично оси аппара1036338

3 та, при этом концы ее расположены внутри обечайки.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Тепломассообменный аппарат состоит иэ корпуса 1 с установленными по его высоте переточными контактными устройствами, включающими перфорированное полотно 2 с расположенными над

1 ним теплообменным элементом 3 нап- . 10

I ример, эмеевиксук) и коническим пат рубком 4 с завихрителем 5.Между коническим патрубком и полотном имеется зазор 6. В зоне завихрителя у стенки корпуса размещен отбойный элемент 7 !5 (например, усеченный конус). На полот.не жестко установлена обечайка 8, имеющая на 1/3-1/4 своей высоты перфорацию 9 и образующая с нижним основанием конического патрубка кольце- 20 вой зазор 10, под которым участок полотна 11 неперфорирован. Контактные устройства снабжены переливными трубами 12.

Теплообменный аппарат работает сле-25 дующим образом.

Газ, поднимаясь по тепломассообменному аппарату, на входе каждого контактного устройства разделяется на два потока. Один поток проходит через З0 отверстия перфорированного полотна 2 вне обечайки 8, образуя газожидкостную смесь, обтекающую с большой скоростью теплообменный элемент 3, Другой поток газа, пройдя перфориро35 ванное полотно 2, попадает в конический патрубок 4, куда с неперфорированного участка полотна 11 через кольцевой зазор 10 и равновеликий ему зазор 6 под гидростатическим напором

40 поступает жидкость. Диспергированный газожидкостный поток в завихрителе 5 .приобретает импульс вращения, в результате чего легкая фаза отделяется и уходит на следующую ступень, 45 а тяжелая под действием центробежных сил отбрасывается на отбойный элемент

7, образуя между ним и завихрителем гидродинамический фильтр в виде сплошной вращающейся струи пересекая

50 которую гаэ первого потока отделяется от жидкости и направляется на следующую ступень, Жидкость, попавшая на отбойный .элемент ., под действием инерционных 55 и гравитационных сил направляется в виде сплошной фазы по стенке корпуса к полотну, где диспергируется и увлекается газом к верхнему срезу обечайки, переливаясь в пространство между ней и коническим патрубком, При этом газожидкостная смесь разрушается и на неперфорированном участке полотна 11, соответственно высоте переливных труб 12, образуется столб жидкости, определяющий ее расход в коническом патрубке, т .е . кратность циркуляции жидкости на ступени .3апуск аппарата имеет свои особенности в том, что вся подаваемая переливным трубам 12 жидкость поступает в конический патрубок 4, откуда уносится газом, сепарируется и сливается вне цилиндрической обечайки 8 на перфорированное полотно 2, где обра-: зуется слой газожидкостной смеси,По достижению слоем перфорации 9, площадь которой больше сечения переливных труб 12,, газожидкостная смесь начинает перетекать внутрь обечайки 8, причем пузырьки газа на перфорации 9 деформируются и разрушаются. В результате на неперфорированном участке полотна 11 образуется уровень светлой жидкости, повышающий ее расход в коническом патрубке, y,ñëåäoâàòåëüíî и его гидравлическое сопротивление проходу газа, В свою очередь, это увеличивает расход газа и исключает провал жидкости с перфорированного полотна в зоне расположения теплообменного элемента 3 . Аппарат выходит на режим с началом йеретока газожидкостной смеси внутрь обечайки 8 через ее верхний срез и повышения в ней уровня жидкости до высоты переливных труб12 . После запуска направление перетока жидкости через перфорацию 9 изменяется на противоположное, а ее раСход, определяемый соотношением высот обечайки 8 и переливных труб l2, а также площадей перфорации 9 и кольцевого зазора 10, незначителен в сравнении с расходом жидкости в коническом патрубке 4 и не оказывает существенного влияния на работу аппарата.

Предлагаемая конструкция по сравнению с известной позволяет в 1.,5-2 раза интенсифицировать массообмен за счет увеличения времени контакта и поверхности раздела фаз, что достигается установкой обечайки с указанной площадью перфорации на 1/3-1/4 ее высоты между коническим патрубком и теплообменным элементом и наличием

3 1036338 6

Составитель А . Сондор

Редактор А,Шишкина Техред М.Надь Корректор 0. Тигор

Заказ .5881/5 Тираж 688, Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r . Ужгород, ул . Проектная, 4 неперфорированного участка полотна под кольцевым зазором. Благодаря этому внутри обечайки создается высокий уровень жидкости, обеспечивающий ее большую кратность циркуляции на ступени .и большое время;контакта с газом, в газовый поток образует два дисперсных потока: один внутри конического патрубка, .как у известного устройства, а второй, отделенный обечайкой, вне его. При этом, значительно .возрастает межфазйая поверхность. Максимальная высота зоны второго дисперсного потока определяется высотой конического патрубка и допускает установку. теплообменного элемента с поверхностью в 5-10 раз большее, чем у известного устройства в зоне завихрителя. Одновременно высокая скорость обтекания теплообменного элемента газожидкостной смесью позволяет достичь больших коэффициентов теплоотдачи, и таким образом, значительно увеличив теплосъем с единицы объема аппарата, использовать его для реакционных процессов, протекающих с большими тепловыми эффектами, Предложенное размещение перелив»

10 ных труб и перфорация полотна, риафрагмировавшего ранее, сечение аппарата вне конического патрубка, позволили в 1,2-1,4 раза снизить гидравлическое сопротивление аппарата, а также уменьшить габариты завихрителя и скорость газа в зоне сепарации, между эавихрителем и отбойным конусом, что привело к снижению межтарельчатого уноса и увеличению движу щей силы,