Насадка для тепломассообменных аппаратов

 

Изобретение относится к насадкам для тепломассообменньЕХ аппаратов для систем газ (пар) - жидкость, обеспечивающих проведение процессов абсорбции, десорбции, ректификации, увлажнения и осушки газа в химической , нефтехимической и смежных отраслях промышленности, и позволяет повысить эффективность работы за счет увеличения удельной поверхности, интенсивности турбулизации и обновления поверхности контакта фаз, а также

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„BU„„1 (gg 4 В 01 D 53/20

8 А1

/ ®-& ; -., Q -" /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ," .. Vl

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54) НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ

АППАРАТОВ (21) 4136735/31-26 (22) 21. 10. 86 (46) 07.04.88. Бюл. ¹ 13 (71) Горьковский политехнический институт им. А.А.Жданова (72) Л.А.Бахтин, Л.Я.Живайкин, В.M.Êoñûðåâ, С.В.Жестков и И.В.Наумова (53) 66.074.513 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 709144, кл. В 01 D 53/20, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 696654, кл. В 01 D 53/20, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1011207, кл. В 01 D 53/20, 1981. (57) Изобретение относится к насадкам для тепломассообменных аппаратов для систем газ (пар) — жидкость, обеспечивающих проведение процессов абсорбции, десорбции, ректификации, увлажнения и осушки газа в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности, и позволяет повысить эффективность работы за счет увеличения удельной поверхности, интенсивности турбулизации и обновления поверхности контакта фаз, а также

1386258

":oãoì материале.

30 исключить отходы материала при изготовлении насадки. Насадка представляет собой два установленных под прямым угле друг к другу полуцилиндра 1 с иродсльными щелями 2, разделяющими их поверхность на пластины 3 дугового профиля, Полуцилиндры 1 соединены между собой перегородкой 4. Поверх:«ooòü пластин 3 дугового профиля и перегородки 4 выполнены с окнами 5.

Насадка снабжена присоединенными к перегородке 4 по сторонам окон 5 внутренними пластинами 6, загнутыми поочередно внутрь каждого полуцилиндра

Изобретение относится к насадкам тепломассообменных аппаратов для систем газ (пар) — жидкость, обеспечивающих проведение процессов абсорбции, десорбции, ректификации, увлажнения

5 и осушки газа в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышпенности.

Цель изобре ения — повышение эффективности работы за счет увеличения удельной поверхности, интенсивности турбулизации . сбновления поверхности кон ..†. кта фаз и исключение отходов материала при изготовлении насадки.

На фиг.1 показана предлагаемая насадка, общий вид; на фиг.2 — заго",.oâêà из листа: на фиг,3 — разметка развертки известной насадки на лисНасадка представляет собой два установленных под прямым углом друг к другу полуцилиндра 1 с продольными щелями 2, разделяющими их поверхность на пластины 3 дугового профиля.

Полуцилиндры i соединены между собой перегороцкой 4, Поверхность пластин

3 дугового профиля и перегородки 4 выполнены с окнами 5.

Насадка снабжена присоединенными по с воронам окон 5 внутренними пластинами 6., загнутыми поочередно вовнутрь каждого полуцилипдра 1. Суммарная площадь внутренних пла тин 6 равновелика суммарной площади окон 5, так как последние

1. Суммарная площадь внутренних пластин

6 равновелика суммарной площади окон

5, т. е. последние выполнены штамповкой с дальнейшим загибом образовавшихся пластин. Внутренние пластины 6 могут быть выполнены плоскими или криволинейными. Перегородка 4 выполнена в виде квадрата с полками по его сторонам. Причем для исключения отходов материала при изготовлении насадки сумма ширины полки и длины дуги пластины 3 дугового профиля равна стороне перегородки 4, 3 ил., 1 табл. выполнены штамповкой с дальнейшим загибом образовавшихся пластин.

Внутренние пластины 6 могут быть выполнены плоскими или криволинейными, Перегородка 4 выполнена в виде квадрата 7 с полками 8 (фиг.2), по его сторонам. Причем, для исключения отходов материала при изготовлении насадки сумма ширины х полки 8 и длины дуги 1 пластины б дугового профиля равна стороне а перегородки 4. В результате заготовка имеет крестообразную форму, основания и лучи которой прецставляют собой одинаковые квадраты со стороной а.

Насадка работает следующим оСразом.

Элементы насадки загружают в а-.— парат внавал и размещают на опорной решетке. Газ подают в аппарат снизу под решетку. Перемещаясь сверху вниз по поверхности насадки, жидкость контактирует с газом, движущимся прэтивотоком.

При этом жидкость стекает по поверхности насадки з виде пленки„ которая при перетекании с opH07 элемента на другой разрушается, и на нижележащем элементе образуется новая пленка. Некоторая час,ть жидкости при этом проваливается в виде капель через расположенные ниже слои насадки.

При своем движении по поверхности насадки пленка жидкости набегает на

1386258

iD 3

4 2 (2) D (4- n)+28 х

12 где х — ширина полки квадратного основания перегородки;

1 — длина дуги пластины дугового профиля; а — сторона квадрата (фиг.1 и 2).

Известная насадка характеризуется наличием отходов материала при ее изготовлении, При штамповке заготовок в отход, как минимум, идет материал заштрихованного прямоугольника (фиг.3), расположенного в центре параллелограмма 0 0 0 0, а рабочая поверхность последнего состоит из .че- тырех фигур: f b с, и d . Площади фигур Ь, =- и d верхней левой крестообразной заготовки (фиг.3) равны пловнутренние пластины 6, ориентированные в полости полуцилиндров 1 в различных направлениях, срывается с их поверхности и разрушается газовым по5 током с образованием дополнительных капельных зон контакта фаз у каждой пластины б.

Поскольку внутренние пластины 6 расположены равномерно в полости полуцилиндров 1, то процессы разрушения жидкой пленки с образованием дополнительных капельных зон контакта фаз, интенсивного обновления поверхности контакта фаз, усиления трубулизации газа и жидкости протекают на преобладающей части поверхности насадки.

Внутренние пластины 6 одновременно увеличивают удельную поверхность насадки и являются устройствами для усиления турбулизации газа и жидкости, для интенсивного обновления поверхности контакта фаз, разрушения пленки жидкости на преобладающей части поверхности насадки с образованием25 дополнительных капельных зон контакта фаз.

В этих условиях протекает интенсивный тепло- и массообмен.как впленочной, так и в дополнительных ка— пельных зонах контакта фаз.

Чтобы обеспечить правильную форму полупилиндров (с диаметром D и зазором 3 ), а также исключить отходы при изготовлении размеры заготовки определяют по формулам, вытекающим из несложных геометрических соотношений: а = х+1; (1 ле (2) . Учитыв ая, что Т D/4) —, формуГ лу (2) можно упростить: и D

Из фиг. 2 видно, что

h = 21 — D.

Подставляя формулы (5) и (6) в уравнение (4), получают (5) (6) S = — — — — D =0 450 (7) Т(-2) 8

Площадь крестообразной заготовки равна

S, = D2+4D1, (8) а с учетом уравнения (5)

S =(1+Я D2 = 4, 14D-" . (9)

Минимальное количество отходов материала при изготовлении неперфорированной насадки — — 100 .

8в (10) омин S +S б

После подстановки формул (7) и (9) в выражение (10) получают

Поскольку поверхность известной насадки перфорированная и материал при изготовлении отверстий (окон) идет в отход, количество последнего возрастает на величину перфорации

6 поверхности насадки: а амин о

Так, например, если величина перфорации й„ =207. от плошади заготовки, то при изготовлении известной насадки, как минимум, 29,8К материала идет в отход. щадям соответствующих фигур Ь „, с < и

d, параллелограмма 0, 0 Ов 0 (оди— наковые по площади фигуры верхней левой крестообразной заготовки и параллелограмма 0,0 0 0 одинаково заштрихованы по контуру) . Фигура f принад— лежит одновременно и параллелограмму

0,0 0 0+ и рассматриваемой заготовке.

Следовательно, рабочая площадь параллалограмма 0,0 0 0 (за исклю— чением заштрихованного прямоугольника) равна площади крестообразной за— готовки, значит отходы материала на изготовление одной крестообразной заготовки равны площади заштрихованного прямоугольника

8в (4)

Длина 1 пластин дугового профиля известной и предлагаемой насадок определяется по одной и той же форму1386258 м2 /мз

6,55

10 (15 20

4 43

А

Г о 33

2.

5 06

2.

3 8

2, D гу у м /м

Используя геометрические формулы и опытные данные, получают следующие формулы для расчета удельной поверхности предлагаемой насадки и известной при заданном значении,доли перфорации поверхности ср (%), представлены в таблице.

Таким образом, при одинаковых раз.мерах удельная поверхность предлагаемой насадки значительно превышает удельную поверхность известной насад- 15 ки и тем больше, чем больше значение цоли перфорации g известной насадки.

Так для предлагаемой насадки при м2

D0 05 м Р =131 --, в то время как

9 — - (5, „13 Э 20 для известной насадки при D=0,05 м и с =15% F>< =88,6 м /м „ т,е. поверх— ность предлагаемой насадки в 1,48 раз больше, чем у известной.

Кроме того, известная насадка имеет 25 сравнительно обтекаемую (полуцилиндрическую перфорированную) поверхность с полыми полуцилиндрами. В этих условиях .-.евелика интенсивность турбулизации и обновления поверхности контакта фаз, Наличие в пр-.длагаемой насадке

".HóòðåHHI;:õ пластин, ориентированных в полости полуциг:индров в различных направлениях, значительно повышает и:iTeHcHBHoc Ti= турбулиза!ции и обновле35 ния поверхности контакта фаз.

Кроме того, выпслнение перегородки на адки в виде квадрата с полками по его сторонам с равенсгвом суммы ширины полки и длины дуги пластины дугового профиля .стороне перегородки г;>ивоцит к тому, что размеры насадки трех плоскостях одинаковые. Ноэтому повь|шается плотность упаковки в об ье- .

Й5 ме аппарата, что приводит к увеличению уцельной поверхности насадки и, следовательно, к повышению эффект 1вности работы.

Таким образом, снабжение насадки присоединенными к перегородке по сторонам окон внутренними пластинами, загнутыми поочередно во внутрь каждого полуцилиндра, суммарная площадь которых равновелика суммарной площади окон, выполнение перегородки в виде квацрата с полками по его сторонам с равенством суммы ширины полки и длины дуги пластины дугового профиля стороне перегородки увеличивает удельную поверхность, интенсивность турбулизации, обновление поверхности контакта фаз, обеспечивает повышение эффективности работы и исключает отходы материала при изготовлении насадки. формула изобретения

Насадка для тепломассообменных аппаратов, содержащая два установленных под прямым углом друг к другу полуцилиндра с продольными щелями, разделяющими их поверхность на пластины дугового профиля, и соединяющую их между собой перегородку с окнами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет увеличения удельной поверхности, интенсивности турбулизации и обновления поверхности контакта фаз, исключения отходов материала при изготовлении насадки, она снабжена присоединенными к перегородке по сторонам окон внутренними пластинами, загнутыми поочередно вовнутрь каждого полуцилиндра, суммарная площадь которых равновелика суммарной площади окон, перегородка выполнена с полками по его сторонам, при э гом сумма ширины полки и длины дуги пластины дугового профиля равна стороне ".åðåгородки.

1386258

Составитель А. Сондор

Техред М.Ходанич Корректор О. Кравцова

Редактор И.Дербак

Заказ 1446/11 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4