Массообменное контактное устройство

Массообменное контактное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. тССООБМЕННОЕ КОНТРАКТНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее s-образные контактные элементы с поворотными передними стенками, имеющими устрой ства для выхода газа (пара)/ сливную перегородку и карман для приема жид кости, о т л и ч а го щ е е с я тем что, с целью интенсификации процесса массообмена, обеспечения работы в режиме перекрестного и прямоточJ к а ного взаимодействия фаз в условиях развитой турбулентности, а также рас ширения диапа13она устойчивой работы путем устранения застойных зон, на поверхности контактного устройства, передняя поворотная стенка каждого S-рбразного контактного элемента имеет Г-образную форму и состоит из вертикальной части с направленными прорезями для выхода газа и горизонтальной части с окном для прохода га за, расположенным со стороны оси вращения поворотной стенки, а н 1жняя часть каждого s-образного элемента выполнена криволинейной с радиусом кривизны, превышающим высоту вертикальной части поворотной стенки на величину зазора, обеспечивающего ее свободный поворот, центр которой совпадает с осью вращения поворотной стенки. 2. Устройство по П.1, о т л и ч ающе е с я -тем, что, верхняя стенка каждого S-образного контактного элемента выполнена с отверстиями для выхода, например, в виде направленных прорезей.

(19) (1Ц

COIO3 СОВ ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИН

РЕСПУБЛИН

3(51) В 01 Р 3/30, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о Ь

1 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) . 354081 7/2 3- 26 (22) 10.01.83 (46) 23.02..84. Бюл.9 7 (72) В.A.Анистратенко, В.A.Çаднепряный, Ю.А.Заяц, A.Н.Прохоров и В.М,Таран (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности (53) 66.015.23.05(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 3617.96, кл. В 01 D 3/18, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 194056 кл. В 01 D 3/18, 1971.

3. Патент ЧССР Р 107305, кл. 12a:, 5, 1962..(54)(57) 1. МАССООБМЕННОЕ КОНТАКТНОЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее S-образные контактные элементы с поворотными передними стенками, имеющими устройства для выхода газа (napa) сливную перегородку и карман для приема жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена, обеспечения работы в режиме перекрестного и прямоточ\ ного взаимодействия фаз в условиях развитой турбулентности, а также расширения диапазона устойчивой работы

:путем устранения застойных зон, на .поверхности контактного устрОйства, передняя поворотная стенка каждого я-.образного контактного элемента имеет Г-образную форму и состоит иэ вертикальной части с направленными прорезями для выхода газа и горизон.тальной части с окном для прохода газа, расположенным со стороны оси вращения поворотной стенки, а нижняя часть каждого S-образного элемента выполнена криволинейной-с радиусом кривизны, превышающим высоту вертикальной части поворотной стенки на величину зазора, обеспечивающего ее свободный поворот, центр которой совпадает с осью вращения поворотной стенки. С:

2. Устройство по п.1, о т л и.— ч а ю щ е е с я тем, что, верхняя стенка каждого S-образного контактного. элемента выполнена с отверстиями для выхода, например, в виде направленных прорезей °

1074557

Изобретение относится к конструк циям контактных устройств для процессов массообмена в -системах газ (пар) — жидкость и может быть ис.пользовано в пищевой, химической, нефтехимической и других отраслях 5 промышленности для разделения газо (парс) -жидкостных смесей.

Известно контактное устройство, содержащее контактные элементы в виде П-образных желобов с перфориро- 10 ванной передней стенкой и с чешуями, расположенными на верхней плоскости элементов, сливную перегородку и карман для приема жидкости 1 .

Однако эт6 контактное устройство имеет небольшой диапазон допускаемых рабочих нагрузок из-за небольшого свободчого сечения и наличия провала через перфорированную стенку. Наличие провала жидкости исключает возможность применения данного контактного устройства в условиях колебания газовой (паровой) нагрузки.

Известно также контактное устройство для массообменных аппаратов, содержащее Б-образные контактные эле-25 менты, верхняя плоскость которых снабжена клапанами, сливную перегородку и карман для приема жидкости 32l.

Наибдлее близким к.изобретению является контактное устройство, вклю-30 чающее S-образные элементы, содержащие поворотные передние стенки с гре бенообразными вырезами, предназначенйыми для выхода газа (пара), сливную перегородку и карман для пРиема 35 жидкости (31.

Однако при работе известного контактного устройства не достигается активное перемешивание жидкой и газовой фаз из-за недостаточной турбу- 40 лизации жидкости, так как газовый поток, пройдя гребенообразные вырезы независимо от положения поворотной стенки, движется вверх, барботируя при этОм тОлькО слОЙ жидкОсти В. 45 непосредственной близости от вырезов.

При этом в углу, образованном днищем: и стенкой, противоположной поворот. ной, создается застойная зона, в которой жидкость недостаточно взаимодействует с газом. Это контактное устройство обладает высокой степенью продольного перемешивания вследствие нарушения однонаправленного движения фаз при повышении нагрузки по газу, так как при этом поворотная стенка стремится к горизонтальному положению и газовый поток выходит из гребе нообразных вырезов преимущественно. в вертикальном направлении, подтормаживая движение жидкостного потока 60 по тарелке, что снижает верхний предел работы и эффективность в целом.

Недостатком является также неравномерное и неполное использование поверхности контактного устройства при размещении устройств для выхода газа (пара), что приводит к образованию зон слабого взаимодействия газа с жидкостью над поверхностью S-образных элементов. Рабочие зоны находятся только в зоне расположения поворотных стенок.

Целью изобретения является интенсификация процесса массообмена, обеспечение работы в режиме перекрестного и прямоточного взаимодействия фаз и расширение диапазона устойчивой работы.

Поставленная цель достигается тем, что в контактном устройстве, состоящем из S-образных контактных элементов, сливндй перегородки и кармана для приема жидкости, передняя поворотная стенка каждого S-образного контактного элемента имеет Г-.образную форму и состоит из .вертикальной части с направленными прорезями для выхода газа и горизонтальной части с окном для прохода газа, расположенным со стороны оси вращения поворотной ,стенки, а нижняя часть каждого S-об разного элемента выполнена криволинейной с радиусом кривизны, превышающим высоту вертикальной части поворотной стенки на величину зазора, обеспечивающего ее свободный поворот, центр которой совпадает с осью вращения поворотной стенки.

Верхняя стенка каждого S-образного контактного элемента выполнена с отверстиями для выхода газа, например, в виде направленных прорезей.

При этом соотношение между величиной поверхности горизонтальной и вертикальной частей поворотной стенки определяется из условия а.толщийа поворотной стенки определяется из условия

На фиг.1 представлено контактное устройство, общий вид; на фиг.2 рабочее положение поворотной стенки

S-образных контактных элементов," на фиг.З вЂ” поворотная стенка.

Контактное устройство состоит иэ

S-образных контактных элементов 1, сливной перегородки 2 и кармана 3 для приема жидкости.

Контактный элемент 1 состоит из верхней горизонтальной плоскости 4, которая снабжена устройствами 5 для выхода газа в виде направленных прорезей (чешуй) и через шарнир 6, который может быть различной конструкции (с щелью, с перекрытием и т.д.), соединяется с передней стенкой 7, вертикальная часть которой имеет устройства 8 для выхода газа (чешуи ), 1074557

В то же время для стабильной работы контактного устройства при значениях V< c 1 м/с необходимо, чтобы верхняя эона контакта фаз (направленные прорези на верхней плоскости

S-образных элементов) вступала в.работу при V 1 м/с, так как в против ном случае при меньших значениях V< газовый (паровой) ноток выходит в основном через верхнюю зону, а в ячейках жидкость Обрабатывается сла-, бо, вследствие образования там за- стойной зоны.

Жидкость проходит массообменное контактное устройство и далее с кармана 3 поступает на нижележащее кон-.тактное устройство и движется по нему в противоположном направлении, а газовая (паровая) фаза поднимается на вышележащее контактное устройство.

Использование массообменных контактных устройств с S-образными зле= ментами, передние поворотные стенки которых выполнены Г-образной формы и имеют устройства для выхода газа (пара), а на верхней горизонтальной плоскости S-образных элементов расположены устройства для выхода газа, позволяет увеличить диапазон допускаемых рабочих нагрузок за счет повышения верхнего предела работы,снизить степень продольного перемешивания вследствие обеспечения однонаправленного движения фаз на контактном устройстве и увеличить поверхность контакта фаз за счет образования нескольких зон контакта фаз. а горизонтальная часть 9 имеет окно

10 для прохода газа и сплошной учас- ток 11 для перекрытия отверстий направленных прорезей (чешуй) 5, нижней криволинейной части 12 контакт-. ного элемента и вертикальной перегородки 13 для предотвращения провала жидкости.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии газового потока 10 передние поворотные стенки 7 расположены так, что их вертикальные части совместно с перегородками 13 и нижними криволинейными частями 12

S-образных элементов образуют ячейки, 15 которые заполняются жидкостью. Сплошные участки 11 горизонтальных частей 9 передних поворотных стенок в это время закрывают отверстия направленных прорезей 5, расположенных на верхних плоскостях S-образных элементов.

При низких .значениях скорости газового потока передняя поворотная стенка отстается в исходном положении и гаэ, проходя через щель между перегородкой 13 и вертикальной частью поворотной Г-образной передней стенки 7, проходит через направленные чешуи 8 и барботирует через слой жидкости над нижней криволинейной 30 частью 12 s-образных элементов.

При повышении скорости газа он более интенсивно выходит из направленных чешуй,ударяясь о нижние криволинейные части S -образных элементов, 35 турбулизируя жидкую.фазу и интенсив- ° но пе ремешивая ее в нутри ячеек .

При дальнейшем повышении скорости газового потока жидкость вытесняется из ячеек, а вертикальная и гориэон- 40 тальная части передней поворотной .. стенки 7 поворачиваются до положения, определяемого нагрузкой по газовой и жидкой фазам.

При расположении передней стенки

7 под небольшим углом к плоскости 45 контактного устройства, сплошные участки 11 горизонтальных частей поворотных передних стенок повернуты на тот же угол, что и вертикальные их части, и отверстия направленных 50 прорезей (чешуй) 5 на верхних горизонтальных плоскостях 4 S-образных элементов открыты и через них проходит газ, который взаимодействует с жидкостью. Направленные прорези (че- 55 ,шуи) 5 и 8 располагаются в разных плоскостях, образуя при этом несколь ко зон контакта фаз, что вызывает увеличение межфазной поверхности.

Кроме того, газ, выходящий из направ- 0 ленных чешуй 8 и щели, образованной нижней кромкой вертикальной части 7 и криволинейной частью 12, еще больше турбулиэирует жидкость в ячейке и

I уходя вверх, подтормаживает газовожидкостный поток, направленный го- риэонтально под действием газового потока, выходящего иэ направленных чешуй 5. Это неизбежно приводит к выравниванию скорости потока в поперечном направлении, а также увеличивает время контакта фаз,.что повышает эффективность массообмена.

При конструировании предлагаемого контактного устройства можно всегда обеспечить вращение поворотной стенки Г-образной формы для определенной скорости газового (парового) потока и расхода жидкой фазы.

Экспериментальные исследования гидродинамики и массообмена показали, что предлагаемое контактное устройство наиболее устойчиво и эффективно работает в интервале скорости 7 газового (парового) потока 1,2-1,б м/с при расходе L жидкости 0,0014.—

0,0111 м /м .с..1074557

Составитель А.Сондор

Редактор И.Николайчук ТехредЛ.Корюбняк Корректор A.Çèìîêoñîâ

Заказ 423/7 Тираж 682 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от*рытий

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

Филиал ПП!! "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4