Аппарат для контактирования пара (газа) с жидкостью

Аппарат для контактирования пара (газа) с жидкостью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. АППАРАТ ДЛЯ КОНТАКТИРО;ВАНИЯ ПАРА (ГАЗА) С ЖИДКОСТЬЮ, СОСТОЯЩИЙ ИЗ корпуса, по всей длине которого установлены контактные трубки , закрепленные в трубной решетке, имеющие на поверхности отверстия для ввода и вывода жидкости, внутри трубок установлены втулки, образующие кольцевой зазор с поверхностью контактной трубки., а также патруб- ; .ков для ввода ивывода пара 1газа), отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкбсти упрощения монтажа и увеличения эффективности аппарата за счет снижения брызгоуноса и увеличения поверхности контакта фаз, каждая контактная трубка в верхней части снабжена питающим патрубком, при этом Ьерхний торец ее вцполнен заглушенным , трубками для выхода воздуха, установленными около отверстий для вывода жидкости,соединяющими внутреннюю полость контактных трубок с межтрубным пространством, и направляющими воронками, установленными на наружной поверхности контактной трубки над отверстиями для ввода (Л жидкости. 2с Аппарат по п. 1, о т ли чающийся тем, что каждая контактная трубка снабжена колпачками , размещенными над верхними торца- 2 ми втулок..

09) (11) СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

В 01 D 3/26

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3623353/23-26 (22) 18.07.83 (46) 15.10.84. Бюл. )) 38 (72) Н.A.Âîéíoâ, С.И.Сиваев, В.Ф.Харин, Н.A.Николаев, Ю.A.Èâàí÷èí и С.М.Воронин (71) Сибирский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт (53) 66.015.23.05.(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 71822, кл. В 01 D 53/18, 1947.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 965446, кл. В 01 D 3/26, 1982. (54)(57) 1. АППАРАТ ДЛЯ KOHTAKTHPO

;ВАНИЯ ПАРА (ГАЗА) С ЖИДКОСТЬЮ, состоящий из корпуса, по всей длине которого установлены контактные трубки, закрепленные в трубной решетке, имеющие на поверхности отверстия для ввода и вывода жидкости, внутри ,трубок установлены втулки, образующие кольцевой зазор с поверхностью контактной трубки., а также патруб, ков для ввода и. вывода пара газа), отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкбстиу упрощения монтажа и увеличения эффективности аппарата эа счет снижения брызгоуноса и увеличения поверхности контакта фаз, каждая контактная трубка в верхней части снаб" жена питающим патрубком, при этом верхний торец ее вь)полнен заглушенным, трубками для выхода воздуха, установленными около отверстий для вывода жидкости, соединяющими внутреннюю полость контактных трубок с межтрубным пространством, и направляющими воронками, установленными на.наружной поверхности контактной Е

Ф трубки над отверстиями для ввода жидкости.

2. Аппарат по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что каждая контактная трубка снабжена колпачками, размещенными над верхними торца- Я ми втулок.

1118384

Изобретение относится к химической технологии, в частности к массообменным аппаратам для проведения теплообменных и массообменных про-., цессов в системе пар (гаэ) — жидкость. 5

Известен массообменный аппарат для взаимодействия пара (газа) с жидкостью, состоящий из корпуса, трубных решеток с отверстиями и тарелок, снабженных контактными эле- 10 ментами, выполненными в виде цилиндрических патрубков, проходящих сквозь тело тарелки, и переливными патрубками, между тарелками расположены трубные решетки, отверстия которых совпадают с осями контактных элементов (1).

Однако данный аппарат характеризуется низкой эффективностью массообмена, малой поверхностью контакта жидкой и паровой {газовой ) фаз, большой металлоемкостью, Наиболее близким к предлагаемому является аппарат для контактирования пара (газа.) с жидкостью, состоящий иэ корпуса, трубных. решеток, делящих аппарат на секции, переливных патрубков и контактных трубок, проходящих через трубные решетки и имеющих отверстия для ввода и вывода жидкости.В контактных трубках около отверстий для ввода жидкости установлены плавно сужающиеся по ходу парового (газового) потока втулки, в которых вставлены винтовые лопасти, имеющие на своей поверхности высту-пы плохообтекаемой формы (23.

Однако и этот аппарат обладает большой металлоемкостью, трудоемкбстью "монтажа, малой поверхностью контакта фаэ, имеет небольшую долю 40 живого сечения и небольшую пропускную способность по жидкости.

Трудоемкость монтажа обусловлена тем, что очень сложно и трудоемко закрепить контактные трубки, кото- 45 рые проходят через весь аппарат, в мяогоэлементных трубных решетках, а также осуществить герметичное крепление трубных решеток в аппарате.

Большая металлоемкость обусловлена наличием трубных решеток, делящих аппарат на секции, и переливных патрубков. Малая поверхность контакта фаз обусловлена.тем, что жидкостная пленка транспортируется только по внутренней стороне контактных трубок.

Небольшая доля живого сечения аппарата обусловлена тем; что около

30-40% всего сечения аппарата зани- 6Î мают переливные устройства, а также наличием большого зазора между контактными трубками. При малом зазоре между трубками жидкость, вышедшая из отверстий для вывода жидкос- 5 ти, подвисает между трубками и нарушает эффективную работу аппарата.

Малая пропуская способность аппарата по жидкости обусловлена тем, что жидкость с одной тарелки на другую перетекает только через переливные устройства.

Цель изобретения — снижение металлоемкости, упрощение монтажа и увеличение эффективности аппарата за счет снижения брызгоуноса и увеличе ния поверхности контакта фаэ.

Указанная цель достигается тем, что в аппарате для контактирования. пара {газа} с жидкостью, состоящем из корпуса, по всей длине которого установлены контактные трубки, закрепленные в трубной решетке, имеющие на поверхности отверстия для ввода и вывода жидкости, внутри трубок установлены втулки. образующие кольцевой зазор с поверхностью контактной трубки, а также патрубков для ввода и вывода пара (газа), каж„цая контактная трубка в верхней части снабжена питающим патрубком, при этом верхний торец ее выполнен заглушенным, трубками для выхода воздуха, установленными около отверстий для вывода жидкости, соединяющими внутреннюю полость контактных трубок с межтрубным пространством, и направляющими воронками, установленными на наружной поверхности контактной трубки над отверстиями для ввода жидкости.

Целесообразно кажду контактную трубку снабжать колпачками, размещенными над верхними торцами втулок.

Наличие заглушенных верхних торцов контактных трубок, имеющих питающие патрубки, а на верхних концах втулок колпачйов, а также наличие трубок для выхода воздуха, соединяющих внутреннюю полость контактных трубок и межтрубное пространство, и наличие направляющих воронок на наружной стороне контактных трубок позволяет существенно снизить металлоемкость, упростить монтаж, увеличить живое сечение аппарата, поверхность контакта фаз.

Снижение металлоемкости обусловлено тем, что в данном аппарате в отличие от прототипа отсутствуют многочисленные трубные решетки и переливные устройства, которые металлоемки.

Колпачок выполняет. роль гидрозатвора и тем самым препятствует проходу пара (газа) во внутрь контактных трубок. При отсутствии колпачка пар (газ) будет заходить во внутрь контактной трубки и через втулки вместе с жидкостью транспортироваться вверя, поэтому nap {raa) не может образовывать жидкостную пленку на наружной поверхности контактных

1118384 трубок, и аппарат становится неработоспособным.

При наличии колпачка жидкость скапливается внутри контактных трубок, преграждает проход пару (газу) и вытекает иэ отверстий для ввода жидкости на наружную поверхность контактных трубок, а жидкость, на-, ходящаяся внутри контактных трубок, продавливается через зазор между компачком и втулкой и стекает на следующую нижерасположенную втулку.

Увеличение живого сечения аппарата обусловлено тем, что в данном аппарате отсутствуют переточные устройства, на установку которых затрачивается более 30% от всего рабочего сечения аппарата. Эту роль.в аппарате выполняют контактные трубки, поэтому вместо переливных устройств в данном случае устанавливаются дополнительные контактные трубки. Кроме того, в предлагаемом аппарате контактные трубки могут устанавливаться более плотно друг к другу (чем в прототипе ), что позволяет увеличить их число, а это, в свою очередь, увеличивает живое сечение аппарата, т.е. объем контакта газа (napa) с жидкостью. Более плотное размещение контактных трубок обусловлено тем, что в аппарате подвисание жидкости между трубками не может происходить.

Увеличение поверхности контакта фаз обусловлено тем, что в аппарате жидкость транспортируется по наружной поверхности контактных трубок, а не по внутренней, как в прототипе, так как наружная поверхность трубок всегда больше, чем внутренняя (за счет ее большого диаметра), а следовательно, больше и периметр, на котором размещена жидкостная пленка. (Например, при внутреннем диаметре трубы D> =94 мм и наружном Р„=108 мм, наружный периметр трубы на 13% больше внутреннего).

Наличие трубок для выхода воздуха, соединяющих межтрубное пространство с внутренней полостью контактной трубки, позволяет уСтранить воздушную пробку внутри контактной трубки и, тем самым, обеспечивает эффективное отделение жидкости от газа (нара), нормальную работу аппарата.

Если бы трубки для выхода воздуха отсутствовали, то жидкостная— пленка не выдавливалась газом (па" ром) через отверстия для вывода жидкости во внутрь контактных трубок.

Наличие заглушенных верхних торцов контактных трубок предотвращает разбрызгивание жидкости в межтрубное пространство аппарата и за счет этого предотвращает унос жидкости вместе с газовым (парбвым) потоком. Кро". а

10 ме того, создаются все условия для формирования жидкостной пленки по наружной поверхности контактных трубок, так как пар (газ) иэ-за заглушек не может попасть во внутреннюю полость верхних концов контактных трубок, Наличие патрубка для ввода газа (пара), тангенцнально расположенного к корпусу аппарата, обеспечивает крутку парового .(газового) потока, что увеличивает турбулиэацию газа (napa) и время пребывания его в аппарате, что ведет, в конечном итоге, к увеличению эффективности аппарата..

15 Наличие на наружной поверхности контактных трубок (около отверстий для ввода жидкости) направляющих воронок способствует устранению разбрызгивания жидкости, вышедшей из

О контактных устройств, а также формирует жидкостную пленку.

Упрощение монтажа в аппарате обусловлено отсутствием многочисленных трубных решеток, в которых закреплялись контактные трубки.

На фиг.1 изображен аппарат для контактирования пара (газа) с жидкостью, общий вид; на фиг.2 — контактная трубка.

Аппарат для контактнрования пара (газа) с жидкостью состоит из корпуса 1, на всю длину которого установены контактные трубки 2, имеющие на своей поверхности отверстия для ввода 3 и вывода 4 жидкости. Внутри контактной трубки 2 около отверстия для ввода жидкости 3 установлены втулки 5, образующие кольцевой зазор 6 между внутренней стенкой контактной трубки 2 и втулкой 5. На

40 верхнем торце втулки 5 установлен колпачок 7, образующий зазор 8 между колпачком 7 и втулкой 5. Верхние концы контактных трубок 2 закрыты заглушками 9, в которые вставлены

45 питающие патрубки 10. На наружной поверхности контактных трубок 2 около отверстий 3 закреплены направляющие воронки 11, образующие кольцевой зазор 12 для прохода жидкости, 5() а около отверстий 4 вставлены трубки для выхода воздуха 13. В нижней части корпуса аппарата 1 тангенциально к нему размещен штуцер для подачи пара (газа) 14, а в верхней части корпуса штуцер для выхода пара (газа) 15. Контактные трубки 2 закреплены в аппарате при помощи трубной решетки (крепежной доски> 16.

Выход жидкости иэ аппарата осуществляется через штуцер 17.

Аппарат работает следующим образом.

Пар (газ) поступает в нижнюю часть межтрубного пространства аппарата через штуцер 14 и, преобре65 тая в нем винтообразное движение, 1119384 устремляется вверх. Жидкость подается во внутрь контактных трубок 2 через питающие. патрубки 10, а затем, накопившись в кольцевом зазоре 6

"каждой втулки 5 через отверстия для вывода жидкости 3 за счет уровня жидкости поступает в направляющие воронки 11, после этого подхватывается паром (газом) и в виде тонкой жидкостной пленки транспортируется вверх по наружной поверхности контактных трубок 2. При этом происходит интенсивный массообмен между паром (газом) и тонкой жидкостной пленкой. Жидкостная пленка через отверстия 4 выдавливается во внутрь контактных трубок 2. Жидкость, находящаяся в зазоре б, перетекает вниз с одной втулки на другую через кольцевой зазор 8, орраэованный колпачком 7 и торцом втулки 5.

Пар уходит нэ аппарата посредством штуцера 15, а жидкость вытекает иэ нижних торцов контактных трубок 2 и через штуцер 17 также удаляется из аппарата.

Жидкостная пленка на наружной поверхности контактных трубок, а также то, что контактные трубки служат не только для образования жидкостной пленки, но и выполняют функцию переточных устройств, создание кон б тактных ступеней аппарата эа счет того, что верхний торец контактных трубок заглушен.и снабжен питающими патрубками, а на верхнем торце каждой втулки установлен с зазором кол«

5 пачок и внутренние полости контакт"..

Ных трубок около отверстий для вывода жидкости иэ эрны контакта .сообщены с межтрубным пространством трубками для выхода воздуха, причем на наружной поверхности контактных трубок около отверстий ввода жидкости в зону контакта установлены направляющие воронки, позволят су-: щественно снизить металлоемкость

15 аппарата, упростить конструкцию, увеличить эффективность аппарата.

Снижение металлоемкости аппарата вызвано отсутствием многочисленных .трубных решеток, Упрощение Монтажа обусловлено отсутствием уплотнения контактных трубок с трубными решетками, что снижает капитальные затраты.

Увеличение живого сечения аппарата на 30% позволит установить в ап парате большее число контактных трубок, что приводит к увеличению про.пускной способности аппарата по жидкости, а следовательно, к увеличению

ЗО эффективности.

1118384

Фпг 2

Составитель Г.урусова

Редактор Л.Авраменко Техред Ж.Кастелевич Корректор Е.Сирохман

Заказ 7361/5 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4