Тепломассообменная тарелка

Тепломассообменная тарелка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к тепломассообменным тарелкам. Цель изобретения - интенсификация процесса за счет упорядочения слива жидкости. Тепломассообменная тарелка для контактирования газа (пар) с жидкостью представляет собой горизонтальный лист с отверстиями. Кромки отверстий выполнены вогнутыми к их центру. Криволинейные вогнутые стороны отверстий имеют переменный радиус кривизны и оптимальное их число - от трех до пяти. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. САЭ СО СЛ ьо 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1331528 A1 (So 4 В 01 Р 3/22

3Г1.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I13,, ыс..

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTWI (21) 3972279/23-26 (22) 23.09.85 (46) 23.08.87. Бюл. У 31 (72) В.Д. Смоляк, Т.В. Лукьяненко, В.П. Кичанов, Ю.Н. Скрынник, С.И.Якушко и И.А. Никишкин (53) 66.048.375(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 394058, кл. В 01 D 3/22, 1971. (54) ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА (57) Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к тепломассообменным тарелкам. Цель Н9о6ретения — интенсификация процесса sa счет упорядочения слива лсидкости.

Тепломассообменная тарелка для контактирования газа (парр) с лщдкостью представляет собой горизонтальный лист с отверстиями. Кромки отверстий выполнены вогнутыми к их центру.

Криволинейные вогнутые стороны отверстий имеют переменный радиус кривизны и оптимальное их число — от трех до пяти. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1 1331528

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано в устройствах для контактирования газа (пара) и жидкости при осуществлении процессов межфазного тепломассопереноса, например дистилляции, абсорбции, ректификации и др.

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет упорядо- 10 ченного стока жидкости.

На фиг. 1 изображены одиночные отверстия тарелок в форме гипоциклоиды с тремя ветвями; на фиг. 2 — то же, с четырьмя ветвями; на фиг. 3 — 15 то же, с пятью ветвями; на фиг. 4 одиночные отверстия тарелок, стороны которых образованы дугами окружностей с тремя ветвями; на фиг. 5 — то же, с четырьмя ветвями; на фиг. 6 — то 20 же, с пятью ветвями; на фиг. 7 — зависимость отношения гидравлического сопротивления к коэффициенту массоотдачи в газовой фазе от скорости газа в свободном сечении аппарата для 25 исследованных противоточных тарелок .с различной формой отверстий.

Тепломассообменная тарелка содержит горизонтальный лист 1 с отверстиями 2 (фиг. 1-3), кромки которых 30 имеют переменный радиус кривизны (гипоциклоида).

Возможны и другие варианты отверстий в тепломассообменных тарелках, например отверстия 2 с криволинейными вогнутыми сторонами, образованными дугами окружности, а контур ,отверстий имеет от трех до пяти криволинейных вогнутых сторон.

Тепломассообменная тарелка ра- 40 ботает следующим образом.

Газ поступает снизу и проходит через отверстия 2 тарелки. Жидкость подается сверху и взаимодействует с газом на тарелке, образуя турбули- 45 зованный газожидкостный слой. На нижележащую тарелку часть жидкости стекает в виде аксиального потока в центре отверстия, другая часть стекает в углах отверстий. 50

Таким образом, жидкость в отверстиях тарелки стекает упорядоченно в виде нескольких струй, формирующихся по углам отверстий и по его ocu.

Благодаря этому жидкость распределяется по сечению отверстия равномернее и сток жидкости становится устойчивым. В результате повышается интенсивность тепломассопереноса и снижается гидравлическое сопротивление тарелки.

Если размеры отверстия достаточно велики, чтобы обеспечить одновременный проход газа и сток жидкости через отверстие, сток жидкости проходит как по оси отверстия, так и в углах отверстия.

Гаэ при этом проходит через отверстия, контактируя с жидкостью, вытекающей из отверстия в виде нескольких струй. Таким образом, обеспечивается более равномерное распределение жидкости по сечению отверстия, что приводит к интенсификации тепломассопереноса. Сток жидкости через отверстия становится более упорядоченным и происходит одновремен-. но чере > все отверстия. Благодаря этому снижается гидравлическое сопротивление тарелки.

Целесообразна замена ветвей гипоциклоиды дугами окружности, что обеспечивает максимальную технологичность приспособлений для получения отверстий. Радиус дуг окружностей находится в пределах от минимального до максимального радиуса кривизны ветвей гипоциклоиды. В этом случае работа тарелки не отличается от описанной.

При увеличении числа сторон отверстия свыше пяти форма отверстия приближается к кругу, формирование струй жидкости в углах отверстия при этом нарушается и жидкость стекает преимущественно по оси отверстия, как на тарелке с круглым отверстием.

Интенсивность тепломассопереноса при этом снижается, а гидравлическое сопротивление повышается. Поэтому увеличение числа сторон отверстия свыше пяти нецелесообразно. При отношении диаметров окружностей равным двум гипоциклоида вырождается в диаметр большей окружности. Таким образом, оптимальное число сторон отверстия составляет от трех до пяти.

Пример. Проводят испытания противоточных тарелок диаметром

250 мм с отверстиями различной формы, площадь сечения. отверстий одинакова и составляет 0,0113 м . Отверстия имеют форму круга, квадрата, треугольника, щели, гипоциклоиды с четырьмя ветвями, называемой астроидой. Испытания проводят нф системе воздух вода.

1331528

Коэффициент массопередачи в газовой фазе определяют по испарению воды в потоке воздуха. На всех исследованных тарелках при увеличении скорости подачи воздуха наблюдают после5 довательно инжекционный и пенный режимы работы.

Нагрузка по воде составляет

10000 кг/м ч, скорость воздуха в сво- 10 бодном сечении стенда изменяется от

0,8 до 2 м/с. В качестве характеристики для сравнения тарелок используют отношение гидравлического сопротивления к коэффициенту массопередачи в газовой фазе.

Результаты испытаний представлены в графической форме (фиг. 7) и характеризуют удельные затраты энергии на процесс массопередачи для различных форм отверстий, предлагаемая конструкция характеризуется линией 5.

Полученные значения удельных затрат энергии на процесс массопередачи для отверстия в форме астроиды 2 следует считать завышенными так как для одиночного отверстия исключается положительный эффект от одновременного стока жидкости через все отверстия тарелки.

Как видно иэ фиг. 7, предлагаемая конструкция позволяет снизить удельные затраты энергии на проведение .процесса массопередачи в среднем в

1,5-2 раза.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Тепломассообменная тарелка в виде листа с отверстиями различной формы, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет упорядоченного стока жидкости, кромки отверстий выполнены вогнутыми к центру отверстий.

2. Тарелка по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что кромки имеют переменный радиус кривизны.

l33I528

Составитель А. Сондор

Редактор А. Ворович Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ухгород, ул. Проектная, 4

fO»1

Заказ 3752/5 Тирах 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

2

5