Аппарат для проведения тепломассообменных процессов

Аппарат для проведения тепломассообменных процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕППОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, в системе газ — ;жйдкость в прямоточном режиме, включаннций вертикальный цилиндрический корпус, тарелку, в центре которой установлен контактнйй патрубок, конусный отражатель с лопатками, расположенный на верхнем торце контактного патрубка, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена за счет расширения диапазона рабочих скоростей по газу и уменьшения брызгоуноса, лопатки отражателя выступают за контактный патрубок на расстояние 0,25-0,4 диаметра его, при~этЪм' каждая лопатка заходит на 1/3 последующей при высоте лопаток 0,2-0,3 йысоты патрубка.2. Аппарат по п.1, отличающий с я тем, что тарелка снаб-- жена изогнутыми переточными трубами, верхние концы которых расположены на уровне нижнего торца патрубка.(Л00со соо со4;:^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSU ÄÄ 839094 (51) 4 В 01 D 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABT0PCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2845664/23-26 (22,) 30.11.79 (46) 07.12.86. Бюп. Р 45 (Z2) Н.И. Крайнев, А.Ф. Гордзиевский, В.В. Евграшенко, Н.М. Жаворонков, В.А. Малюсов, Л.П. Холпанов, Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов и Е.П. Парфенов (53) 66.015.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 210085, кл. В 01 D 3/32, 1966.

Авторское свидетельство СССР

N - 413954, кл. В 01 D 3/32, 1972. (54) (57) 1. АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ТЕПЛОИАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, в системе газ †;жидкость в прямоточном режиме, включающий вертикальный цилиндрический корпус, тарелку, в центре которой установлен контактнйй патрубок, конусный отражатель с лопатками, расположенный на верхнем торце контактного патрубка, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена за счет расширения диапазона рабочих скоростей по газу и уменьшения брызгоуноса, лопатки отражателя вы.ступают за контактный патрубок на расстояние 0,25-0,4 диаметра его, при этом каждая лопатка заходит на

1/3 последующей при высоте лопаток

0,2-0,3 высоты патрубка.

2. Аппарат по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что тарелка снаб-жена изогнутыми переточными трубами, верхние концы которых расположены на уровне нижнего торца патрубка.

839094

Изобретение относится к полым с кор ос т ным пр ям ото чным т епломасс ообмеHIBdM аппаратам для проведения процессов абсорбции, хемосорбции, ректификации, увлажнения и пылеулавливания.

Известно контактное устройство для межфазового контактирования, содержащее тарелку с паровыми патрубками и контактные трубки, установлен- 10 ные с зазором над паровыми патрубками, расположенные над контактными трубками отражатели в виде усеченных конусов с размещенной внутри них винтовой лопастью. 15

Известен аппарат для проведения тепломассообменных процессов в системе газ — жидкость в прямоточном режиме, включающий вертикальный корпус, тарелку, в центре которой установлен 20 контактный патрубок, конусный отражатель с лопатками, расположенный на верхнем торце контактного патрубка.

Известные аппараты имеют низкую эффективность тепломассообмена, боль- 25 шой брыэгоунос и узкий диапазон рабочих скоростей по газу, из-за невоз-.. .можности обеспечить хорошее разделение газо-жидкостного потока в сепарационной зоне.

Цель изобретения — повышение .эффективности тепломассообмена.

Цель достигается за счет расширения диапазона рабочих скоростей по газу и уменьшения брызгоуноса, при ,.Ъ 35 этом лопатки отражателя выступают за контактный патрубок на расстояние

0,25-0,4 диаметра его, каждая лопатка заходит на. 1/3 последующей при высоте лопаток 0 2-0 3 высоты патрубЭ Э

40 ка.

Целесообразно тарелку снабжать изогнутыми переточными трубами, верхние концы которых"расположены на уровуровне нижнего торца патрубка.

На фиг. 1 показан аппарат для проведения тепломассообменных процессов; на фиг.. 2 — разрез А-А на фиг. 1..

Аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1, тарелку 2 в центре которой установлен контактный патрубок 3. Тарелка 2 снабжена изогнутыми переточными трубами 4, верхние концы которых расположены на уровне нижнего торца патрубка 3. На верхнем торце контактного патрубка

3 расположен конусный отражатель 5 с шестью криволинейными лопатками 6.

Тарелка 2 делит пространство внутри корпуса на нижнюю камеру 7 и кольце-, вую камеру 8. Нижняя камера имеет / штуцер 9 для подвода газа и штуцер

10 для отвода жидкости. Кольцевая камера имеет штуцер 11 для ввода свежей жидкости, штуцер 12 для отвода избытка жидкости и штуцер 13 для отвода газа.

Аппарат работает следующим образом.

Газ поступает через штуцер 9, расположенный в цилиндрическом корпусе

I, в нижнюю камеру 7 и проходит в контактный патрубок 3. Жидкость поступает через штуцер 11 по переточным трубам 4, которые закреплены в тарелке 2 под нижний обрез контактного патрубка 3 и инжектируется потоком газа имеющего скорость в зоне контакта до 30 м/с.

В контактном патрубке образуется газо-жидкостной слой, представляющий собст подвижную газо-жидкостную эмульсию или пену. Газо-жидкостный слой поднимается вверх и с большой скоростью проходит между криволинейными лопатками 6 центробежного каплеотделителя конусного отражателя 5, закручивается и отбрасывается к внут- ренней стенке корпуса.

За счет центробежного эффекта закрученная жидкость сепарируется, стекает.по внутренней стенке корпуса и собирается в нижней части кольцевой камеры 8, откуда ее избыток сливается через штуцер 12, а остальная часть подается на орошение по переточным трубам, а газ через штуцер 13 выходит из аппарата, Часть жидкости, попадающей в нижнюю камеру, выводится через штуцер 10.

Зона межфазного контактирования в тепломассообменном аппарате представляет собой полый цилиндр, в верхней части которого расположен конусный отражатель, обеспечивакяций полное отделение жидкости от газа и ра-. боту аппарата без брызгоуноса при скоростях газа до 30 м/с, что позволяет интенсифицировать тепломассообмен, расширить диапазон рабочих скоростей и проводить процесс тепломассообмена в высокоскоростном режиме, который характеризуется высокой степенью трубулизации газо-жидкостного потока и малым временем обновления поверхности контакта фаз..Внутрен839094 няя циркуляции жидкости позволяет эксплуатировать аппарат без рециркуляционного насоса и с малым расходом свежей жидкости на подпитку, что является преимуществом при работе с а.грессивными и корродирующими жидкостями, Такая конструкция аппарата позволяет использовать его при работе с загрязненными газами и жидкостями из которых возможно выпадение осадка.

Проведенные исследования по гидродинамике и массообмену показали, что высокая эффективность массообмена достигается при условии получе- 15 ния в контактном патрубке высокотурбулизированного газо-жидкостного слоя при скоростях газа свыше 15 м/с. Работа аппарата в таком режиме возможна лишь при наличии конусного отра- 20 жателя (центробежного каплеотделителя) с определенными соотношениями его параметров — 6 криволинейнь1х лопаток, закрепленных на верхнем торце; контактного патрубка и выступающих 25 за него на расстояние равное 0,25-0,4 диаметра контактного патрубка, причем каждая из лопаток заходит на 1/3 последущцей при высоте лопаток равной 902-903 высоты патрубка. 30

Исследования были проведены на аппарате с диаметром корпуса Д=800 мм, диаметром контактного патрубка d =

= 250 мм, высотой контактного патрубка Н = 1000 мм, высотой лопаток h =

100, 200, 300, 400 мм и расстоянием, на которое выступают лопатки от диаметра контактного патрубка

= 50, 75; 100, 150 мм.

При выходе за пределы указанных соотношений изменяется плотность оро шения в контактном патрубке, которая .является функцией геометрических характеристик аппарата, что приводит к изменению, структуры газо-жидкостного слоя, и, вследствии этого, ухудшению эффективности массообмена.

При уменьшении высоты криволинейных лопаток уменьшается сечение для про- 5О

I хода газожидкостного потока, увеличивается давление внутри контактного патрубка (Р„ ), которое препятствует вытеканию жидкости из переточных труб, вследствии чего уменьшается ко-SS личество жидкости (Ь} в.контактном парубке, структура газо-жидкостно.го -слоя изменяется от пенной к ка-. пельной и коэффициент массопередачи (К,) уменьшаются (табл. 1).

В таблице 1 показано, что критическое значение отношения высот лопаток к высоте контактного патрубка

h/Í равно 0,2, так как при данной величине происходит резкое падение плотности орошения и коэффициента массопередачи.

Верхний предел этого соотношения

j(h/Н) равный 0,3 определяется величиной относительного уноса жидкости (в процентах от количества жидкости, проходящей через контактный патрубок), который свыше 107 считается недопустимым, так как уменьшает эффективность массообмена (табл. 1).

Проведенные исследования по изучению влияния длины лопаток и узла закрутки на условия сепарации жидкости показали, что если лопатки заходят одна за другую на расстояние, меньше 1/3 длины лопатки, то газо-жидкостный поток недостаточно сильно закручивается, что приводит к уносу жидкости, превышающему.. 107..

Величина захода лопатки на другую Унос, Ж

1,2 1,2

1,3, 10

1,4 15

Нижний предел отношения на которое выступают лопатки за патрубок к диаметру патрубка (й/d) равный 0,25, объясняется тем, что при I/d ниже

0,25 сечение для прохода жидкости становится небольшим, вследствие чего давление и плотность орошения становятся критическими, структура газо-жидкостного слоя меняется и коэффициенты массопередачи становятся низкими (45000}, а сопротивление су-, хого аппарата возрастает до

200 мм вод.ст. Работа аппарата в таких условиях является неэффективной.

Верхний предел данного отношения (I/d), равный 0,4, обусловлен тем, что при выходе sa него скорость газа в кольцевом сечении между диаметром корпуса и диаметром центробежного каплеотделителя(У „д становится больше 3,0 м/ч, что приводит к уносу жидкости свыше 10Х (табл. 2).

Изменение перечисленных параметров, а также формы и количества лопаток приводило к изменению структу- ры газо-жидкостного слоя и резкому снижению эффективности массообмена.

839094

Та блица ь/н

0,2 0,3 0,4

0,1

110

75 Давление в пат рубке

Р„ мм вод.ст. 180

120

125 . Плотность орошения

У. м /м ч с

К„, 1/4

20 Унос жидкости из аппарата

0 5

Унос, Ж

Таблица 2

1 3 1

Х/a 0,2 0,3 0,4 0,6

M„, м/с 2,0 2,5 3,0 3,5

2 10 20

Укос, %

30000 90000 950000 97000 Коэффициент массопередачи 44

839094

Редактор Л. Письман

Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6590/1

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дк

l_#_ou

Уеаапи

Составитель Г. Урусова

Техред .В. Кадар Корректор Е. Сирохман