Колонна для проведения тепломассообменных процессов

Колонна для проведения тепломассообменных процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В.И. Чернышев, В.А. Герцовский, Н.Д. Заичко, M.Е. Сквирский, . Г.И.Кудиров, В,M. Олевский, В.E. Фило в=и-ВИ-. Кукса., 1 с

1 (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) КОЛОННА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ

ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к колоннам для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью, применяемых, в частности, в процессах неизотермической абсорбции, ректификации, а также испарении и конденS сации для обеспечения высокой эффективности процессов тепломассообмена при высокой пропускной способности.

Известна колонна для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью, содержащая пленочные тарелки, причем каждая пленочная тарелка изготовлена в виде сплош1$ ного горизонтально расположенного листа с закрепленными на нем вертикальными патрубками, нижние торцы которых расположены ниже поверхности листа.

В этих тарелках нижние торцы патрубков для повышения предельных нагрузок газа и жидкости могут иметь косой срез (! 1.

Однако при работе колонн происходит значительный капельный унос жидкости, а также отсутствует продольное секционирование потока газа в колонне.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является колонна для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью, содержащая пленочные тарелки в виде сплошного горизонтально расположенного листа с закрепленными на нем вертикальными патрубками, верхние ,горизонтальные торцы которых выступают над листом, а нижние — ниже листа и могут иметь косой срез. При этом поверхности срезов выполнены эквидистантными.

Жидкость в данной колонне течет преимущественно в виде пленки, как по горизонтально расположенным лис-., там пленочных тарелок, так и сверху

891106

3S вниз по внутренним поверхностям вертикальных патрубков (2).

Однако при переходе жидкости с вышележащей тарелки на нижележащую происходит разрыв пленки жидкости. При противоточном движении газа и жидкости в колонне газ разбрызгивает струю жидкости, образующуюся в местах разрыва пленки, а именно в местах стока жидкости в ви- 10 де струи при ее переходе с нижних торцов патрубков вышележащей тарелки на горизонтальный лист нижележащей. Образующиеся при разбрызгивании капли жидкости уносятся вверх 15 потоком газа. Это приводит к значительному капельному уносу жидкости и, следовательно, к снижению предельных нагрузок газа и жидкости в колонне, а также к уменьшению эффективнос- 20 ти процессов тепломассообмена за счет снижения движущей силы процесса на вышележащей тарелке.

Кроме того, в данной конструкции отсутствует продольное секционирова25 ние потока газа в колонне,. которое препятствует физическому моделированию данной колонны и обуславливает наличие существенного эффекта масштабного перехода.

Целью изобретения является уменьшение капельного уноса жидкости и обеспечение продольного секционирования потока газа в колонне.

Это достигается тем, что нижние торцы патрубков вышележащей тарелки расположены ниже верхних торцов патрубков нижележащей тарелки, патрубки на соседних тарелках развернуты один относительно другого на 18ЭО О.

Благодаря этому предотвращается разрыв пленки жидкости при переходе жидкости в вышележащей тарелки на нижележащую и тем самым ликвидируются струи жидкости (при переходе с тарел- 4> ки на тарелку, имеющие место в известной колонне) и, как следствие этого, предотвращается разбрызгивание потоком газа этих струй и капельный укос жидкости, 50

На фиг.1 изображена колонна с пленочными тарелками, снабженными вертикальными патрубками, поверхности срезов которых выполнены эквидистантными и представляют собой параллельные л поверхности, продольный разрез; на фиг,2 — то же, срезы патрубков представляют собой криволинейные поверх"

4 ности; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг.I и 2.

Колонна содержит корпус 1, в коI тором закреплены пленочные тарелки

2 и 3. Каждая пленочная тарелка выполнена из сплошного горизонтально расположенного листа 4 с закрепленными на нем вертикальными патрубками 5, верхние горизонтальные торцы

6 которых выступают над листом 4, а нижние торцы 7 расположены ниже листа 4 и имеют косой срез, причем поверхности срезов выполнены эквидистантными. Нижние торцы 7 патрубков 5 вышележащей тарелки 3 расположены ниже верхних торцов 6 патрубков 5 нижележащей тарелки 2, а патрубки 5 на соседних тарелках 2 и 3 соответственно повернуты один относительно другого на 180

Колонна работает следующим о6разом.

Жидкость из распределителя орошения (не показан 7 подается на горизонтальный лист 4 вышележащей тарелки 3 и движется по нему в виде пленки, которая через верхние горизон— тальные торцы 6 патрубков 5 равномерно распределяется по внутренним поверхностям сверху вниз под действием силы тяжести в виде пленки на сплошной горизонтальный лист

4 нижележащей тарелки 2. По нижележащей тарелке 2 жидкость движется описанным выше способом, Вследствие того, что нижние торцы 7 патрубков 5 вышележащей тарелки 3 расположены ниже верхних торцов 6 патрубков 5 нижележащей тарелки 2, торцы 7 опущены в горизонтальную пленку жидкости нижележащей тарелки 2. Это приводит к тому, что жидкость движется по тарелкам предлагаемой колонны только в виде пленки, которая нигде не разрывается. В результате этого капельный унос жидкости встречным потоком газа в значительной мере уменьшается, что приводит к существенному повышению предельных нагрузок жидкости и газа. Газ поступает в нижнюю часть корпуса 1 колонны и движется противотоком к жидкости.

Предлагаемая колонна становится состоящей как бы из множества одиночных элементов. Промышленную колонну такой конструкции можно с достаточной степенью точности фи1 зически моделировать.

89! 106 ные торцы которых выступают над листом, а нижние — расположены ниже листа и имеют косой срез, причем поверхности срезов выполнены эквидистантными, нижние торцы патрубков вышележащей тарелки расположены ниже верхних торцов патрубков нижележащей тарелки и патрубки на соседних тарелках повернуты один относительно другого на

10 180 ° с

Формула изобретения

Пример . Определение предельных нагрузок по жидкости и газу1при которых наблюдается интенсивный капельный унос, проводят на модельной установке с колонной из стали 12Х18 НцОТ диаметром 0 5 м при атмосферном давлении на средах вода — воздух. Нагрузки по воде поддерживают в пределах 0,041,20 кг/м с (в данном случае в качестве длины в метрах берется сумма лериметров патрубков на одной тарелке), нагрузки по воздуху — в пределах, соответствующих числам йе, =2000-14000. г эк Рг

Br=

1 Г где% — скорость воздуха -в патрубг ках пленочной тарелки;

Й 1,- эквивалентный гидравлический 20 диаметр патрубков пленочной тарелки; — плотность воздуха; ,С г — динамическая вязкость.

При испытаниях измеряют расход 25 жидкости и газа (ротаметрами типа РС), падение давления газового потока при

его прохождении сквозь пленочные тарелки (с помощью (1-образного водяного днфманометра). В каждом опыте ЗО устанавливают определенную нагрузку по жидкости из указанных пределов и плавно увеличивают расход газа до наступления капельного уноса. Момент капельного уноса регистрируют как

35 визуально, так и по скачку давления, фиксируемому U -образным дифманометром.

При каждой определенной нагрузке по жидкости в момент капельного уноса

40 фиксируют соответствующие нагрузки по газу.

Испытывали колонну, содержащую четыре пленочные тарелки, каждая в виде сплошного горизонтально располо45 женного листа толщиной 0 005 м с закрепленными на нем вертикальными патрубками 25х2 мм в количестве 115 штук с шагом 0,04 м, верхние гориэонтальАнализ полученных экспериментов показал, что при каждой фиксированной нагрузке по жидкости, предельные ,нагрузки по газу, при которых наблюдается интенсивный капельный унос, в предлагаемой колонне на 20-30Х выше по сравнению с соответствующими нагрузками в известной колонне.

Колонна для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью, содержащая корпус и ращоложенные по вь1соте пленочные тарелки в виде сплошного горизонтально расположенного листа с закрепленными на нем вертикальными патрубками, верхние горизонтальные торцы которых расположены над листом, а нижние— ниже листа и имеют косой срез, при этом поверхности срезов выполнены эквидистантжими, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью уменьшения капельного уноса жидкости и обеспечения продольного секционирования потока газа в колонне, нижние торцы патрубков вьппележащей тарелки расположены ниже верхних торцов патрубков нижележащей тарелки, и патрубки на соседних тарелках развернуты один относительно другого на 180 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Патент Великобритании

N - 9443 0, кл. В, 1. Р, 1963.

2, Патент Великобритании

Ф 879270, кл. 55 2,0, 1961.

89110h

Составитель С. Баранова

Редактор А. Шишкина Техред M. Рейвес Корректор Г. Огар

Заказ 10585 Тираж 709 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