Тепломассообменная тарелка

Тепломассообменная тарелка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ952284 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25. 03. 80 (21) 2900767/23-26 (51)A4 Кп з с присоединением заявки ¹â€”

В 01 D 3/20

В 01 D 3/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230882. Бюллетень № 31 (53) УДК 66.048. .375(088.8) Дата опубликования описания 23.08.82 (72) Авторы изобретения

К.В.Зелинский и В.Г.Назаров

1 г i ь

1 (71) Заявитель

Восточный научно-исследовательский у институт (54) ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА

Изобретение относится к устройствам для контактирования газа (пара) и жидкости и может найти применение в массо-теплообменных аппаратах для процессов абсорбции, ректификации, дистилляции и др.

Известна тепломассообменная тарелка, состоящая из параллельно установленных пластин с отогнутым верхним краем, разделенная на участки с противоположны наклоном пластин, и переливное устройство (1) .

Однако известная конструкция малоэффективная вследствие того, что имеют место перемешивание жидкости на тарелке в результате ее рециркуляции и малоинтенсивный контакт фаз из-за оф онаправленного движения газа (пара) и жидкости по тарелке.

Кроме того, тарелка имеет низкую пропускную способность по газу (пару), так как при высоких скоростях: газа (пара) происходит отдув распыленной в капли жидкости в межтарельчатое пространство и образование уплотненных зон в конце рабочих участков тарелки. Это препятствует попаданию жидкости в сливные отверстия н способствует накоплению ее на тарелке. В результате резко возрастает сопротивление тарелки и унос жидкости с нее.

Цель изобретения- — повысить эффективность тепломассообмена и пропускную способность.

Поставленная цель достигается тем, что тепломассообменная тарелка, состоящая нз параллельно установленных пластин с отогнутым верхним краем, разделенная на участки с противоположным наклоном пластин, и переливного устройства, снабжена продольными перегородками, разделяющими ее на центральный и периферийные участки, а переливное устройство снабжено по ширине центрального участка тарелки. сужающимся книзу переливным каналом, задняя стенка которого установлена с наклоном, а остальные — вертикально при этом периферийные участки перелнвного устройства выполнены заглушенными.

Целесообразно периферийные участки переливного устройства снабдить пластинами, установленными с наклоном к переточному каналу и перекрывающими их.

Целесообразно снабдить тарелку жалюзийными элементами, чстановленны ми между каждыми двумя соседними

952284 пластинами и соединяющими верхнюю часть одной пластины с нижней частью последующей пластины, при этом в смежных рядах жалюзийные элементы расположены под углом друг к другу 40-120

На фиг.1 изображена прямоточная пластинчатая тарелка в плане; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 — разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — переливное устройство в изометрии; на фиг.5 — узел 1 на фиг.2; на фиг.б — 8 — варианты конструктивного исполнения жалюзийных элементов; на фиг.9 — общий вид в изометрии.

Прямоточная пластинчатая тарелка, составленная из параллельно установленных наклонных пластин 1 с отогнутым верхним краем, разделена двумя перегородками 2 на участки: централь-2Î ный 3 и два периферийных 4. Переливное устройство 5 тарелки содержит вертикальную стенку б, расположенную по всему периметру его, и наклонное ступенчатое днище 7. Боковые части 25 перелинного устройства 5, примыкающие к периферийным участкам 4 рабочего полотна тарелки, имеют наклон ступенчатого днища 7 к центру переливного устройства, а центральная 30 часть выполнена с наклоном ступенчатого днища 7 к центру тарелки. При этом нижний край центральной части наклонного ступенчатого днища 7 и центральная часть вертикальной стенки б переливного устройства образуют отверстие 8 для стока жидкости. .В зазоре между каждыми двумя соседними наклонными пластинами 1 установлен ряд жалйзийных элементов 9, 40 соединяющих верхнюю часть одной пластины с нижней частью последующей пластины. Элементы в смежных рядах расположены под углом 40-120 . Жалюзийные элементы 9 могут быть выполнены или заодно с пластиной (при изготовлении элементов йз пластМассы, фиг.б), или в виде отдельных штампованных деталей (при изготовлении их из жести фиг.7), которые крепятся к пластине электроконтактной сваркой.

Край рабочего полотна тарелки, расположенный против переливного устройства, снабжен наклонной переливной планкой 10. На нерабочей сегментной части 11 тарелки напротив центрального участка установлена отбойная перегородка 12.

Тарелка работает следующим обра-,зом. 69

Газ или пар поступает снизу колонны и проходит со скоростью 1040 м/с через зазоры между наклонными пластинами 1. При этом он делится жалюзийными элементами 9 на отдельные потоки, направления которых в соседних ряцах повернуты один к другому на угол 40-120 . В зоне о контакта фаз потоки соседних рядов взаимодействуют, и за счет кинетической энергии газа происходит дробление жидкости, вытекающей с определенной скоростью из переливного устройства, и турбулизация потоков.

Газ увлекает капли жидкости, создавая высокотурбулизированный га(паро) - жидкостный потОкg по центральному участку 3 к отбойной перегородке 12. Здесь газо- (паро) жидкостный поток делится отбойной перегородкой 12 на дне равные части, причем каждая из них меняет свое направление ча 180 . Капли жидкости на отбойной перегородке 12 эффективно сепарируются за счет гравитациочных и центробежных сил, возникающих при резком изменении направления потока газа (пара), и стекают на нерабочую сегментную часть 11 тарелки. Газ попадает в периферийные. участки 4 и только потом поступает на вышележащую тарелку.

Далее жидкость переливается через наклонную переливную планку 10 на контактную поверхность периферийных участков 4 и диспергируются. В конце рабочих периферийных участков 4 в результате резкого изменения направления газа (пара) весь, поток распыленных капель под действием центробежных и гравитационных сил эффективно сепарируется в результате касательного удара их о стенку над переливным устройством. При этом на стенке образуется слой жидкости, который двигаясь по ней вперед вниз, попадает на наклонное ступенчатое днище 7 центральной части перелинного устройства и, соединяясь с жидкостью, стекающей с его боковых частей, перетекает на нижележащую тарелку.

Большая часть газового (парового) потока, изменяя резко направление движенйя, попадает н центральный участок 3 рассматриваемой тарелки и только потом на вышележащую тарелку.

Меньшая часть поступает сразу на вышележащую тарелку. Таким образом, н конце рабочих участков тарелки создается благоприятная гидродинамическая обстановка, препятствующая возникновению уплотненных зон, неравномерности распределения газовой фазы по рабочему сечению тарелки, а также вторичному брызгоуносу, эа счет резкого изменения направления днижениягазо — (паро)- жидкостного потока н конце рабочих участков.

Проверка работы прямоточной пластинчатой тарелки проводилась на опытном стенде. В колонне стенда

Ч52284 диаметром 3000 мм устанавливалось три.тарелки с межтарельчатым расстоянием 400 мм. Свободное сечение рабочего полотна тарелки составляло

0,17 м /м ° Испытание проводили на системе вода — воздух при скорости воздуха от 1,5 до 4,0 м/с на ра6очую площадь тарелки и расходе жидкости до 88 м5/м.ч. Осуществимый унос жидкости на вышележащую тарелку (свыше 0,1 кг/кг) начинался при 10 скоростях воздуха свыше 3,5 м/с.

Сопротивление тарелки при нагрузке по жидкости 8,4 м /м.ч. для

5 скоростей воздуха 1, 5-3, 5 м/с изменяется в пределах 12-42 мм.вод.ст.

С ростом нагрузки по жидкости сопротивление тарелки возрастает. Так, при нагрузке по жидкости 68 м /м.ч сопротивление тарелки для тех же скоростей изменяется в пределах 21- 20

56 мм.вод.ст. Тарелка показала высокую разделительную способность.

Так, при десорбции углекислого гаэа из воды ее КПД составлял 90-92% при нагрузке по жидкости 8,4 м /м.ч 25

3 для скоростей воздуха 1, 5-3,5 м/с и

83-86%! при нагрузке по жидкости

68 м /м.ч для тех же скоростей.

Предлагаемая тарелка более эффективна в работе, чем пластинчая та- 3() релка с рециркуляцией жидкости за счет того, что исключается перемешивание жидкости на тарелке, но при этом запас ее на последней сохраняется, 35 так .как удлиняется путь прохождения жидкости; увеличивается интенсивность взаимодействия фаз, связанная с изменением. направления газо — (паро) — 40 жидкостных потоков на тарелке; достигается более равномерное распределение газовой (паровой) фазы по поперечному сечению колонны.

4Е

Предлагаемая тарелка имеет высокую пропускную способность по газу (пару), что обеспечивается применением переливного устройства с наклонным ступенчатым днищем и эффективной сепарацией жидкости из газо — (паро) — жидкоСтного потока при резком изменении направления его движения в конце рабочих участков тарелки.

Формула изобретения

1. Тепломассообменная тарелка, состоящая из параллельно установленных пластин с отогнутым верхним краем, разделенная на участки с противоположным наклоном пластин, и переливного устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена и пропускной способности, тарелка снабжена продольными перегородками, разделяющими ее на. центральный и периферийные участки, а переливное устройство снабжено по ширине центрального участка тарелки сужающимся книзу переливным каналом, задняя стенка кОторого установлена с наклоном, а остальные вертикально, при этом периферийные участки переливного устройства выполнены заглушенными.

2. Тарелка по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что пери@зрийные участки переливного устройства снабжены пластинами, установленными с наклоном к переточному каналу и перекрывающими их.

3. Тарелка по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена жалюзийными элементами, установленными между каждыми двумя соседними пластинами и соединяющими верхнюю часть одной пластины с нижней частью последующей пластины, при этом в смехных рядах жалюзийные элементы расположены под углом друг к другу 4020î

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 416098, кл. В 03 D 1/24, 10.02.69.

952284

Составитель 3 ..Александрова

Редактор A.Øàíäoð Техред М.Гергель Корректор М.Коста

Заказ 6004/9 Тираж 734 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