Регулярна насадка з зубчастими отворами і гофрами

Регулярна насадка з зубчастими отворами і гофрами, що складається з вертикальних листів, перфорованих зубчастими отворами, розміщеними в шаховому порядку горизонтальними рядами, з гофрованими ділянками між рядами отворів, яка відрізняється тим, що оптимальна Корисна модель відноситься до конструкцій регулярних насадок, які використовуються які контактні пристрої для проведення в системах газрідина процесів тепломасообміну, таких як дистиляція, ректифікація, абсорбція, охолодження І мокре очищення газів, і може бути використана у хімічній, харчовій, нафтопереробній та інших галузях промисловості. Відома насадка за Пат. України 32505 МПК 5 B01J19/32 від 15.12.2000 р., Бюл. №7 „Регулярна насадка для тепломасообмінних апаратів", яка складається з вертикальних листів, перфорованих зубчастими отворами, розміщеними в шаховому порядку горизонтальними рядами, і гофрованими ділянками між рядами отворів, причому висота гофрів у 3 - 4 рази менша від відстані між листами. Недоліком цієї насадки є недостатня ефективність масообміну і значні зміни розділювальної здатності у разі змінення відстані між листами, що є наслідком недостатньої обґрунтованості зв'язку між висотою гофрів і відстанню між листами. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності масообміну при використанні насадки за допомогою забезпечення оптимальних умов розплющення крапель на гофрах при мінімальному зростанні гідравлічного опору насадки. Регулярна насадка з зубчастими отворами і гофрами складається з вертикальних листів, перфорованих зубчастими отворами, розміщеними в сумарна висота виступів гофрів у горизонтальній площині узгоджується з діаметром крапель, що утворюються на зубцях насадки і обумовлюються капілярною сталою а = ^2ст(дрд) , де с - коефіцієнт поверхневого натягу на міжфазній поверхні газ-рщина, Н/м; Др - різниця густин рідини і газу, кг/м3; g - прискорення вільного падіння, м/с2, і приймається (1,0...1,2)а. шаховому порядку горизонтальними рядами, і гофрованими ділянками між рядами отворів. Поставлена задача досягається тим, що згідно корисної моделі оптимальна сумарна висота виступів гофрів у горизонтальній площині узгоджується з діаметром крапель, що утворюються на зубцях насадки і обумовлюються капілярною сталою а = д/2ст(Дрд) , і приймається рівною (1,0...1,2)а. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом полягає в наступному. Газ у каналах між листами насадки рухається у турбулентному режимі, який забезпечує досить високу інтенсивність масообміну в газовій фазі. Рідка фаза стікає листами насадки в ламінарному режимі і, як показали наші дослідження, для підвищення інтенсивності масовіддачі повинна бути додатково турбулізована поліпшенням умов розплющення крапель, які подають на гофри. Тому, висоту гофрів слід узгоджувати з розмірами крапель і підбирати такою, щоб забезпечити гарантоване розплющення крапель на гофрах. При малій відстані між листами відомої насадки, наприклад 5...6 мм, якщо дотримуватися рекомендованих відомих співвідношень, висота гофрів виявляється недостатньою для розплющення крапель і позитивний вплив гофрів на підвищення ефективності масообміну залишається невикористаним. При великій відстані між (0 00 00 О зг 10386 листами (порядка 20 мм) висота гофрів зростає на більшу величину, ніж це потрібно для оптимального розплющення крапель: при цьому інтенсивність перемішування рідини під час розплющення крапель практично не збільшується, але гідравлічний опір насадки необгрунтоване зростає. Фрагмент листа насадки показано на фіг. 1, а вид листа збоку - на фіг. 2. Насадка складається з набраних у пакети листів 1, перфорованих отворами 2, верхні краї яких мають зубці 3. Між горизонтальними рядами отворів розміщені гофри 4. Насадка працює в режимі протитечії фаз. Рідина за допомогою розподільного пристрою рівномірно зрошує поверхню насадки і стікаючи вниз контактує з газовим потоком, який рухається вгору. На зубцях верхніх країв отворів формуються краплі, всередині яких рідина перемішується інтенсивніше, ніж у стікаючий плівці, що сприяє підвищенню ефективності масообміну в рідкій фазі. Ефективність масообміну зростає також внаслідок розплющення крапель на ділянках гофрів. Теоретичними викладками і експериментальною перевіркою автором встановлено, що максимальний діаметр крапель, які утворюються під час витікання рідини з пінеток, або формуються на звисаючих поверхнях, у тому числі і на зубцях насадки, дорівнює dmax^i ,27а, де а - капілярна ста ла (константа Лапласа) а = л/2а/(Дрд) , у який коефіцієнт поверхневого натягу на міжфазній поверхні газ-рідина, Н/м; рзниця густин рідини і 3 2 газу, кг/м ; g - прискорення вільного падіння, м/с . На зубцях верхніх країв отворів насадки утворюються краплі не максимального, а дещо меншого розміру порядка величини а. Щоб такі краплі повністю розплющувалися на виступах гофрів, висота виступів гофрів у горизонтальній площині теж повинна бути близькою до розміру а. Враховуючи, що внаслідок відривання від зубців та під впливом газового потоку краплі осцилюють і їх поперечні розміри можуть зростати на 20%, розмір гофрів доцільно прийняти в межах (1,0... 1,2) а. Використання капілярної сталої дає змогу узгодити висоту гофрів з фізико-хімічними властивостями перероблюваних продуктів. Наприклад, для абсорбції водою домішок газів із повітря за нормальних умов а -^2o7(p p -p r )g = ^2-72,3 10"3/(1000-1,3) 9.81 » 3,8 мм, висота гофрів у горизонтальній площині п=