Тепломасообмінний пристрій

Винахід належить до електротехнічного обладнання, призначеного для проведення тепломасообмінних процесів в різних галузях промисловості, зокрема до пристроїв для конденсації пари з паро газових сумішей. Широко відомі тепломасообмінні пристрої, які містять корпус з патрубками підводу середовища, що має охолоджуватися, патрубками підводу робочої рідини та відводу газообразного середовища та відпрацьованої рідини, при цьому робоча рідина спрямована для контакту з середовищем, що має охолоджуватися, через систему розпилювачів (А. с. СРСР №821896, MKB MKB F 28 В 3/00, публ. 1981p.). Недоліком такої конструкції є наявність додаткових конструктивних елементів у вигляді тарілок, які викликають втрати кінетичної енергії рідини, ускладнюють конструкцію та викликають труднощі при її експлуатації внаслідок надмірних навантажень. Відомо технічне рішення (А. с. СРСР №1150462, MKB MKB F 28 В 3/04, публ. 15.04.85), яке уявляє собою тепломасообмінний пристрій, що містить корпус з патрубками підводу паро газового середовища, патрубком відводу рідкого середовища, патрубком відводу газообразного середовища та системою розподілу рідини, яку розташовано в корпусі. Недолік цього пристрою полягає в тому, що система розподілу рідини не забезпечує ефективного тепломасообміну через порівняно невеликі за об'ємом ділянки здійснення контакту між рідиною та паро газовим середовищем, оскільки ця система складається з двох окремих груп розпилювачів, розташованих поблизу місця вводу паро газового середовища. Більша частина об’єму пристрою не передбачає здійснення контакту між рідиною та паро газовим середовищем, яка відводиться через відвідний патрубок без високоефективної обробки. Крім того, підвід паро газового середовища через патрубки в торцях корпусу спричинює утворення у верхній частині корпусу так званих "мертвих зон", де контакт паро газового середовища з рідиною практично відсутній. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення тепломасообмінного процесу шляхом його інтенсифікації в корпусі пристрою та підвищення гідродинамічної стійкості пристрою. Суть винаходу полягає в тому, що патрубки підводу паро газового середовища підведені до корпусу пристрою в його верхній частині і перпендикулярно до його горизонтальної осі, патрубок відводу газообразного середовища підключено до корпусу через циліндричний насадок, який уявляє собою відкритий у нижній частині циліндр, вставлений безпосередньо в корпус із заглибленням, а система розподілу рідини складається з двох частин, одна з яких розташована в основному об'ємі корпусу у вигляді взаємопов’язаної групу розпилювачів, розміщених рівномірно по об'єму повздовж горизонтальної осі корпусу, а друга розташована в циліндричному насадку. Далі, згідно з винаходом, та частина системи розподілу рідини, що розташована в циліндричному насадку, також уявляє собою взаємопов’язану групу розпилювачів, розміщених рівномірно по об'єму повздовж вертикальної осі насадка. Також, згідно з винаходом, розпилювачі уявляють собою центробіжні розпилювачі, які були описані в патентах України №1617 та №1618. На фіг. наведено загальну робочу схему тепломасообмінного пристою згідно з винаходом. Як показано на фіг., тепломасообмінний пристрій, згідно з винаходом, містить корпус 1 з патрубками 2, 3 підводу паро газового середовища, патрубком 4 відводу рідкого середовища, циліндричним насадком 5, який заглиблено безпосередньо в корпус 1 та устатковано патрубком 6 відводу газообразного середовища. Пристрій містить також систему 7 розподілу рідини, яка складається з двох частин, розташованих відповідно в основному об'ємі корпусу 1 та в об'ємі циліндричного насадку 5. Частина системи 7 розподілу рідини, розташована в основному об'ємі корпусу 1, уявляє собою взаємопов'язану групу розпилювачів 8, які розміщено рівномірно по об'єму повздовж горизонтальної осі корпусу 1. Частина системи 7 розподілу рідини, розташована в об'ємі циліндричного насадку 5, уявляє собою взаємопов'язану групу розпилювачів 9, які розміщено рівномірно по об'єму повздовж вертикальної осі насадку 5. Пристрій працює наступним чином. Паро газове середовище надходить в корпус 1 через патрубки 2, 3 і контактує з рідиною, яка із системи 7 розподілу рідини надходить в розпилювачі 8 і розпилюється в основному об'ємі корпусу L Внаслідок такого контакту відбувається конденсація парового середовища, а конденсат разом з рідиною відводиться через патрубок 4 корпусу 1. Далі паро газове середовище надходить із основного об'єму корпусу 1 в циліндричний насадок 5, де проходить додаткову обробку рідиною, яка подається в об'єм насадка 5 через розпилювачі 9. Парове середовище, що конденсується в об'ємі насадка 5, відводиться через патрубок 4, а відпрацьоване газове середовище - через патрубок 6 циліндричного насадка 5. Завдяки підводу паро газового середовища в об’єм корпусу 1 в його верхній частині поряд із заглибленою частиною циліндричного насадку, тобто в зоні, де при традиційному способі підводу з торців паро газове середовище майже не контактує з рідиною, що розпилюється, такі "мертві зони" обробки паро газового середовища відсутні, що підвищує гідродинамічну стійкість пристрою. Крім того, розташування патрубків 2, 3 підводу паро газового середовища згідно з винаходом дозволяє зменшити габарити пристрою по горизонталі. Частина системи 7 розподілу рідини, розташована в основному об'ємі корпусу 1, згідно з винаходом уявляє собою єдину взаємопов'язану групу розпилювачів 8, розміщених рівномірно по об'єму повздовж горизонтальної осі корпусу 1, що забезпечує ефективний тепломасообмін в усьому об'ємі корпусу L Внаслідок такого розподілу рідини ступінь обробки паро газового середовища в основному об'ємі корпусу 1 сягає 90 - 95%, тоді як цей показник для пристрою, описаного вище як прототип, не перевищує 70 - 80%. Такі конструктивні особливості пристрою згідно з винаходом забезпечують вирішення поставленої задачи - вдосконалюється тепломасообмінний процес в основному об'ємі корпусу, підвищується гідродинамічну стійкість пристрою, зменшуються його габарити. Технічний ефект підсилюється за рахунок додаткової обробки паро газового середовища в об'ємі циліндричного насадку 5, де розташовано частину системи 7 розподілу рідини, яка уявляє собою взаємопов'язану групу розпилювачів 9, які розміщено рівномірно по об'єму повздовж вертикальної осі насадку 5. Групи розпилювачів 8 та 9 системи 7 розподілу рідини згідно з винаходом уявляють собою центробіжні розпилювачі, варіанти конструкцій яких наведено в патентах України №1617 та №1618. Такі розпилювачі дозволяють оптимально організувати розподіл рідини в тепломасообмінному пристрої з описаними вище конструктивними особливостями. Тепломасообмінний пристрій згідно з винаходом дозволяє активно використовувати енергетичний потенціал паро газового середовища і по продуктивності в 1,5 - 2 рази перевершує аналогічні пристрої, відомі з рівня техніки. Такий тепломасообмінний пристрій може бути застосовано як конденсатор, підігрівач, охолоджувач або газоочисний пристрій в теплоенергетиці, хімічній, харчовій та інших галузях промисловості.