Контактний пристрій відцентрового тепломасообмінного апарата

1 Контактний пристрій відцентрового тепломасообмінного апарата, що виконаний з горизонтальних дископодібних пластин і вертикальних перегородок, який відрізняється тим, що зібрані в пакет горизонтальні перфоровані дископодібні пластини розділені між собою тангенціальними перегородками у вигляді багатозахідної спіралі Архімеда, при цьому перегородки встановлені з поворотом на кут від 2-40° одна щодо одної і забезпечені вікнами-просічками, площа перерізу яких складає 20-50% від загальної площі тангенціальної перегородки 2 Пристрій по п 1, який відрізняється тим, що канали для протитечійного проходження контактуючих середовищ, утворені тангенціальними перегородками, мають спіральну форму, що додає рідині значне прискорення в напрямку обертання 3 Пристрій по пп 1, 2, який відрізняється тим, що виконаний з матеріалу, що може змочуватися рідиною Винахід відноситься до елементів відцентрових тепломасообміних апаратів і призначений для здійснення тепломасообміних процесів, які здійснюються у відцентровому полі Відомий контактний пристрій [патент Великобританії № 757149 кл 55(2), 1956 р ] , який виконано з гофрованих горизонтальних пластин і він працює в такий спосіб Рідина, подана усередину контактного пристрою під дією відцентрового поля, що збуджується обертанням ротора, проходить по гофрованих пластинах радіально назовні При цьому гофри відіграють роль турбулізаторів, як для рідини, так і для газової фази, що йде назустріч Горизонтальні пластини виконуються з тканої металевої сітки і з листового матеріалу Недоліками цього пристрою є - малий вільний об'єм, що призводить до неможливості використання цієї конструкції контактного пристрою в роботі з промислове забрудненими середами, тому що існує небезпека залипання або засмічення простору між пластинами, - обмежений діапазон роботи з в'язкими рідинами, що призводить до «захлинання» апарата при незначних навантаженнях Найбільш близьким по технічній сутності і результату, який досягається, до об'єкта, що заявляється, є конструкція контактного пристрою типу «лопатне колесо» [Н Brauer «Stoffaustausch Maschinen» «Chem -Ing -Tech», № 58, 1986 p crop 103, мал 14], що складається з двох розміщених паралельно кругових дисків, між якими передбачені лопаті, вигнуті на зразок спіралі Недоліками цього пристрою є - нерівномірний розподіл рідини по висоті лопатного колеса, що призводить до неповного використання контактної поверхні, - підвищене бризквіднесення за рахунок можливості вільного витання капель Задачею даного винаходу є підвищення продуктивності й ефективною ті тепломасообміну за рахунок збільшення поверхні контакту фаз, а також можливість застосування пристрою для роботи з забрудненими рідинами і в'язкими середами Для рішення поставленої задачі контактний пристрій, виконаний з горизонтальних дископодібних пластин і вертикальних перегородок, згідно з винаходом, зібрані в пакет горизонтальні перфоровані дископодібні пластини розділені між собою тангенціальними перегородками у виді багатозахідної спиралі, Архімеда, при цьому перегородки встановлені з поворотом на кут від 2 - 40° одна щодо одної і постачені вікнами-просічками площа перетину яких складає 20 - 50% від загальної площі тангенціальної перегородки, також канали для протитечійного проходження контактуючих середовищ, створювані тангенціальними перегородками, мають спіральну форму, яка додає рідини значне прискорення в напрямку обертання, крім ^ со Ю 53499 того, контаїсгнии пристрій виконаний з матеріалу, що може змочуватися рідиною На фіг 1 зображений загальний вид відцентрового тепломасообміного апарата в якому використовується наведений контактний пристрій На фіг 2 показано контактний пристрій (вид зверху) На фіг 3 - конструкція перегородки у виді спирали Архімеда Контактний пристрій 1 поміщається в перфорований ротор 2, розташований у корпусі 3 відцентрового тепломасообміного апарата (Фіг1) Перфорований ротор 2 установлений на консольному валу 4 В апараті передбачений розподільний пристрій 5 Корпус 3 забезпечений штуцером уведення газової фази 6, штуцером відводу рідкої фази 7, осьовою трубою 8 і патрубком відводу запірної рідини 9 Перфорований ротор 2 ущільнюється рідинними ущільненнями 10 Контактний пристрій 1 (фіг 2) складається з перфорованих горизонтальних дископодібних пластин 11 між якими установлені тангенціальні перегородки 12 у виді багатозахідної спіралі Архімеда, установлені з поворотом на кут від 2 - 40° одна щодо одної Тангенціальна перегородка 12 складається з вікон-просічок 13 і лопатей 14 (фіг 3) Загальна площа вікон-просічок 13 складає від 20 до 50% площі всієї тангенціальної перегородки 12 Тангенціальна перегородка кріпиться до горизонтальної дископодібної пластині 11 за допомогою зварювання, для чого передбачені полки 15 Тангенціальні перегородки у виді багатозахідної спіралі Архімеда є турбулізаторами і рівномірно розподілені у всьому просторі контактного пристрою 1 Кілька контактних пристроїв 1 можуть розміщатися один над одним, утворюючи збірний блок, що встановлюється в більший по висоті ротор Контактний пристрій працює в такий спосіб Газова фаза подається в апарат через штуцер 6 і надходить на периферію ротора 2 Рідка фаза, яка обробляється, надходить в апарат через розподільний пристрій 5 на внутрішню поверхню контактного пристрою 1 При подачі зрошення на контактний пристрій 1 ущільнення 10 наповняються запірною рідиною, яка являє собою оброблений продукт Запірна рідина утримується в ущільненнях 10 відцентровою силою, що розвивається за рахунок обертання перфорованого ротора 2 Стиснуте кільце рідини в ущільненні 10 запобігає пряме проходження газу з труби 6 у трубу 8 і від проходження в атмосферу по валу Надлишок замикаючої рідини скидається в корпус апарата і відводиться через патрубок 9 Газова фаза рухається радіально від периферії до центра ротора 2 через контактний пристрій 1 і, пройшовши його, відводиться через осьову трубу 8 Рідина у виді тонких турбулентних плівок і капель протікає з великою швидкістю крізь контактний пристрій 1, де взаємодіє з газом, що рухається протитечійно За рахунок обертання ротора 2 на рідину діють високі відцентрові прискорення в радіальному напрямку Краплі, що утворяться на гострих крайках вікон-просічок 13 у тангенціальних перегородках 12, злітають майже радіально назовні і попадають на сусідню лопать Вікна-просічки 13 у двох сусідніх перегородках виконані таким чином, що напроти них знаходиться лопать 14 і, таким чином, при обертанні, краплі, що зриваються з гострих крайок лопатей у вікно, підхоплюються наступною лопатою Під впливом коалесценції з крапель утвориться рідинна плівка, що під дією відцентрової сили стікає до наступного прорізу, де знову розпорошується Крім того, рідина перерозподіляється як по усій висоті контактного пристрою, так і по горизонтальній площині на різних рівнях При цьому канали, утворені тангенціальними перегородками 12, дозволяють створювати велику поверхню контакту фаз і умови для и періодичного відновлення У контактному пристрої 1 газ проходить уздовж каналів, обмежених тангенціальними перегородками 12 і горизонтальними дископодібними пластинами 11, тобто газ проходить через ряд осередків, у яких рідина у виді турбулентних плівок і крапель розподілені в горизонтальному і вертикальному напрямках, у результаті чого відбувається ефективний контакт між фазами При великих швидкостях газу останній впливає на траєкторію руху крапля і плівок, ВІДПОВІДНО продовжуючи газорідинний контакт З метою повного завантаження контактного пристрою 1 і виключення «мертвих зон» тангенціальні перегородки 12 розсікають усю поверхню фазової взаємодії на однакові ділянки, тобто виконується задача рівномірного розподілу масового потоку в одиниці об'єму, що, у свою чергу, веде до збільшення ефективності тепломасопереноса Тангенціальні перегородки 12 у виді багатозахідної спирали Архімеда, установлені з поворотом на кут від 2 - 40° одна щодо одної 12, є основними елементами, призначеними для взаємного перемішування і турбулізації фаз, тому в залежності від діаметра ротора і в'язкостях характеристик продукту, що переробляється, кут повороту спіральних лопатей складає 2 - 40° Проведені дослідження вказують на те, що більш в'язкі рідини доцільно переробляти при більшому куті повороту Вікна-просічки 13 у тангенціальних перегородках 12 служать як для збільшення вільного обсягу контактного пристрою, так і для перерозподілу газу і рідини не тільки по лопатях 13, але й у радіальному напрямку Вікна-просічки 13 у тангенціальних перегородках 12 виконані таким чином, що контактний пристрій 1 у цілому являє собою горизонтальні дископодібні пластини 11, розділені вертикальними лопатями і, ВІДПОВІДНО, складається з великого числа паралельних і послідовних масообміних елементів Контактний пристрій відповідає вимогам, що пред'являються до контактних пристроїв швидкісних відцентрових тепломасобміних апаратів механічна МІЦНІСТЬ, корозійна СТІЙКІСТЬ, розвита питома поверхня, великий вільний обсяг Також запропонована конструкція дозволяє переробляти забруднені середовища і не вимагає попереднього очищення сировини Використання наведеного пристрою при проведенні тепло масообміних процесів значно підвищить продуктивність і ефективність тепломасо 53499 обміна за рахунок рівномірного розподілу і турбулізації контактуючих фаз, збільшення поверхні контакту Контактний пристрій як елемент відцентрового тепломасобміного апарата може знайти застосу вання в ХІМІЧНІЙ, нафтохімічній, фармацевтичній і суміжній галузях промисловості для проведення процесів абсорбції, десорбції, ректифікації й екстракції Рідина 12 10 Фіг 2 15 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24