Відцентровий тепломасообмінний апарат

Винахід відноситься до апаратів призначених до інтенсифікації проведення процесів тепломасообміну в системах газ(пар)-рідина у відцентровому полі, і може бути використаний у хімічній, нафтохімічній, та ін. галузях промисловості. Відомий відцентровий тепломасообмінний апарат який має циліндричний корпус вхідний та вихідний патрубки, для вводу-виводу фаз, що містить, встановлений на валу, що обертається, перфорований ротор, всередині якого встановлено контактний пристрій, виготовлений у вигляді кільцевого пакету, який складається із радіально встановлених гофрованих пластин з трапецевидними радіальними гофрами (Див. ав. св. СССР Ν1825638, ΜΠΚ Β01D3/30, 1993.) Наявність в апараті такого пристрою не дозволяє проводити тепломасообмін при великих навантаженнях по контактуючим фазам, що викликає винос крапельної рідини, і цим веде до зниження ефективності протікання процесу. Це пояснюється тим, що контакт фаз здійснюється в режимі високих швидкостей при протиточному русі потоків газу та рідини. Найбільш близьким до запропонованого по технічній суті і прийнятим за прототип є відцентровий тепломасообмінний апарат, який має корпус з патрубками для вводу-виводу фаз, що містить встановлений на валу перфорований ротор, що складається з двох торцевих кришок, між якими закріплені контактні елементи, розміщені по спіралі Архімеда виконаних у вигляді лопаток, що зростають у довжину з ростом відстані від центра ротора і встановлених секторами. (Див. ав. св. СССР Ν-1528523 ΑΙ, МПК В01D3/30, 1989.) Наявність в апараті контактного пристрою такої конструкції створює інтенсивні умови для проведення процесу тепломасообміну за рахунок утворення - зон розриву тонкої плівки рідини на кожній лопатці та перехресної взаємодії контактуючих фаз, за рахунок руху рідини по спіралі. Проте основним недоліком апарата є те, що при його роботі вібувається проскок рідини, під дією відцентрового прискорення, між лопатками в напрямку периферії ротора, і цим зменшує час перебування рідкої фази в зоні дії відцентрових сил, що призводить до зниження ефективності використання внутрішнього об'єму ротору. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалення апарату шля хом особливостей виконання і розміщення контактних елементів ротора (лопаток), що забезпечує збільшення часу взаємодії контактуючи х (раз при збільшених навантаженнях по контактуючим фазам та інтенсивний тепломасообмін між контактуючими фазами без захлинання апарат або виносу краплевої рідини, що вирішується за рахунок організації контакту фаз в режимі їх перехресного руху, і дозволяє ефективніше використовувати внутрішній об'єм ротору. Поставлена завдання вирішується тим, що у розробленому відцентровому тепломасообмінному апараті, який містить циліндричний корпус, з патр убками для вводу та виводу рідини та газу, а також встановлений у ньому вал із закріпленим на ньому ротором, з двома торцевими кришками, між якими встановлені контактні елементи, виготовлені у вигляді лопаток, розташованих по спіралі, згідно винаходу лопатки на кожному витку спіралі встановлені з зазором одна від одної для проходження газової фази, причому кожна попередня від центру ротора лопатка частково перекриває поверхню наступної лопатки, що обернена до центру ротору. Крім того лопатки виконані однакової довжини. Лопатки виконані різної довжини, яка збільшується (або зменшується) від центру до периферії ротору. Лопатки: виконані і розміщені так, що початок кожної попередньої від центру ротору лопатки загнутий до центру ротору. Лопатки виконані і розміщені так, що початок кожної попередньої від центру ротору лопатки загнутий до периферії ротору. Лопатки виконані і розміщені так, що кінець кожної наступної від центру ротору лопатки загнутий до периферії ротору. Лопатки виконані і розміщені так, що початок кожної попередньої від центру ротору лопатки загнутий до центру ротора, причому кінець кожної наступної від центру ротора лопатки загнутий до периферії ротору. Лопатки виконані і розміщені так, що початок кожної попередньої від центру ротора лопатки загнутий до периферії ротора, причому кінець кожної наступної від центру ротора лопатки загнутий до периферії ротора. Застосування запропонованого апарата в сукупності з усіма істотними ознаками, включаючи відмінні, дозволяє найбільш повно використовувати внутрішній об'єм ротора, через збільшення часу контактування фаз, що взаємодіють при високій інтенсивності протікання процесів тетіломасообміну та одночасно проводити процеситепломасообміну в двофазних системах (газ-рідина) в широкому інтервалі навантажень по фазам в полі відцентрових сил. Пояснюється це тим, що на контактовому елементі ротора реалізується взаємодія контактуючих фаз у режимі перехресного руху. При цьому здійснюється проведення масообмінного процесу у високо інтенсивному режимі за рахунок високорозвиненої поверхні контакту фаз і інтенсивного її відновлення на юнці кожної лопатки. При русі плівки рідини по спіралі по поверхням лопаток, що обернені до центру ротора, плівка рідини на кінці кожної лопатки розривається та диспергується на кралі, утворюючи високорозвинену та інтенсивно відновлювану поверхню контакту, та одночасно продувається потоком газу, що р ухається з отворів між лопатками, краплі, під дією відцентрових сил, рухаються у радіальному напрямку та потрапляють на цей же виток спіралі по якій розташовано лопатки на наступну лопатку, ударяючись об неї по дотичній, при цьому вся енергія крапель тратиться на міжфазну турбулізацію потоків, що суттєво інтенсифікує процеси тепломасообміну. Застосування запропонованого контактного елементу організовує рух контактуючи х фаз у перехресному режимі, що дозволяє значно збільшити час контактування при високій інтенсивності тепломасобміну, більш повно використовува ти внутрішній об'єм ротору та уникати при цьому виносу краплевої рідини або заклинання апарату. Застосування контактних елементів, які виконані із загинами дозволяє перешкоджати потраплянню рідини на, наступні витки спірально встановлених лопаток при великих навантаженнях по рідкій фазі. На фіг.1 показаний повздовжній переріз відцентрового тепломасообмінного апарата; на фіг.2 - поперечний переріз апарата; на фіг.3, 4, 5, 6, 7 - варіанти виконання лопаток в контактових зонах їх перекриття. Апарат має циліндричний корпус 1 з установленим в ньому на валу 2 ротором 3, що складається з двох торцевих кришок 4, між якими розміщено контактні елементи у вигляді лопаток 5, розташованих по спіралі з частковим перекриттям одна одної з утворенням в зоні перекриття зазору 6 для проходження газової фази. лопатки можуть бути виконані однакової довжини (фіг.2), або різної довжини, яка збільшується (зменшується) від центру до периферії ротора 3. Кінці лопаток можуть бути виконані загнутими. В зоні перекриття лопатки встановлені так, що початок кожної лопатки від центру ротора виконаний із загином до центру ротора (фіг.3), кінець кожної лопатки загнутий до периферії ротора, при цьому початок - загнутий до центру ротора (фіг.4), кінець кожної лопатки загнутий до периферії ротора (фіг.5), початок кожної лопатки загнутий до периферії ротора(фіг.6), початок та кінець кожної лопатки загнуті до периферії ротора(фіг.7). Для введення рідини всередину ротора 3 на зрошення контактних елементів 5 є патрубок 7. Оброблюваний газ вводиться в апарат через тангеніційний патрубок 8. Патрубки 9, 10 призначені для виводу відповідно відпрацьованої рідини та газу, що проконтактував. Ущільнення 11 служать для уникання проскоку газу між ротором 3 та корпусом 1. Тепломасообмінний апарат працює таким чином: Вал 2 апарату обертається із закріпленим на ньому ротором 3- Рідина подається по патрубку 7, вона потрапляє на розташовані всередині ротора 3 лопатки 5, що розміщені між торцевими кришками 4. Під дією відцентрової сили, що виникає під час обертання ротора 3 рідина рухається у вигляді плівки по поверхні лопаток 5. При переході рідини під дією відцентрових сил з однієї лопатки 5 на наступну відбувається розрив плівки, подрібнення рідини, та удар утворених крапель об наступну лопатку 5. Так відбувається рух рідини від середини ротора 3 до периферії повздовж спіралі. Газ вводиться в апарат через тангенційний патрубок 8 і рухається всередині ротора 3 в напрямі проти току рідини від периферії ротора до його центру по його радіусу, проходячи в зазори 6 між встановленими поряд лопатками. Газ, проходячи між лопатками 5 сприяє розриву та подрібненню плівки рідини. При цьому відбувається контакт фаз в високо інтенсивному режимі масообміну. Використання запропонованого апарата дозволяє проводити процес тепломасообміну в стійкому інтенсивному режимі взаємодії фаз в широкому діапазоні навантажень по фазам при збільшенні часу контактування, що позитивно діє на процес тепломасообміну та дозволяє ефективно використовува ти внутрішній об'єм ротору.