Насадка з напівпрозорими аеродинамічними екранами над рідинними плівками для контактного тепломасообмінного апарата

Насадка з напівпрозорими аеродинамічними екранами над рідинними плівками для контактного тепломасообмінного апарата, яка складена із окремих плоских листів прямокутної форми з розташованими між ними дистанційними втулками, яка відрізняється тим, що верхня 3 80946 Re, що обумовлює низькі значення коефіцієнтів тепломасообміну і потребує великих габаритів тепломасообмінних апаратів. У винаході вирішується задача значного (в декілька разів) підвищення критичної швидкості газового потоку за рахунок застосування безпосередньо над поверхнею рідинної плівки напівпрозорого аеродинамічного екрану, тобто екрану, який був би прозорим для обміну масами пари між рідинною плівкою і газовим потоком і в той же час був би аеродинамічним гальмом швидкості газового потоку безпосередньо у поверхні плівки. Поставлена задача вирішується тим, що насадка для контактного тепломасообмінного апарату, яка складається із окремих шарів послідовно розташованих в прямокутнику, згідно винаходу кожний шар створюється з плоскої підложки, верхня частина якої закінчується роз'єднаним на дві рівних частини жолобом в кожній з яких укладено гідрофільний матеріал і встановлено трубки з жиклерами, які підключені до системи подачі води на зрощення насадки, а на площинах підложки з обох сторін закріплено сітчасті смуги, що утворюють над ними напівпрозорі екрани, а кожний з створених таким чином шарів насадки своєю нижньою частиною встановлюються в корито, які підключені до системи відведення рідини насадки; при цьому між собою шари скріплюються шпильками, на які встановлено між сусідніми шарами втулки для створення однакових зазорів між ними, а для збільшення проходів для газового потоку в верхній частині насадки жолоби розташовані на різних висотах в два ряди таким чином, ці жолоби верхнього ряду своїми початками розташовані на рівні кінців жолобів нижнього ряду. Нова сукупність суттєви х ознак відсутня у відомих технічних рішеннях і дозволяє суттєво змінити умови протікання газового потоку, завдяки чому досягається зміна структури його епюри в бік різкого її зменшення безпосередньо у поверхні рідинної плівки. Це дозволяє значно збільшити швидкість газового потоку без порушення процесу стікання рідинної плівки і тим самим підвищує ефективність роботи насадки (збільшує коефіцієнти теплота масопереносу) і зменшує її питомі габарити. На фіг.1 зображена конструктивна схема насадки. Насадка складається з послідовно розташованих шарів 1, до кожного з яких входить підложка 2, що закріплюється до жолоба 3 і дві сітчастих см уги 4, які закріплено на обох зовнішніх поверхнях підложки 2. Жолоби 3 вподовж розділено на дві рівних частини перегородкою 5, в яких укладено гідрофільний матеріал б і встановлено роздаючі трубки 7 з жиклерами 8, які підключені до труб 9 системи подачі води на зрошення насадки. Для збільшення проходів газового потоку в верхній частині насадки жолоби 3 розташовані на різних висотах в два ряди таким чином, що жолоби верхнього ряду своїми початками розташовані на рівні кінців жолобів нижнього ряду. Шари 1 нижньою своєю частиною 4 встановлені в корита 10, які підключені до системи 11 відведення рідини з насадки. Всі шари 1 скріплені між собою в єдиний блок шпильками 12 з гайками 13. Для отримання однакових зазорів між шарами 1 між ними на вінтах 12 встановлено втулки 14 однакового розміру. Принцип роботи пропонуємо"! насадки здійснюється наступним чином: рідина з системи подачі води через труби 9 і роздаючі трубки 7 з встановленими в них жиклери 8 подається в кожну частину жолоба 3, звідки забирається гідрофільним матеріалом 6 і в вигляді плівки подається на поверхні підложки 2 з обох її сторін під сітчасті смуги 4. Завдяки поділу жолоба З перегородкою 5 на дві частини та застосування живлення рідиною кожної з них через свою дозуючу систему (тр убка з жиклером) і використання гідрофільного матеріалу для зрошення вдається створити на поверхнях підложки рідинні плівки з однаковими витратами рідини навіть при виникненні неточностей зборки шарів 1 і монтажу їх в насадці. Утворені таким чином рідинні плівки рухаються вниз, а по каналах між шарами 1 в протилежному напрямку рухаються газові потоки (повітря), між якими через вічка сітчастих смуг, що утворюють напівпрозорі екрани, відбувається обмін масою у вигляді пари. При цьому кількість парової маси, яка передається від рідинної плівки в газовий потік або навпаки, знаходиться рівнянням dG п = b × dF × DP, де: dG п - елементарна маса пари, що передається, кг/год; b - коефіцієнт масовіддачі, кг/м 2.год; DP - безрозмірний параметр рухаючої сили процесу; dF - елементарна площина плівки. DP = f (Pп пл, Р пг ), де: Pп пл, Р пг - парціальний тиск пари відповідно у поверхні плівки і в середовищі газу. Чим більша різниця цих тисків, тим більше пари переходить через сітчасту смугу від плівки в газ (процес випаровування), або навпаки (процес конденсації). При цьому, при проході парою сітчастої смуги майже не виникає аеродинамічного опору, що обумовлено великою площею вільного проходу сітчастої поверхні і незначною питомою кількістю утворюємої пари. Таким чином, сітчаста смуга 4 є майже прозорим екраном для руху пари. Разом з тим сітчаста смуга 4 суттєво гальмує швидкість руху прилеглих до неї шарів газового потоку і тим самим зменшує швидкість останніх на значній відстані від поверхні рідинної плівки. Завдяки цьому при збільшенні швидкості газового потоку вдається суттєво загальмувати його зростання безпосередньо над рідинною плівкою і тим самим значно збільшити його критичну швидкість. 5 80946 Після обміну масами пари рідинна плівка охолоджена або нагріта стікає з поверхонь підложок 2 шарів 1 в корита 10 і в подальшому подається в систему 11 відведення рідини з насадки, а газовий потік насичений парою або навпаки осушений виходить за межі насадки. Проведені дослідні випробування показали, що застосування в насадці напівпрозорих аеродинамічних екранів над плівками стікаючої рідини збільшують критичну швидкість газового потоку порівняно з прототипом в 3,4-3,5 рази, тобто робоча швидкість газового потоку збільшується до 11,5-12,5 м/с. Останнє значно збільшує коефіцієнти теплообміну і масовіддачі і одночасно зменшує габарити і масу тепломасообмінного апарату. Таким чином, порівняно з прототипом запропонована конструкція насадки дозволяє в декілька разів підвищити швидкість газового потоку і не створює при цьому перешкод на шляху обміну масою пари між рідинною плівкою і газовим потоком. Це значно підвищує е фективність роботи насадки і зменшує її міделеві габарити. Одночасно при цьому значно зменшуються і загальні габарити тепломасообмінного апарату як за рахунок зменшення міделевих габаритів насадки, так і в зв'язку з вилученням сепаратора крапельної вологи над зрошувачем. Застосування запропонованої насадки збільшує не тільки швидкість руху газового теплоносія, а і одночасно значно збільшує швидкість масообмінних процесів в тепломасообмінних апаратах. 6