Контактний теплообмінник

Контактный теплообменник, содержа щий вертикальный корпус с боковыми пат рубками подвода и отвода газа, Предлагаемое изобретение относится к конструкции контактных теплообменников, используемых в системах утилизации тепла отводящих газов различных энергетических установок и предназначено для нагрева, упаривания или другой физико-химической обработки растворов в металлургической, химической, др. отраслях промышленности и, в частности, при переработке минерализованных сточных вод. Авторы поставили перед собой задачу уменьшить солеотложения в контактном теплообменном аппарате. Поставленная задача решается в устройстве содержащем вертикальный корпус с боковыми патрубками подвода и отвода газа, размещенную в корпусе между патрубками тепломассообменную насадку, патруб размещенную в корпусе между последними теплообменную насадку, патрубки подвода и отвода жидкости, сообщенные между собой трубопроводом рециркуляции, размещенный над нас адкой ороситель и влагоуловитель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что насадка выполнена из однонаправленных стержней трехгранного поперечного сечения, вершинами обращенных к оросителю, расположенных рядами, при этом расстояние между стержнями в ряду составляет 1,5 длины грани, стержни в смежных рядах ориентированы ортогонально и контактируют вершинами и гранями, а стержни в рядах одинаковой ориентации смещены один относительно другого на половину указанного расстояния. С > ки подвода и отвода жидкости, сообщенные между собой трубопроводом рециркуляции, размещенный над насадкой ороситель и влагоуловитель, теплообменная насадка выполняется из однонаправленных реек-хорд (стержней) трехгранного сечения, вершинами обращенными к оросителю, навстречу потоку жидкости рейки-хорды расположены рядами, при этом расстояние между ними в ряду составляет 1,5 длины грани (а), стержни в смежных рядах ориентированы ортогонально и контактируют вершинами и гранями, а стержни в рядах одинаковой ориентации смещены один относительно другого на половину указанного расстояния т.е. на 0,75 а. Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что авторы со ON сл о 13765 предложили насадку выполнить из стерж ней треугольного сечения, уложенных гори зонтальными рядами друг на друга в шахматном порядке, причем размещение стержней зависит от размера основания их 5 треугольного сечения (а): расстояние между осями стержней в одном ряду равно 1,5а, и каждый последующий ряд смещен относи тельно предыдущего того же направления на величину, равную 0,75а. 10 Предлагаемые форма стержней и их размещение позволяют исключить лобовые горизонтальные поверхности и участки застойных зон, где, как правило, интенсивно инкрустируются соли из растворов. Обраба- 15 тываемый раствор равномерно стекает пленками по наклонным граням стержней, контактируя с потоком газа, который пронизывает жидкостные пленки в перекрестном направлении относительно потока обраба- 20 тываемого раствора. При изготовлении пакета насадки заявитель рекомендует величину угла а в вершине треугольного сечения стержней принять равной 8-12°, что обеспечивает ми- 25 нимальные потери напора газового потока. Заданное авторами расстояние между стержнями в одном горизонтальном ряду, величина смещения каждого последующего ряда относительно предыдущего того же на- 30 правления и ортогональное расположение смежных рядов стержней, уложенных друг на друга, обеспечивают наиболее полное смачивание поверхности насадки. Кроме того, разрыв сплошной пленки и превраще- 35 ние ее в кап ли , уд ар этих капе ль о нижележащие элементы насадки, слияние капель в пленку создают условия для непрерывного обновления поверхности контактирующих фаз, что интенсифицирует 40 тепломассообмен. Так как насадочные элементы размещены равномерно и во время работы аппарата не изменяют местоположение, газожидкостный объем образует регулярную и одно- 45 родную структуру, обеспечивающую равномерный слив раствора по всему сечению насадки. Все эти факторы улучшают условия смы вания граней стержней, в результате чего 50 насадка менее зарастает солеотложениями и может быть использована при обработке в тепломассообменнике высокоминералиэованных растворов и, в частности, сточных вод различных производств. 55 Другим отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что автору предлагают снабдить аппарат рециркуляционным контуром, использование которого совместно с насадкой предложен ной конструкции делает возможным концентрировать растворы, упаривая их за счет тепла продуктов горения, что является дополнительной функцией тепломассообменного аппарата. Аппарат также может быть использован для подогрева растворов, концентрация солей в которых близка к равновесной, или для других видов физико-химической обработки, например, для карбонизации растворов за счет содержащегося в продуктах горения углекислого газа. Таким образом расширяются функциональные возможности аппарата. На фиг.1 изображено устройство контактного тепломассообменника (продольный разрез), а на фиг.2 - предлагаемая насадка. Контактный тепломассообменник содержит вертикальный корпус с боковыми входным и выходным газовыми патрубками 2 и 3 соответственно. В полости корпуса 1 в зоне между патрубками 2 и 3 размещается тепломассообменная насадка 4 с оросителем 5 и влагоуловителем 6. Кроме того, корпус 1 содержит поддон 7 с патрубком 8 для отвода обрабатываемой жидкости, к которому примыкает труба 9 рециркуляционного контура, включающего насос с регулируемой производительностью 10. Патрубок 11 подводит к оросителю 5 исходную и циркулирующую жидкость от насоса 10. Контактный тепломассообменник работает следующим образом. Горячие продукты горения по патрубку 2 поступают о корпус 1, проходят через насадку 4, где физико-химически взаимодействуют с раствором, затем проходят зону оросителя 5, влагоуловитель 6 и выходят через патрубок 3. Исходный раствор по трубе 11 подается к оросителю 5, предварительно смешиваясь с рециркуляционным раствором, поступающим от насоса 10. Разбрызгиваясь оросителем 5 жидкость, омывая стержни насадки 4, контактирует с продуктами горения, после чего сливается в нижнюю часть аппарата в поддон 7, откуда отводится патрубком 8 как конечный продукт для дальнейшего использования и на рециркуляцию к насосу 10. Таким образом раствор многократно пропускают через ороситель 5 и насадку 4, в результате чего в начальный период (пусковой) концентрация раствора, заполняющего аппарат, возрастает, а в установившемся режиме поддерживается постоянной (заданной), с помощью устройства 10, которым можно изменить кратность рециркуляции. Тепломассообменный аппарат заявляемой конструкции диаметром 3.5 м с высотой 13765 насаДки 1,2 м выпаривает 10 т/ч воды за счет тепла продуктов горения, поступающих 3 в аппарат в количестве 100000 м /ч с температурой 200°С, кратность рециркуляции при этом равна 20. Использование в контактном телломзссообменнике предлагаемой насадки и рецирк уля ционного к онтура приводит к расширению функциональных возможностей аппарата, поскольку стало возможно, используя бросовые продукты горения, подогревать, упаривать или карбонизировать жидкости различного солесодержания с целью получения из них товарных продуктов или с целью уменьшения объема сбрасываемых сточ ных вод, загрязня ющих окружающую среду. пр§ д у кт ы Ф игЛ Ф иг. 2 Упорядник Замовлення 4122 Техред М.Моргечтал Коректор Л.Лукач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Киї в-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101