Тепломасообмінний апарат

1 Тепломасообмінний апарат, який включає корпус і розташовані по висоті тарілки з контактними елементами, кожна з яких містить завихрювач, оточений циліндричною обичайкою, і СПІВВІСНО розташовану щодо циліндричної обичайки сепараційну обичайку, виконану з прорізами, обладнаними, спрямованими усередину обичайки, пластинами, переливну трубу, розміщену по центру усередині обичайок, який відрізняється тим, що циліндрична обичайка розміщена всередині сепараційної обичайки на відстані від неї і обладнана вертикальними пластинами з пазами і фіксуючими елементами, при цьому верхня кромка циліндричної обичайки розташована на рівні або вище ниж ньої кромки сепараційної обичайки, сепараційна обичайка встановлена в пазах вертикальних пластин з можливістю її фіксації, а нижній зріз переливної труби розміщений над завихрювачем нижче кромок обичайок 2 Апарат за п 1, який відрізняється тим, що переливна труба виконана у вигляді зрізаного конуса 3 ухилом донизу, при цьому співвідношення діаметрів верхнього і нижнього перерізів конуса складає 1.1-1,5 3 Апарат за пп 1, 2, який відрізняється тим, що завихрювач виштампуваний з полотна тарілки і виконаний з кільцевим виступом, діаметр якого дорівнює або більше діаметра переливної труби в нижньому перерізі 4 Апарат за пп 1-3, який відрізняється тим, що переливна труба обладнана відбивачем і обмежувальними елементами, при цьому відбивач розташований зовні труби і встановлений з можливістю вільного переміщення уздовж переливної труби, а обмежувальні елементами закріплені на трубі Корисна модель відноситься до апаратів для проведення процесів тепломасообміну в системах газ (пара) - рідина і може бути використаний в процесах ректифікації, абсорбції в нафтопереробній, нафтохімічній і інших галузях промисловості Відомий вихровий апарат для здійснення контакту газу (пари) з рідиною, що містить корпус і розташовані по його висоті на полотні вихрові елементи, кожний з яких оточений циліндричною обичайкою, у верхній частині якої розташований відбійник, а по центру обичайки встановлена переливна труба (див А с СРСР №182108, B01D3/26, 1964р) Однак у цьому апараті пристрій, що відводить рідину, в процесі роботи перевантажується, зменшується вільний переріз для проходу газу (пари), що знижує продуктивність Відомий сепараційний пристрій для масообмінного апарата, виконаний у вигляді коаксіальне розташованих обичайок, у внутрішній обичайці розташований завихрювач, зовнішня обичайка закріплена на внутрішній і виконана з прорізами На полотні тарілки розташовані переливні пристрої (див патент РФ №2033235, B01D3/30, 1995р) Однак у цьому пристрої не відбувається контакту між фазами в самому елементі Крім того, при великих значеннях L/G через те, що площа переливних труб, розташованих у міжелементному просторі тарілки, обмежена, різко знижується продуктивність Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, по технічній суті і результату, що досягається, є контактний пристрій для тепломасообмінного апарата, що містить завихрювач, закріплений на полотні тарілки, оточений циліндричною обичайкою, СПІВВІСНО розташовану щодо циліндричної обичайки, сепараційну обичайку, виконану з прорізами, оснащеними спрямованими у середину обичайки пластинами, і переливну трубу, розміщену по центру у середині обичайок (див авт св СРСР №580868, B01D3/30, 1977р ) CM 2001 Однак у цьому пристрої порушуються умови перетоку рідини і не забезпечується ефективна дегазація рідини після контакту з парою (газом) У результаті переливні труби і міжелементний простір заповнюються піною і тарілка "захлинається" Задачею корисної моделі є створення тепломасообінного апарата для збільшення продуктивності апарата та інтенсифікація процесу за рахунок забезпечення ефективності дегазації рідини в міжелементному просторі, збільшення часу контакту фаз і поліпшення умов поділу Суть корисної моделі полягає в тому, що в тепломасообмінному апараті, що включає корпус і розташовані по висоті тарілки з контактними елементами, кожний з яких містить завихрювач, оточений циліндричною обичайкою, і СПІВВІСНО розташовану щодо циліндричної обичайки сепараційну обичайку, виконану з прорізами, обладнаними спрямованими усередину обичайки пластинами, переливну трубу, розміщену по центру усередині обичайок, згідно з корисною моделлю, циліндрична обичайка розміщена всередині сепараційної обичайки на відстані від неї і обладнана вертикальними пластинами з пазами і фіксуючими елементами, при цьому верхня кромка циліндричної обичайки розташована на рівні або вище нижньої кромки сепараційної обичайки, встановленої в пазах вертикальних пластин з можливістю її фіксації, а нижній зріз переливної труби розміщений над завихрювачем нижче кромок обичайок Доцільно В тепломасообмінному апараті переливну трубу виконувати у виді зрізаного конуса з ухилом донизу, при цьому співвідношення діаметрів верхнього і нижнього перерізів конуса повинно складати 1,1-1,5, завихрювач може бути виштампуваний з полотна тарілки і виконувати з кільцевим виступом, діаметр якого дорівнює або більше діаметра переливної труби в нижньому перерізі, переливну трубу обладнувати відбивачем і обмежувальними елементами, при цьому відбивач розташовувати зовні труби і встановлювати з можливістю вільного переміщення уздовж переливної труби, а обмежники закріплювати на трубі На фіг 1 зображений поздовжній розріз апарата, на фіг 2 - вид зверху, на фіг 3 - поздовжній розріз апарата, у якому переливна труба виконана у вигляді усіченого конусу, на фіг 4 - виконання завихрювача з кільцевим виступом Тепломасообмінний апарат містить корпус 1 з розташованими по висоті тарілками 2, полотно кожної тарілки обладнане контактними елементами, кожний з яких включає завихрювач 3, оточений циліндричною обичайкою 4, розташованої всередині сепараційної обичайки 5 на відстані від неї, сепараційна обичайка 5 виконана з прорізами 6, обладнаними спрямованими усередину обичайки пластинами 7, контактний елемент містить переливну трубу 8, розміщену усередині обичайок по центру, верхня кромка 9 циліндричної обичайки 4 розташована на рівні або вище нижньої кромки 10 сепараційної обичайки 5, нижній зріз 11 переливної труби 8 розташований над завихрювачем нижче кромок обичайок Переливна труба 8 в тепломасообмінному апараті обладнана відбивачем 12, що встановлений зовні переливної труби 8, обмежниками 13 її переміщення, закріпленими на трубі 8 Завихрювач може бути виштампуваний з полотна тарілки і виконаний з кільцевим виступом 14, діаметр якого дорівнює або більше діаметра переливної труби в нижньому її перерізі Зовні циліндричної обичайки 4 в кожному контактному елементі розташовані вертикальні пластини 15, виконані з пазами 16, у які вставляється сепараційна обичайка 5, що затискається фіксуючими елементами 17 Доцільно переливну трубу 8 виконувати у вигляді усіченого конусу з ухилом донизу, при цьому співвідношення діаметрів верхнього d 2 і нижнього di перетинів конусу повинно складати 1,1-1,5 Зверху сепараційної обичайки 5 встановлений відбійник 18 Тепломасообмінний апарат працює в такий спосіб Газ (пара) і рідина надходять на тарілку протитоком газ (пара) знизу, рідина зверху Висхідний потік газу (пари) надходить на завихрювач 3, де закручується і контактує з рідиною, що надходить зверху через переливну трубу 8 Оскільки НИЖНІЙ зріз 11 переливної труби 8 розташований над завихрювачем нижче кромок обичайок, газовий потік не перешкоджає зливу рідини з труби, а навпаки підхоплює її для контакту Газорідинна суміш закручується і відкидається відцентровою силою до стінок циліндричної обичайки 4, при цьому збільшується час взаємодії фаз Далі, закручена газорідинна суміш надходить у сепараційну обичайку 5, де рідина, що була в контакті, відцентровою силою відкидається на стінку обичайки, відокремлюється від газу і стікає через прорізи і кільцеву щілину між сепараційною обичайкою 5 і циліндричною обичайкою 4 Наявність на шляху руху газорідинної суміші вертикальних пластин 15 забезпечує загасання її обертального руху У результаті відбувається ефективна дегазація рідини в міжелементому просторі Вертикальні пластини, установлені зовні циліндричної обичайки 4, приводять до загасання обертального руху фаз на виході із сепараційної обичайки 5 і перешкоджають проскакуванню газової фази через переливну трубу на нижче розташовану тарілку, що забезпечує збільшення продуктивності тарілки На продуктивність тарілки суттєвого впливу надає відбивач 12, що додатково закручує потік газу і забезпечує ефективну сепарацію крапель рідини з потоку газу За рахунок виконання відбивача з можливістю переміщення уздовж переливної труби можна регулювати оптимальну висоту установки відбивача від полотна тарілки в залежності від навантаження по газу Таким чином, у запропонованому пристрої забезпечується багатостадійний контакт фаз Після контакту газ виводиться з верхньої частини апарата, а рідина - з нижньої частини апарата Виконання завихрювача штампуванням з полотна тарілки з кільцевим виступом, діаметр якого2001 дорівнює чи більше діаметра переливної труби в нижньому її перерізі, приводить до зміни траєкторії руху рідини перед завихрювачем і сприяє рівномірному розподілу рідини по периметру завихрювана, зменшує провал рідини через лопатки завихрювана при низьких навантаженнях по газу, що приводить до збільшення ефективності розподілу Виконання вертикальних пластин, установлених зовні циліндричної обичайки, з пазами і фіксуючими елементами забезпечує співвісність сепараційної обичайки і завихрювача і спрощує монтаж Розташування нижнього зрізу переливної труби і її виконання у виді усіченого конусу з ухилом донизу зі співвідношенням діаметрів верхнього і нижнього перерізів 1,1-1,5 приводять до зменшення гідравлічного опору, збільшенню пропускної здатності і продуктивності за рахунок збільшення швидкості перетоку і спрямованого введення рідини на кільцевий виступ завихрювача, забезпечуючи рівномірність розподілу Таким чином, застосування масообмінного апарату призводить до збільшення продуктивності, інтенсифікації процесу за рахунок забезпечення ефективної дегазації рідини в міжелементному просторі, збільшення рівномірності розподілу і підвищення ефективності поділу фаз Фіг. 1 Фіг. 2 Комп ютерна верстка Л Ціхановська Фіг. 4 Підписано до друку 06 10 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна