Відцентровий тепломасообмінний апарат

1. Відцентровий тепломасообмінний апарат, що містить циліндричний корпус, вхідний та вихідний патрубки, а також встановлений на валу ротор, який включає перфоровану обичайку, днище і кришку, між якими встановлено контактний пристрій, який відрізняється тим, що днище і кришка 32806 вільними перерізами, при цьому внутрішні поверхні днища і кришки виконані ступінчасто. Крім того, внутрішні поверхні днища і кришки виконані ступінчасто від початку першого ("внутрішнього'' до кінця передостаннього пакету. Причинно-наслідковий зв'язок мій запропонованими ознаками та очікуваним технічним результатом визначається наступним. Виконання ротора з конічним днищем і кришкою забезпечує зменшення висоти ротора по радіусу. Завдяки цьому удається досягти меншого збільшення площі кільцевого перерізу ротора зі збільшенням його радіуса відносно площі внутрішньої поверхні контактного пристрою. Це веде до часткового вирівнювання густини зрошення. Об'єднання контактних елементів в кільцеві співвісно установлені пакети дозволяє завдяки підбору контактних елементів змінювати вільний переріз пакета. За рахунок зменшення площі вільного перерізу пакета пропорційно збільшенню плоті кільцевого перерізу ротора і проторційно збільшенню швидкості руху рідини в данному перерізі забезпечується площа вільного перерізу кожного пакету, необхідна для забезпечення постійної густини зрошення кожної контактної ступені. Це приводить до повного вирівнювання густини зрошення по перерізу апарата. Відстань між пакетами сприяє вирівнюванню густини зрошення по поверхні ступені за рахунок розтікання потока рідини по поверхні пакету, його гідравлічним опором. Це також веде до значного оновлення поверхні контакту фаз на кожній ступені за рахунок розриву потока рідкої фази, а також до багатократного дроселювання газового потоку в контактному пристрою при розширенні його в зазорах між пакетами і звуженню в каналах між контактними елементами, що приводить до турбулізації фаз і до модулювання низькочастотних пульсацій. Завдяки цьому в значній мірі збільшується інтенсивність масообміну. Ступінчасте виконання внутрішніх поверхній днища і кришки ротора дозволяє уникнути пристінного ефекту завдяки перерозподілу пристінних шарів рідини в середину апарату під дією відцентрових сил. Ступінчасте виконання поверхній забезпечує перерозподіл рідини, яка, йде на кожну наступну ступінь контактування. Так як після зовнішньої ступені рідина відводиться і не потребує перерозподілу, то внутрішні поверхні днища і кришки виконані ступінчастими на відрізку від початку першого до кінця передостаннього пакетів контактних елементів. Вирівнювання густини зрошення створює можливість роботи апарата в одному гідродинамічному режимі по всьому перерізу ротора. Однорідність гідродинамічного режима приводить до значного підвищення інтенсивності масообміну до периферії. Виконання відцентрового тепломасообмінного апарата з використанням запропонованої сукупності ознак дозволяє здійснити вирівнювання густини зрошення по перерізу апарата та обновлення поверхні контакту фаз при значному зменшенні пристінного ефекту. Це дозволяє забезпечити інтенсифікацію масообміну. На фіг.1. показаний повздовжній розріз від центрового тепломасообмінного апарата; на фіг.2. - поперечний розріз. Апарат має циліндричний корпус 1 з розташованим в ньому ротором 2, встановленим на валу 3. Ротор 2 включає в себе циліндричну перфоровану обичайку 4, днище 5 і кришку 6, які виконані у вигляді зрізаних конусів звернених більшими основами усередину. Усередині ротора 2 між днищем 5 і кришкою 6 встановлено контактний пристрій, який виконано з декількох набраних з контактних елементів (наприклад, насадки з тканих матеріалів) кільцевих пакетів 7 з відмінним один від другого вільним перерізом та встановлених співвісно на відстані один від другого, які представляють собою контактні ступені пристрою. Внутрішні поверхні днища 5 і кришки 6, наприклад, від початку першого до кінця передостаннього пакета 7, виконані ступінчасто. Для подачі рідини всередину ротора 2 є розподільчий пристрій 8. Оброблюваний газ вводиться в апарат через тангенціальний патрубок 9, патрубки 10 і 11 назначені для виводу відповідно відпрацьованої рідини і газу, що проконтактував. Ущільнення 12 служить для уникнення проскока газу між ротором 2 і корпусом 1. Тепломасообмінний апарат працює таким чином. При обертанні вала 3 ротор 2 закріплений на валу 3 починає обертатись. Рідина до рабочего об'єму апарата подається через розподільчий пристрій 8 на внутрішню поверхню першого пакету 7. Рідина в вигляді тонкої плівки проходить крізь пакет 7 під дією відцентрової сили, яка виникає при обертанні ротора 2. Під дією тієї ж сили рідина зривається з зовнішньої поверхні пакета та диспергується на краплі, які під дією відцентрової сили рухаються в радіальному напрямку до слідуючого пакету 7. По патрубку 9 в робочий об'єм подається газ. При цьому газ контактує з рідиною, рухаючі протитоком рідині крізь пакети 7. При проходженні рідини через кожен послідуючий пакет 7 її швидкість постійно збільшується із - за діючої відцентрової сили, яка постійно збільшується зі збільшенням радіуса. Завдяки виконанню ротора з конічними днищем і кришкою, що спричиняє зменшення висоти ротора 2 до переферії і використанню пакетів 7 з відмінним вільним перерізом забезпечується зменшення площі вільного перерізу контактного пристрою пропорційно збільшенню швидкості руху рідини, що забезпечує постійну густину зрошення по розрізу апарата. На ступінчастих внутрішніх поверхнях днища 5 і кришки 6 відбувається пероз.поділ пристінних шарів рідини в середину ротора 2, що забезпечує постійну рівномірність густини зрошення по поверхні кільцевих пакетів 7. Вирівнювання густини зрошення забезпечує роботу апарата в однорідному високо інтенсивному режимі. Інтенсифікація масообміну обусловлюється також проявом вхідних ефектів внаслідок розрушення і обновлення поверхні плівок рідини в вільних проміжках між пакетами 7, багатократним дроселюванням газового потока при розширенні його в проміжках між пакетами 7 і звуженню в каналах між контактними елементами всередині 2 32806 пакетів 7. Газ інтенсивно проконтактувавши, відводиться з апарата через патрубок 11, а рідина через патрубок 10. Щоб виключити можливість руху газу не по робочому об'єму ротора 2 між корпусом 1 ротором 2 встановлено ущільнення 12. Використання запропонованого апарата до зволяє інтенсифікувати процес масообміну завдяки вирівнюванню густини зрошення по перерізу апарата, а також за рахунок вхідних ефектів і багатократному дроселюванню газового потоку в контактному пристрою. ____________________________________________ ДП “Український інститут промислової власності” (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 3 32806 ___________________________________________________________ 4