Елемент насадки масообмінного апарата

1 Елемент насадки масообмінного апарата, що містить замкнену оболонку у вигляді тіла обертання з двома відкритими основами, який відрізняється тим, що в порожнині оболонки з проміжком відносно останньої розташовано щонайменше одну об'ємну вставку обтічної форми 2 Елемент за п 1, який відрізняється тим, що об'ємну вставку виконано у вигляді кулі Корисна модель належить до обладнання ХІМІЧНИХ, харчових та споріднених виробництв, зокрема до насадок тепломасообмінних апаратів і може бути використана в ректифікаційних, абсорбційних, екстракційних та інших апаратах Відомий елемент насадки масообмінного апарата, що містить замкнену опукло-увігнуту оболонку з двома відкритими основами [патент України на винахід №39164, МПК7 B01J19/30, заявл 14 07 1993, опубл 15 06 2001] Цей елемент насадки забезпечує досить надійну взаємодію фаз в апараті, проте прямолінійне розташування стінок оболонки не гарантує "проскакування" оброблюваних фаз одна відносно одної без їх взаємодії, що зменшує ефективність масообмінного процесу Також зазначене "проскакування' фаз можливе і між елементами, що утворюють шар насадки в масообмінному апараті Крім того, питома поверхня елемента невисока, а зазначений елемент насадки досить складний у виготовленні та має незначні жорсткість і МІЦНІСТЬ у поперечному напрямку Найближчим до пропонованого технічного рішення є елемент насадки масообмінного апарата, що містить замкнену оболонку у вигляді тіла обертання з двома відкритими основами [пат України 3 Елемент за п 1, який відрізняється тим, що об'ємну вставку виконано у вигляді дипіраміди 4 Елемент за п 1, який відрізняється тим, що замкнену оболонку виконано увігнутою, а в м порожнині розташовано дві об'ємні вставки у вигляді дипірамщ, скріплених між собою 5 Елемент за п 4, який відрізняється тим, що дипіраміди скріплені між собою за допомогою болтового з'єднання 6 Елемент за п 4, який відрізняється тим, що дипіраміди скріплені між собою за допомогою пружини розтягу 7 Елемент за будь-яким за пп 3-6, який відрізняється тим, що дипірамщу виконано три- або чотиригранною, при цьому об'ємну вставку зафіксовано на оболонці вершинами ґі основи №2396, МПК7 B01J19/30, заявл 25 06 2003, опубл 15 03 2004] Цей елемент насадки, на відміну від аналога, що розглянуто, має набагато більші жорсткість і МІЦНІСТЬ, проте, як і аналог, повністю не гарантує "проскакування" оброблюваних фаз одна відносно одної без їх взаємодії як крізь окремі елементи, так і крізь канали м/ж елементами шару насадки в масообмінному апараті Крім того, живі перерізи каналів всередині елементів насадки і каналів, утворених сусідніми елементами шару насадки, відрізняються один від одного, що також зменшує ефективність масообміну між фазами на внутрішній і ЗОВНІШНІЙ поверхнях насадки В основу корисної моделі покладено задачу вдосконалити елемент насадки масообмінного апарата, в якому його нове конструктивне виконання збільшує питому поверхню насадки, а також забезпечує сумірність каналів усередині елементів насадки і каналів, утворених сусідніми елементами шару насадки, що зрівнює умови масообміну між фазами на внутрішній і ЗОВНІШНІЙ поверхнях насадки при незначному гідравлічному опорі елемента Поставлена задача вирішується тим, що в елементі насадки масообмінного апарата, що містить замкнену оболонку у вигляді тіла обертання з двома відкритими основами, згідно з пропонова со" => 6504 ною корисною моделлю новим є те, в порожнині оболонки з проміжком відносно останньої розташовано щонайменше одну об'ємну вставку обтічної форми. У найприйнятніших прикладах виконання елемента насадки об'ємну вставку виконано у вигляді кулі або дипіраміди, замкнену оболонку може бути виконано увігнутою, а в її порожнині розташовано дві об'ємні вставки у вигляді дипірамід, скріплених між собою, наприклад за допомогою болтового з'єднання або пружини розтягу; кожну дипіраміду може бути виконано три- або чотиригранною та зафіксовано на оболонці вершинами її основи. Розташування в порожнині оболонки елемента з проміжком відносно останньої щонайменше однієї об'ємної вставки обтічної форми суттєво збільшує питому поверхню елемента насадки. При цьому завдяки наявності зазначеного проміжку між кожною вставкою та оболонкою зрівнюються умови масообміну як в самому елементі, так і в просторі між елементами в шарі насадки, що покращує умови проведення процесу. Оскільки зазначені вставки не сприймають жодних навантажень, їх можна виконувати порожнистими та (або) з легкого нейтрального матеріалу, що практично не вплине на збільшення питомої густини шару елементів у апараті. Виконання кожної з об'ємних вставок у вигляді тіла обтічної форми, наприклад, кулі або дипіраміди (зокрема три- або чотиригранної) не тільки забезпечує низький гідравлічний опір елемента, а й доцільно з точки зору технологічності. Виконання замкненої оболонки увігнутою збільшує міцність і жорсткість елемента, а виконання оболонки у вигляді однополого гіперболоїда суттєво спрощує його виготовлення (у цьому разі криволінійна поверхня оболонки утворюється прямолінійною твірною). Скріплення між собою двох дипірамід, розташованих в увігнутій оболонці елемента, за допомогою болтового з'єднання або пружини розтягу спрощує складання-розбирання елемента в цілому, при цьому в другому випадку також зменшується матеріалоємність елемента. В обох випадках дипіраміди фіксуються на оболонці вершинами її основи без додаткового прикріплення безпосередньо до оболонки. Фіксація на оболонці кожної дипіраміди вершинами її основи спрощує виготовлення елемента: наприклад, у разі розташування в циліндричній оболонці однієї вставки під час виготовлення елемента оболонку обтискають на дипіраміді, у результаті чого вершини її основи проникають у оболонку й надійно фіксуються на ній. Крім того, за необхідності видалення оброблюваних фаз з шару насадки, утвореного пропонованими елементами, зазначені фази повністю вилучаються з елементів за будь-якої їхньої орієнтації в просторі. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг.1 - елемент насадки, приклад виконання оболонки циліндричною, а об'ємної вставки у вигляді кулі; на Фіг.2 - вигляд А на Фіг.1; Фіг.З - елемент насадки, приклад виконання оболонки циліндричною, а об'ємної вставки у вигляді тригранної дипіраміди; на Фіг.4 - вигляд Б на Фіг.З; на Фіг.5 - елемент насадки, приклад виконання оболонки у вигляді двох порожнистих зрізаних конусів з центральною циліндричною оболонкою, в яких розташовані дві чотиригранні дипіраміди, скріплені між собою болтовим з'єднанням; на Фіг.6 - елемент насадки, приклад виконання оболонки у вигляді однополого гіперболоїда з двома чотиригранними дипірамідами, скріпленими між собою за допомогою пружини розтягу. Елемент насадки містить замкнену оболонку 1 у вигляді тіла обертання з двома відкритими основами 2 і 3, при цьому замкнена оболонка 1 може бути виконана циліндричною (Фіг. 1-4) або увігнутою (Фіг.5, 6), наприклад, у вигляді однополого гіперболоїда (див. Фіг.6). У порожнині 4 оболонки 1 з проміжком 8 відносно оболонки 1 розташовано щонайменше одну об'ємну вставку 5 обтічної форми, наприклад у вигляді кулі (див. Фіг.1, 2) або дипіраміди (див. Фіг.3-6), зокрема тригранної (див. Фіг.З, 4) або чотиригранної (див. Фіг.5,6). У разі виконання замкненої оболонки 1 увігнутою (див. Фіг.5, 6) доцільно розташовувати в її порожнині дві об'ємні вставки 5 у вигляді дипірамід, скріплених між собою, наприклад за допомогою болтового з'єднання 6 (див. Фіг.5) або пружини розтягу 7 (див. Фіг.6). Об'ємну вставку 5, виконану у вигляді дипіраміди, зручно зкріпляти на оболонці 1 вершинами 8 її основи 9. Елемент працює в такий спосіб. Елементи безладно засипаються в масообмінний апарат або у вертикальному положенні (на основу 2 або 3) щільно укладаються рядами в масообмінний апарат (перший ряд на підтримувальну решітку апарата (не показано), а кожний наступний - на попередній ряд), при цьому ряди можуть бути зміщені один відносно одного (бажано на половину ширини основи елемента). Після цього в апарат, зазвичай протитечією, подають оброблювані фази, які, проходячи крізь шар насадки, інтенсивно взаємодіють одна з одною. Застосування пропонованого елемента насадки інтенсифікує масообмінний процес в апараті при незначному гідравлічному опорі насадки. г 6504 8 Фіг. 5 Комп'ютерна верстка Л Литвиненко Фіг. 6 Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601