Контактний пристрій для масообмінних апаратів

1. Контактний пристрій для масообмінних апаратів, який містить вхідний патрубок з розташованими у ньому отворами для вводу рідини та завихрювачем, який складається з обтічника та лопаток для закручування потоків, сепаратор з патрубком виводу газу та отворами для виводу рідини, який відрізняється тим, що обтічник виконаний у вигляді тіла, яке має у поперечному перерізі форму замкнутої кривої з перемінним радіусом кривизни. 2. Контактний пристрій для масообмінних апаратів за п. 1, який відрізняється тим, що обтічник у поперечному перерізі має форму еліпса. 3. Контактний пристрій для масообмінних апаратів за п. 1, який відрізняється тим, що вхідний патрубок у поперечному перерізі має форму замкнутої кривої з перемінним радіусом кривизни. A 2 (19) 1 3 45767 4 безпечує більш інтенсивне роздроблення контакроздроблення часток, що у свою чергу приводить туючих потоків, що у кінцевому рахунку приводить до збільшення поверхні фаз, що контактують, та до більш інтенсивного протікання процесів масоозбільшення інтенсивності масообміну. бміну, однак і в цьому пристрої швидкість протіНа фіг.1 зображено загальний вигляд прикання процесів масообміну усе ще недостатня. Це строю, у якого вхідний патрубок та обтічник завихвикликано тим, що газорідинний потік, який прохорювача мають у поперечному перетині форму задить крізь допоміжний (лопатки розташовані прямо мкнутих кривих з перемінним радіусом кривизни, уздовж центральної вісі пристрою) та основний наприклад, еліпсів, а елементи, що закручують (лопатки розташовані під нахилом) вузли контакпотоки, виконані у вигляді нахилених лопаток, на тування, на виході з останнього має форму вісісифіг.2 - поданий переріз А-А на фіг.1, де форму метричного закрученого потоку. Для нього харакеліпса у поперечному перерізі має тільки корпус терно рівність тангенціальних складових вхідного патрубка, на фіг.3 - поданий переріз А-А швидкостей як газових, так і рідинних часток по на фіг.1 де форму еліпса у поперечному перерізі усьому периметру поперечного перетину патрубмають корпус вхідного патрубка та обтічник завихка. В результаті частки потоків, що взаємодіють, рювача, на фіг.4 - вид збоку пристрою, у якого обпереміщаються уздовж гвинтової траєкторії із одтічник з елементами, що закручують потоки, у винією і тією ж швидкістю, не відстаючи та не випегляді нахилених лопаток, розташований реджаючи одна одну. Це знижує величину поверхексцентрично по відношенню до центральної осі ні контактування фаз та, у кінцевому рахунку, вхідного патрубка, на фіг.5 - поданий перетин Б-Б інтенсивність процесу масообміну. на фіг.4, на фіг.6 - бічне зображення пристрою у Задачею винаходу являється інтенсифікація якого елемент, що закручує потоки, виконаний у процесу масообміну за рахунок збільшення повервигляді гвинтоподібної поверхні, на фіг.7 - вид збохні контактування. ку пристрою, у якого елемент, що закручує потоки, Для вирішення поставленої задачі у відомому виконаний у вигляді багатозахідної гвинтоподібної пристрої, що має вхідний патрубок, в якому усереповерхні з перемінним кроком. дині розташовано пристрій для закручення газоріL¹l динного потоку (обтічник та розпилювач рідини), а де L - довжина довгого витка гвинтоподібної також сепаратор з патрубками виходу газу та ріповерхні; дини, стосовно винаходу, вхідний патрубок та обl - довжина короткого витка гвинтоподібної потічник пристрою, що закручує потоки, мають в поверхні; перечному перетині форму замкнутих кривих з на фіг.8 - подано зображення схеми, яка покаперемінним радіусом кривизни, наприклад, еліпсів, зує як змінюється ширина каналів, по яким рухавеликі діаметри яких розташовані під кутом один ються газорідинні потоки, на фіг.9 - поданий графік до одного, а у якості елементів, що закручують тангенціальних складових швидкостей часток газу потоки, можуть бути не тільки нахилені лопатки, та рідини при руху потоку у вхідному патрубку проале й ж завихрювачі гвинтоподібного типу. тотипу, на фіг.10 - поданий графік тангенціальних Другою відмінністю являється те, що обтічник складових швидкостей часток газу та рідини при елементу, що закручує потоку може бути розташоруху потоку у пропонованому пристрої. вано ексцентричне по відношенню до центральної Вихоровий контактний елемент складається з осі вхідного патрубка, а гвинтові поверхні елеменвхідного патрубка 1 та сепараційної камери 2, яка ту, що закручує потоки, виконуються багатозахідмає патрубок 3 для виводу газу та прикріплюється ними та мають перемінний крок. до вхідного патрубка 1 за допомогою пластин 4, які Виконання обтічника та вхідного патрубка у утворюють отвори 5 для виводу відсепарованої вигляді тіл, які мають в поперечному перетині форідини. У вхідному патрубку 1 розташовані отвори рму еліпсів, призводить до того, що тангенціальні 6 для вводу рідини, що диспергується у газовій складові швидкостей часток потоків, що обертапотік, та завихрювач, який складається з обтічника ються, непостійні по усьому поперечному перетину 7, до якого прикріплені нахилені лопатки 8 або, вхідного патрубка, а змінюються у кожній точці замість них, гвинтоподібні поверхні 9, які можуть перетину, що у свою чергу приводить до того, що бути розташовані з перемінним кроком. частки потоку будуть рухатися по гвинтовим еліпОбтічник 7 завихрювача виконано у вигляді тітичним траєкторіям, постійно змінюючи свою швила, яке має у поперечному перерізі форму замкнудкість то в більший в менший бік. Причому, притої кривої з перемінним радіусом кривизни, наприскорення та гальмування часток різної густини клад, еліпса. Крім того, він може бути буде, згідно друго го закону Ньютона, розташований ексцентрично по відношенню до центральної осі вхідного патрубка, корпус якого 1 F a= теж може бути виконаний у вигляді еліпса, а великі rV осі еліпсів розташовані під кутом по відношенню де F- сила, яка діє на частку газу або рідини; одна до одної. Довжина обтічника 7 має протяжa - прискорення частки; ність від лопаток 8 до верхньої кромки вхідного V- об'єм частки; патрубка 1. ρ - густина частки; Газорідинний потік у вхідному патрубку буде обернено пропорційно їх густинам. Із-за того, рухатися по каналу з перемінним перерізом, який що густини газу та рідини можуть мати різницю у постійно то звужується, то розширюється. Спочатсотні та тисячі разів, то у стільки ж скоріше частки ку він буде рухатися по каналу, що звужується, газу будуть змінювати свою швидкість, ніж частки який обмежений площинами 10-11 та 12-13, а порідини. При цьому буде здійснюватися інтенсивне тім по каналу, що розширюється, який обмежений 5 45767 6 площинами 12-13 та 14-15. Після цього потік буде Як видно, у прототипі тангенціальні складові рухатися по каналам, що знову звужується та швидкостей часток газу і рідини по усьому протязі розширюється, які обмежені площинами 14-15 та їх р уху однакові, тобто частки рухаються с постій16-17. ною швидкістю без змішування (по аналогії с закоТангенціальні складові швидкостей руху часном руху твердого тіла). У той же час, у запропоток газорідинного потоку у прототипі охарактеринованому пристрої, швидкості часток як газу так і зовані прямими лініями 18 і 19, які зображені на рідини постійно змінюються, причому прискорення графіку, де по осі ординат розташовані значення часток газу та рідини у кожній точці буде не однатангенціальних складових швидкостей часток, а по кове. осі абсцис - протяг траєкторії руху часток потоку. Виконання обтічника завихрювача та корпуса Тангенціальні складові швидкостей руху часвхідного патрубка у вигляді тіл, які у поперечному ток газорідинного потоку у пропонованому приперерізі мають форму еліпса, вирішує задачу інтестрої охарактеризовані лініями 20 і 21, які мають нсифікації процесу масообміну за рахунок збільвид синусоїд з різною амплітудою та зображені на шення поверхні контактування. графіку, де по осі ординат розташовані значення Даний винахід може бути застосований у різтангенціальних складових швидкостей часток, а по них тепло- та масообмінних процесах. У газовій осі абсцис - протяг траєкторії руху часток потоку. галузі контактний вихоровий елемент може бути Працює вихровий контактний елемент наступвикористаний у підготовці природного газу до ним чином. Газ поступає у вхідний патрубок 1 знитранспорту та споживанню. зу, а рідина, що диспергується у потік, крізь отвори 5. Газ підхоплює рідину і газорідинна суміш направляється у міжлопаточні канали пристрою, що закручує потоки. Так як обтічник завихрювача 7 має у поперечному перетині форму еліпса, то міжлопаточні канали завихрювача, у відмінності від відомих вихрових контактних елементів, мають не постійну площину, а перемінну. Таким чином, газорідинна суміш буде руха тися у пристрої по каналам, які мають перемінну ширину. Так. на фіг.8 на ділянці від перетину 10-11 до 12-13 газорідинна суміш буде руха тися по каналу, ширина якого зменшується (по конфузору), а на ділянці від перетину 12-13 до 14-15 по каналу, ширина якого буде збільшуватися (по дифузору). У зв'язку з цим частки потоку на ділянці 10-11 – 12-13 будуть прискорюватися, а на ділянці 14-15 – 16-17 будуть гальмуватися. По другому закону Ньютона, як було сказано вище, прискорення потоків, що взаємодіють, буде обернено пропорційно їх густинам, а густина газу відрізняється від густини рідини у сотні та тисячі разів, значить, у стільки ж разів буде відрізнятися і швидкість часток газу та рідини. Це приводить до підвищення інтенсивності масообміну. Вищевказаний процес руху часток по каналу з шириною, що змінюється, у поперечному перетині буде здійснюватися багаторазово, доки потік рухається по вхідному патрубку 1. Потім, після виходу з вхідного патрубка 1, частки потоку рухаються у сепараційну камеру 5, де під дією відцентрових сил більш важкі частки рідини відкидаються у периферійну зону сепараційної камери 5 і стікають у кільцевий зазор між камерою 5 та вхідним патрубком 1, а газ виходить через вихідний патрубок 6. Зміна тангенціальних складових швидкостей часток газу та рідини у прототипі та у пропонованому пристрої при їх руху у вхідному патрубку 1 після виходу з завихрювача показано на графіках. 7 45767 8 9 45767 ДП «Український інститут промислов ої в ласності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хохлов их, 15, м. Київ , 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90 ТОВ “Міжнародний науков ий коміт ет” вул. Артема, 77, м. Київ , 04050, Україна (044) 216 – 32 – 71 10