Регулярна насадка

Изобретение относится к регулярным наездкам для тепломассообменных аппаратов с пленочно-капельным течением жидкости и позволяет расширить диапазон устойчивой работы насадки и повысить эффективность тепломассообмена путем улучшения условий контактирования взаимодейству ющих фаз на нижних поверхностях лепестков Регулярная насадка состоит из плоскопараллельных вертикальных листов 1 с выполненными в них продольными зубчатыми отверстиями 2, которые расположены вертикальными рядами в шахматном порядке в смежных рядах Верхние и нижние горизонтальные края каждого отверстия имеют выступающие зубья 3, расположенные симметрично попарно один напротив другого Вертикальные края отверстий имеют посередине по одному выступу 4 Над отверстиями расположены лепестки 5 Каждый лепесток по продольной оси имеет просечки, промежутки между которыми изогн/ты вниз и образуют V-образные зубчатые выступы 8, зубьям отверстий соответствуют зубчатые впадины яепестков 1 з п ф-лы, 10 ил. t ел Фиг./ 1646593 Изобретение относится к конструкции регулярных насадок для тепломзссообменных аппаратов с пленочно-капельным течением жидкости и может быть использовано для проведения различных процессов: аб- 5 сорбции, ректификации, дистилляции, дезодорации, обработки воздуха различными растворами, тепловлажностной обработки воздуха и др. Цель изобретения - расширение диапа- 10 зона устойчивой работы насадки и повышение эффективности тепломассообмена путем улучшения условий контактирования взаимодействующих фаз на нижних поверхностях лепестков. 15 Hafjfif 1 изображена предложенная насадка; нафиг.2-видАнафиг.1 (верхний ряд лепестков насадки), на фиг.З - вид Б на фиг. 1; на фиг.4™ отдельный лепесток в аксонометрической проекции; на фиг.5 - лепе- 20 сток до выполнения в нем прогиба с образованием V-образных зубчатых выступов; на фиг.6 - лепесток с перфорациями, контуры которых лежат на линии* соединяющих края зубчатых впадин, на фиг.7 - ва- 25 риант листа насадки с нечетным числом пар зубьев в отверстиях, на фиг 8 - вариант листа насадки с отверстиями, расположенными вертикальными рядами; на фиг 9 смачивание нижней поверхности лепестков 30 насадки при формировании; на фиг.10 - то же, при подвисании капель жидкости на нижних краях V-образных зубчатых выступов лепестков. Регулярная насадка состоит из плоско- 35 параллельных вертикальных листов 1 с выполненными в них продолговатыми зубчатыми отверстиями 2, которые расположены вертикальными рядами в шахматном порядке в смежных рядах На фиг.1 правое ниж- 40 нее отверстие показано без лепестка Верхние и нижние горизонтальные края каждого отверстия имеют выступающие зубья 3, расположенные симметрично попарно друг напротив друга Между зубьями и вертикаль- 45 ными краями отверстий имеются зазоры I. Вертикальные края отверстий имеют посредине по одному выступу 4 углубленному внутрь отверстий на величину зазора I между краем отверстия и задним зубом. 50 Шаг зубьев т.3 укладыаается целое число раз в шаге отверстий Поэтому, несмотря на то, что отверстия в горизонтальных рядах сдвинуты, зубья всех рядов отверстий расположены друг под другим Над отверстиями 55 расположены лепестки 5, отогнутые под прямым углом к плоскости листов по линии верхних іоризонтальных краев отверстий. Каждый лепесток на продольной оси симметрии б имеет просечки 7 (фиг 5), про межутки между которыми прогнуты вниз и образуют V-обоазные зубчатые выступы 8 (фиг.4). Просечки (перфорации) лепестков имеют правильную геометрическую форму относительно продольной и поперечной осей. Внешние контуры заготовки козырьков до прогибания промежутков между просечками (фиг.5) повторяют внутренние контуры зубчатых отверстий. Зубьям 3 отверстий соответствуют зубчатые впадины 9 лепестков. Согласно фиг 4 м 5 в лепестке вдоль продольной оси 6 выполнены просечки 7 ромбической формы, расположенные между зубчатыми впадинами 9 иориентированные так, что противоположные вершины ромбов лежат на продольной оси симметрии 6 После прогибания вниз промежутков между ромбическими высечками вдоль про дольной оси лепестков образуются V-образные зубчатые выступы 8, расположенные напротив впадин боковых краев лепестков и одновременно вертикальными рядами друг под другом. Просечки между зубчатыми впадинами лепестков можно выполнять так, чтобы их контуры лежали на линиях, соединяющих края зубчатых впадин лепестков (фиг 6). Целесообразно высоту V-образных зубчатых выступов лепестков hi выполнять равчой высоте зубьев отверстий h, т.е. hi=h. Наименьшее число пар зубьев в отверстиях равно двум и может быть увеличено до разумных пределов. С его увеличением возрастает длина отверстий и незначительно увеличивается эффективность насадки, однако вследствие уменьшения числа перемычек между отверстиями уменьшается жесткость листов насадки. Располагать отверстия в шахматном порядке предпочтительно при четном числе пар зубьев в отверстиях (фиг 1) При нечетном числе пар зубьев отверстия в нижележащих ряда/ сдригаюі на величину, кратную шагу зубьев (4ж> 7). На фиг 8 показан вариант насадки, в котором зубчатые отверстия с лепестками расположены вертикальными рядами, а в междурядьях имеются отверстия 10, имеющие форму равнобедренных треугольников с горизонтальными основаниями, края которых лежат на линиях, соединяющих контуры крайних зубьев отверстий. Насадка в аппарате устанавливается так, чтобы V образные зубчатые сь-ступы лепестков были направлены вниз, \л работает в условиях противотока Насадка работает следующим образом. Жидкость подается на верхний торец насадки и стекает вниз, контактируя с движущимся вверх парогазовым потоком Стекающая вниз равномерно распределенная 1646593 ча верхней части листов насадки жидкость на уровне лепестков первого ряда перераспределяется: часть жидкости попадает на зубья 3 отверстий, а другая часть попадает на верхние горизонтальные поверхности лепестков 5. Жидкость, распределившаяся на поверхности листов, образует на зубьях отверстий стекающие вниз капли или струйки. Поскольку зубья всех рядов отверстий расположены друг под другом, по вертикальным рядам зубьев организуется равномерное прерывистое пленочно-капельное течение жидкости, при котором отрывающиеся от выступающих вниз зубьеа капли пролетают промежутки между зубьями, падают на нижележащие зубья, выступающие вверх, расплющиваются в пленку на вертикальной части листов между зубьями, а затем стекают на нижележащие выступающие вниз зубья, гдеопять формируются капли, и процесс поаторяется. Жидкость, попавшая на верхние горизонтальные поверхности лепестков, стекает в их V-образные зубчатые выступы, перетекает через их кромки на нижние поверхности V-образных выступов и собирается в капли. Поскольку V-обрззные зубчатые выступы лепестков расположены вертикальными рядами друг под другом, оторвавшиеся капли падают на верхние поверхности нижних V-образных зубчатых выступов, опять перетекают на их нижние поверхности и вновь образуют капли. На насадке в целом создается разномерное пленочно-капельное течение жидкости, осуществляемое и на вертикальных поверхностях листов и на лепестках, заполняющих промежутки между вертикальными листами. При ударах озубья и о V-образные зубчатые выступы лепестков капли дробятся на брызги, образуя завесы нэ каждом ряде лепестков. В это время парогазовый поток, двигаясь вверх между листами насадки и обтекая лепестки, тесно контактирует с каплями, брызгами и пленкой жидкости У вершин V-образных зубчатых выступов лепестков и в местах высечек лепестков образуются вихревые зоны, способствующие более тесному взаимодейстЕзию турбулентных струй газа с поверхностью жидкости. Важным преимуществом насадки является то, то V-образные зубча>ые выступы располагаются по осевым линия лепестков, т.е. по центрам зазоров между парами смежных листов насадки. Поэтому образующиеся на V-обрззных зубчатых выступах капли и струи жидкости падают по центрам зазоров между листами, что приводит к тому, что капли контактируют с "ядром" парогазового 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6 потока, имеющим более высокую скорость движения, чем периферийные участки, и более высокую концентрацию компонента, участвующего в массообмене. Кроме того, при "центральном" взаимодействии потоков капли жидкости в значительно меньшей степени отклоняются парогазовым потоком в сторону и точно падают на нижележащие V-образные зубчатые выступы лепестков, приобретая во время падения необходимое количество кинетической энергии, достаточное для их эффективного расплющивания о верхние поверхности V-образных зубчатых выступов. Это способствует повышению эффективности насадки и позволяет увеличить предельные нагрузки по газу и жидкости, расширие этим диапазон работы насадки. При ударах о поверхности зубьев и лепестков капли расплющиваются и образуют брызги, которые попадают на вертикальные поверхности листов насадки и поверхности лепестков, смачивая дополнительно всю поверхность насадки. В результате образования брызг непрерывно происходит частичный обмен жидкостью между потоками, стекающими по вертикальной части листов и потоками, стекающими по лепесткам, что способствует более равномерной обработке жидкости и интенсифицирует процесс тепломассообмена. За счет образования множества мелких брызг происходит увеличение поверхности контакта фаз и более быстрое обновление поверхности жидкости в моменты образования, полета и расплющивания капель. В образующихся и летящих каплях жидкая фаза перемешивается более интенсивно, чем в стекающей пленке, так как в каплях, не ограниченных твердой поверхностью, происходит более интенсивная циркуляция жидкости, приводящая к лучшему перемешиванию ее слоев. В моменты ударов капель и брызг о твердые поверхности в жидкой и газовой фазах возникают дополнительные пульсации вещества и наблюдается интенсивное перемешивание и разрушение пограничных слоев, препятствующих межфазному переносу. Существенное влияние на повышение эффективности тепломассообмена оказывают условия формирования и подписания на нижних краях V образных зубчатых выступов лепестков (Фиг 9 - 10) Верхние края Формирующейся капли жидкости двигаются вверх на поверхность листа насадки на высоту h, равную высоте капиллярного поднятия жидкости НЕ поверхность вертикальной пластины, смачиваемость которой такая же, как и смачиваемость поверхности насадки. Движение жидкости вверх при формирова 1646593 ний и подвисания капель приводит к смачиванию нижних поверхностей лепестков. Однако хорошее смачивание происходит только тогда, когда высота V-образных зубчатых выступов лепестков hi не превышает высоты капиллярного поднятия рабочей жидкости по поверхности листов насадки. Парогазовый поток фронтально набегает на нижние смоченные поверхности лепестков и эффективно взаимодействует с жидкостной поверхностью. Под воздействием гидродинамического напора парогазового потока пленка жидкости дополнительно увлекается вверх и еще лучше смачивает нижние поверхности лепестков. Энергия пэрог