Регулярна насадка для тепломасообмінних процесів

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок и позволяет повысить эффективность работы насадки за счет улучшения условий формирования и дроблении капель и дополнительной турбулизации контактирующих потоков Насадка состоит из вертикальных листов 1 с просыпными с трех сторон отверстиями 2 с зубчатыми верхними и нижними краями и отогнутыми по вертикальной стороне изогнутыми по Lобразной линии просыпами 3. 9 ил. U Ц пп Фае! 1685503 Изобретение относится к конструкции регулярных насадок, работающих в аппаратах с капельно-пленочным течением жидкости при разрежении и близким к атмосферному давлению и может использо- 5 ваться для проведения тепломассообменных процессов адсорбции, дистилляции и ректификации в системах газ-жидкость, процессах экстракции в системе жидкость-жидкость, а также для пылеулавли- 10 вания и мокрой очистки газов в различных отраслях пищевой и химической промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности работы насадки за счет улучшения 15 условий формирования и дробления капель и дополнительной турбулизации контактирующих потоков. На фиг. 1-3 показаны виды спереди, сверху (разрез А-А на фиг. 1) и сбоку насадки 20 с прямыми зубьями; на фиг. 4 - форма отверстий насадки в писте просечки удапены, на фиг. 5 и 6 - отдельный лист и фрагмент пакета насадки в аксонометрии; на фиг. 7 отдельное отверстие в листе насадки с ото- 25 гнутой, но еще не изогнутой просечкой, причем зубья отверстия и просечки имеют L-образную форму; на фиг. 8 -профиль L-образного зуба, сечение Б-Б на фиг. 7; на фиг. 9 - отдельный лист и фрагмент пакета на- 30 садки с зубьями L-образной формы. Насадка состоит из вертикальных листов 1 с просеченными с трех сторон отверстиями 2 с зубчатыми верхними и нижними краями и отогнутыми по вертикальной сто- 35 роне изогнутыми по Z-оБрззной линии просечками 3, которые своими свободными вертикальными краями сопрягаются с соседними листами 4 насадки. Зубчатые отверстия расположены вертикальными 40 рядами, зубья и впадины краев отверстий и просечек расположены соосно. Расстояние по высоте между отверстиями в ряде принято равным высоте отверстий, в результате чего форма контуров 45 отверстий одинакова с формой контуров участков листов между отверстиями и одинакова с формой контуров просечек до их изгибания. На фиг. 4 представлен участок листа 50 насадки с зубчатыми отверстиями и удаленными для наглядности просечками. На два левые отверстия нанесена левая штриховка, вертикальный участок листа между этими отверстиями заштрихован линиями с 55 правым наклоном Из фиг. 4 видно, что контуры фигур заштрихованных участков, т.е. контуры фигур отверстий и вертикальных участков листов в рядах между отверстиями одинаковы. Каждая просечка 3 в горизонтальном сечении (фиг.2) имеет Z-образную форму со скругленными или нескругленными изгибами и прямыми средними участками, параллельными плоскости листа и расположенными посредине между сопрягаемыми листами. При сопряжении с соседними листами просечки выполняют роль дистанционных элементов, облегчая сборку отдельных листов в пакеты. Зубья отверстий и просечек могут быть не только прямыми, как показано на фиг. 1-6, но и могут иметь L-образную форму (см фиг.7-10). На фиг. 7 в листе 1 насадки показано отдельное отверстие 2, в котором свисающие аниз зубья 5 имеют L-образную форму (если смотреть на них справа вдоль плоскости листа), а выступающие вверх зубья 6 имеют перевернутую L-образную форму. Просечки 3 на фиг. 7 для наглядности показаны прямыми и перпендикулярными к плоскости листа, т е показаны до их изгибания по Z-образной линии с образованием прямого параллельного плоскости листа среднего участка. Зубья просечки тоже имеют L-образную форму. Каждый L-образный зуб отверстия и просечки (фиг. 7 и 8) состоит из двух участков: незначительно отклоненного от вертикали плоского участка 7, сопрягающегося с плоскостью листа или просечки, и крайнего плоского участка 8, занимающего близкое к горизонтальной плоскости положение. Профиль каждого зуба подобран так. что центр крайнего участка 8 зуба (фиг.8), отогнутого в близкое к горизонтали положение, расположен на осевой линии 9 плоскости листа или просечки, с которой этот зуб соединен При общей ширине I крайней части зуба вправо и влево от осевой линии 9 выступают участки размером I/2 Указанная форма зубьев обеспечивает их соосное расположение друг под другом по вертикали и стекание капель вертикальными рядами. Верхний вертикальный участок 10 отверстия в месте отгибания просечки (фиг.7) и нижние участки 11 и 12 вертикальныхкраев отверстий просечены до уровня контуров зубьев. Это позволило образовать дополнительные зубья 13-15 и в большей степени интенсифицировать работу насадки. Фрагмент листа насадки с Z-образно изогнутыми просечками и L-образньши зубьями показан на фиг. 9. Расстояние между листами при стыковке выдерживается за счет сопряжения краев просечек с соседними листами 1685503 Насадка работает в режиме гравитационного капельно-пленочиого течения жидкости с противоточным или нисходящим прямоточным движением газа. В обоих случаях жидкость равномерно распределяется 5 на поверхность листов нэсадки и просечек и, стекая вниз, контактирует с газопаровой фазой. Одинаковая форма контуров отверстий 2, просечек 3, участков листов между отвер- 10 стиями и промежутков по вертикали между просечками создает идентичные условия капельно-пленочного течения жидкости по вертикальным рядам зубчатых отверстий и по вертикальным рядам просечек и, следо- 15 вательно, одинаковую интенсивность контактирования фаз по всему объему насадки. На каждом свисающем вниз зубе листа или просечки образуются капли жидкости, 20 которые растут до достижения определенного размера, отрываются от зуба и пролетают в свободном падении путь до нижерасположенной плоскости листа или просечки. Упавшие капли на этих плоско- 25 стях расплющиваются в тонкие пленки, в результате чего утоньшается и частично разрушается пристеночный слой, усиливается перемешивание в жидкой фазе и интенсифицируется перенос вещества в 30 жидкости. Стекающая вниз пленка опять встречает на пути свисающие зубья и процесс формирования капель, их полета и расплющивания повторяется на каждом 35 вертикальном участке листов между отверстиями и на каждой просечке. Участки стекания обособленных потоков жидкости по вертикальным рядам зубьев листов и просечек относятся к активным зонам контакта 40 фаз и характеризуются повышенной интенсивностью протекания процесса тепломассообмена. Достоинство насадки по сравнению с известной (у которой прямые просечки вы- 45 полнены перпендикулярно к плоскости листов) состоит в том, что просечки имеют Z-образную форму {фиг,2) и содержат в средней части прямые участки, расположенные параллельно плоскости листов, посре- 50 дине между сопрягаемыми листами. Выгибание просечек позволяет существенно уменьшить расстояние между листами насадки, увеличить рабочую поверхность насадки в единице объема, в результате че- 55 го уменьшаются габариты насадочных аппаратов. Кроме того, Z-образная форма просечек позволяет увеличить их ширину (и, соответственно ширину, отверстий) и за счет этого увеличить удельную площадь активных зон контакта с прерывистым капельно-пленочным течением жидкости в общей смоченной поверхности насадки. При увеличении ширины отверстий уменьшается число вертикальных рядов отверстий и снижается удельная площадь поверхности листов между вертикальными рядами отверстий, на которой контактирование фаз происходит малоэффективно. Возрастание удельной площади активных зон контакта при одновременном увеличении поверхности насадки в единице объема улучшает тепломассообмеммые возможности насадки. Выполнение зубьев насадки с L-образным профилем позволяет дополнительно турбулизировать потоки жидкости и гадя и за счет этого получить дальнейшее уоеличе ние эффективности работы насадки. Свисающие вниз зубья отверстий и просечек имеют L-обраэную форму, при ко юрой соединяющаяся с плоскостью листа или просечки верхняя часть зуба имеет небольшое отклонение от вертикали, з нижняя часть зуба отклонена в близкое к горизонтальному положению и ее средина находится на осевой линии плоскости листа или просечки. Соблюдений соосности средины нижних участков зубьев обеспечивает рост капель, симметричных относительно поверхностей, на которых они в дальнейшем расплющиваются и образуют с двух сторон жидкие пленки одинаковой толщины На свисающих вниз зубьях L-образного профиля образуются более крупные капли, чем на прямых зубьях, в крупных каплях происходит более интенсивная циркуляция жидкости и возникает более тесное взаимодействие с потоком газа. На профилированных зубьях жидкость сильнее тормошится и, стекая с меньшей скоростью, успевает в более полной степени проконтактировать с газовой фазой. Выступающие вверх зубья листов и просечек имеют перевернутую L-образмую форму и оказывают интенсифицирующее воздействие преимущественно на газовый поток. Обтекая заі нутые участки зубьев, пристеночные слои газового потока дополнительно турбулизируются и Ьолее интенсивно взаимодействуют с пограничными слоями жидкости улучшая межфазный перенос Важным фактором является то, что вследствие небольших размеров загнутых участков L-образных зубьев их интенсифицирующее воздействие прои'ляек.я в основном а пристеночных слоял и н^ приводит к 1585ъОЗ большому возрастанию гидравлического сопротивления. Способствуя улучшению условий перемешивания жидкости и турбулизации пристеночных слоев газового потока, применение зубьев L-образной формы приводит к повышению общей эффективности работы насадки. По сравнению с известной насадкой площадь поверхности насадки в единице объема за счет изгибания просечек может быть увеличена в два и более раза. Высота насадки, эквивалентная одной единице переноса массы, по сравнению с известным решением уменьшается-на 15-25% за счет применения зубьев L-образной формы и увеличения площади активных зон контакта на зубьях в общей смоченной поверхности насадки. Все листы насадки однотипны и легко могут быть получены путем штамповки и последующего выгибания просечек. Насадка в колоннах может монтироваться в виде предварительно собранных пакетов или отдельными листами. В обоих случаях расстояние между листами выдерживается за счет примыкания краев просечек к соседним листам без применения 5 10 15 20 25 8 специальных регулирующих расстояние устройств. Формула изобретения Регулярная насадка для тепломассообменных процессов, содержащая вертикальные листы с просечными зубчатыми с трех сторон отверстиями и отогнутыми по вертикальной стороне под прямым углом к плоскости листа просечными элементами, имеющими соосно расположенные зубья и впадины, при этом контуры просечных элементов и вертикальных участков листов между просечными элементами и форма зубьев и впадин просечных элементов одинаковы, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена за счет улучшения формирования и дробления капель и дополни тельной турбулизации контактирующих потоков, верхние и нижние участки в месте отгиба просечных элементов просечены до уровня контура зубьев, а расположенные вниз зубья отверстий и просечных элементов имеют L-образную форму, а выступающие вверх - перевернутую L-образную форму, при этом центры крайних участков зубьев, отогнутых под углом, расположены на осевых линиях плоскостей листов или просечных элементов. Фиг. 1 1685503 З Ч 1 і_п_п_г г_п_п_г фигЛ Фиг.З г 1685503 фцг.5 фиг. 7 1685503 Б-Б Фиг. 9 Редактор В. Данко Составитель З.Александрова Техред М.Моргентал Корректор О* Кравцова Заказ 3552 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР -, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101