РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Полезная модель относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются в процессах абсорбции, ректификации, очистки и осушки природного газа. Они применяются в качестве: - смесителей жидких и газовых потоков; - разделителей фаз в сепарационных устройствах и разделителях несмешивающихся жидкостей; - контактных элементов и могут найти применение в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности.
Известна регулярная насадка фирмы «Зульцер» (патент США №4643853, НКИ: 261-112 от 17.02.87), которая выполнена из вертикально установленных гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом. Гофры на каждом из листов расположены по диагонали и выполнены с отверстиями или насечками вдоль или поперек гофр.
Недостатком такой насадки является то, что она недостаточно эффективно обеспечивает равномерное распределение газовых и жидкостных потолков по поперечному сечению аппарата из-за чего снижается эффективность массопередачи между фазами и эффективность сепарации жидкости от газа.
Известна регулярная насадка по патенту РФ №2188706, кл. В 01 J 19/32, (прототип), состоящая из вертикально установленных наклонно
гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом, в которых каждая гофра листа снабжена надрезами, между которыми гофра обратно выгнута с образованием объемных элементов, расположенных с обеих сторон ребер гофр. В указанном устройстве частично устранены вышеуказанные недостатки за счет применения поперечных надрезов гофр с образованием обратно выгнутых объемных элементов образующих:
- завихрители потоков внутри структуры насадки, повышающие эффективность массопередачи, сепарации и равномерность распределения потоков;
- дополнительные каналы внутри структуры насадки, снижающие гидравлическое сопротивление.
Недостатком этой насадки является ограничение числа объемных элементов на листе из-за поперечных надрезов по гофрам, которые при увеличении их числа перерезают лист, а при уменьшении их числа сокращается количество параллельных линий, на которых они расположены, и количество объемных элементов на гофре, что в свою очередь ограничивает снижение гидравлического сопротивления и ограничивает повышение эффективности распределения фаз, массопередачи и сепарации, а расположение объемных элементов, образующих завихрители не в одной плоскости ухудшает распределение потоков и снижает эффективность работы насадки или усложняет ее сборку, т.к. требуется специальная установка листов по горизонтали и вертикали.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности тепло- и массообмена, сепарации жидкости от газа, равномерность распределение фаз и снижение гидравлического сопротивления насадки за счет увеличения числа объемных элементов и каналов пересекающие гофры, а также расположением объемных элементов, образующих завихрители в плоскостях параллельно основанию насадки.
Технический результат достигается тем, что в регулярной насадке для тепло- и массообменных аппаратов, состоящей из вертикально установленных и наклонно гофрированных листов, соприкасающихся пересекающими гофрами друг с другом, гофры листа снабжены надрезами, между которыми гофра обратно выгнута с образованием объемных элементов, расположенных на параллельных наклонных линиях пересекающих ребра, надрезы выполнены по параллельным линиям с углом наклона равным углу наклона гофр, а гофры на расположенных рядом линиях выгнуты в разные стороны и образуют наклонные пирамиды, вершины которых расположены в плоскостях параллельных основанию насадки, а основания - в плоскостях проходящих через наклонные линии; вершины пирамид расположены в плоскостях проходящих через основания пирамид вышележащих рядов, или высота пирамиды равна половине шага между надрезами, а надрезы, выполненные по параллельным наклонным линиям, имеют угол наклона равный углу наклона гофр.
Выполнение регулярной насадки указанным образом позволило увеличить число обратно выгнутых объемных элементов на ребрах с расположением их в плоскостях параллельных основанию насадки, увеличить число каналов пересекающих ребра, расположить на смежных листах объемные элементы образующие завихрители в одной плоскости, чем достигается намеченный технический результат по повышению эффективности насадки и снижению ее гидравлического сопротивления.
На фиг.1 изображен гофрированный лист регулярной насадки с наклонными пирамидами, вершины которых расположены в плоскостях параллельных основанию листа, а основания пирамид в плоскостях проходящих через наклонные линии.
На фиг.2 изображен смежный лист регулярной насадки с наклонными пирамидами устанавливаемый рядом с листом по фиг.1.
На фиг.3 изображен лист регулярной насадки с максимальным количеством наклонных пирамид, когда вершины нижележащих пирамид расположены в плоскостях проходящих через основания вышележащих пирамид.
На фиг.4 изображен вид на насадку с верху.
Насадка 1 состоит из листов 2, смежных листов 3, надрезов 4 по наклонным линиям 5, пересекающих ребра 6, обратно выгнутых элементов - наклонных пирамид 7 с вершинами 8 и основаниями 9. Вершины 8 расположены в плоскостях 10, 11, 12 параллельных основанию насадки 13
или листа 14, а основания 9 в плоскостях 15, проходящие через наклонные линии 5.
Регулярная насадка работает следующим образом, жидкая фаза равномерно подается на верхний торец насадки и стекает в виде тонкой пленки по поверхности листов 1, 3 и объемных элементов 7, взаимодействуя с восходящим потоком газа (пара). Газ, проходя по каналам гофр дойдя до открытых оснований пирамид, делится на два потока, один из которых переходит на обратную сторону листа. Этот процесс многократно повторяется на каждом листе насадки. Объемные элементы в смежных листах образуют микрозавихрители, которые дробят стекающую жидкость и орошают поверхность насадки. Создание завихряющего потока на малом радиусе усиливает центробежную силу и постоянно отбрасывает жидкость на ограничивающую завихрители поверхность листов насадки. Так как завихрители расположены по всей структуре насадки происходит практически полное орошение поверхности листов. Большое число объемных элементов и каналов пересекающих гофры, а также расположение объемных элементов образующих завихрители в плоскостях параллельно основанию насадки позволяют улучшить распределение потоков, повысить эффективность тепломассообмена и снизить гидравлическое сопротивление насадки.
Таким образом, выполнение регулярной насадки для тепло- и массообменных аппаратов так, что надрезы на ребрах гофр выполнены по параллельным наклонным линиям, а обратно выгнутые гофры образуют
наклонные пирамиды, вершины которых расположены в плоскостях параллельных основанию насадки, а основания - в плоскостях проходящих через наклонные линии, что вершины пирамид расположены в плоскостях проходящих через основания пирамид вышележащих рядов, так, что высота пирамиды равна половине шага между надрезами, а надрезы, выполненные по параллельным наклонным линиям, имеют угол наклона равный углу наклона гофр, позволило значительно снизить гидравлическое сопротивление насадки, повысить эффективность тепло и массообмена, сепарации жидкости от газа за счет равномерного распределения газового и жидкостного потоков по всему объему насадки, увеличения времени контакта газа и жидкости, а также упростить ее сборку.