БЛОК СТРУКТУРИРОВАННОЙ НАСАДКИ

Полезная модель.
Блок структурированной насадки.
Полезная модель относится к химическому и нефтехимическому машиностроению, в частности, к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для обеспечения контакта взаимодействующих жидкой и газовой фаз, и может быть использована в пленочных аппаратах при осуществлении различных тепломассообменных процессов (абсорбции, конденсации, нагревании, охлаждении и т.д.), а также в процессах ректификации в химической, нефтехимической и других, смежных областях промышленности.
Из предшествующего уровня техники известна плоскопараллельная насадка, состоящая из отдельных одинаковых элементов, содержащих набор плоских пластин, установленных параллельно продольному направлению движения потока по аппарату и соединенных между собой стяжками с дистанционными прокладками, см. В.М. Олевский Пленочная тепло - и массообменная аппаратура, М, Химия, 1988г., с. 15).
Педостатками известной конструкции насадки являются сравнительно невысокая удельная площадь контактной поверхности и неравномерность распределения потоков взаимодействующих фаз по сечению насадки (и аппарата). Кроме того, в местах соединения пластин между собой образуются застойные зоны. Это снижает эффективность насадки и ограничивает область применения подобных насадок аппаратами, имеющими не более 1,2 м в диаметре.
Известна также насадка для тепломассообменных аппаратов, выполненная в виде блоков, собранных из просечно-вытяжных гофрированных металлических листов имеющих вертикальное рабочее положение. На поверхности гофр каждого листа пакетов выполнены окнами с козырьками, см., например, патент ГДР № 0154153, В 01Д 3/22, 03.03.82г.
Кроме того, известна регулярная насадка, включающая блоки с вертикально расположенными гофрированными листами, выполненными из просечно-вытяжных металлических листов, см. пат. Германии № 284342, В 01Д 3/14 от 17.11.1988г.
Недостатками этих насадок является сравнительно низкая эффективность массопередачи.
МКИ  ВО1Д 3/26
.  сечно-вытяжных листов (с просечками в виде удлиненны ромбов) с дистанцирующими выступами,
выполненными в виде незамкнутых поверхностей с отверстиями, в нижней части выступов, см. ТУ 3611-001-26679809-96 от 01.01.97г.; зарегистрированные в ГОССТАНДАРТЕ Росси 23.12.1996г. и внесено в Реестр за№ 200/013843.
Недостатком прототипа является неравномерное (по поперечному сечению) колонны распределение как жидкой, так и паровой (газовой) фазы, что обусловлено следующими причинами.
Ьмежные вертикальные листы соприкасаются друг с другом точечно, в местах их соприкосновения с выступами дистанционных элементов, имеющих выпуклые поверхности второго порядка. Вследствие этого, переток жидкости с одного листа на другой затруднен и, следовательно, затруднено равномерное распределение жидкой пленки между листами, что существенно снижает эффективность массообмен. Кроме того, при изготовлении металлических просечно-вытяжных листов, из которых состоит блок, последние подвергаются вытяжке, при которой перемычки между просечками приобретают однонаправленный изгиб. При работе, изогнутые перемычки между просечками каждого листа блока насадки являются направляющими элементами для газовой (паровой) фазы, которые отклоняют струи газа (пара), проходящие сквозь упомянутые просечки преимущественно в одну сторону. Таким образом, в поперечном сечении каждого блока, струи газовой фазы смещаются к одной из его сторон (в соответствии с направлением изгиба перемычек), что также существенно снижает эффективность массообмена.
Технической задачей, на рещение которой направлена полезная модель, является повыщение эффективности массопередачи за счет улучщения распределения газа(пара) по поперечному сечению каждого блока и насадки в целом.
Рещение поставленной задачи обеспечивается за счет того, что в блоке структурированной насадки для тепломассообменных аппаратов, включающим вертикально расположенные гофрированные металлические просечно-вытяжные листы с ромбовидными просечками и направлено изогнутыми перемычками между ними, с горизонтально расположенными рядами дистанционных выступов, выполненных на поверхности гофр, согласно полезной модели, горизонтальные ряды дистанционных выступов расположены на верщинах гофр и выполнены в виде арок, образующие которых являются прямыми линиями параллельными верщинам гофр, при этом выпуклости арок оппозитны по отнощению к верщинам соответствующих им гофр. В предпочтительных вариантах выполнения полезной
2 модели, большие диагонали ромбовидных просечек должны быть ориентированы перпендикулярно
вершинам гофр; вертикальные просечно-вытяжные листы выполнены с горизонтальным гофрированием; дистанционные выступы на смежных гофрах каждого листа блока расположены в шахматном порядке; в каждом ряду дистанционных выступов расстояние между краями дистанционных выступов меньше их длины; дистанционные выступы в смежных листах блока расположены в шахматном порядке по отношению друг к другу; смежные листы в блоке насадки установлены с зеркальной симметрией направления изгиба перемычек меясду ромбовидными просечками; верхние и нижние краевые участки гофрированных просечно-вытяжных листов снабжены распределительными элементами в виде отгибных козырьков, расположенных в смежных листах блока насадки в шахматном порядке.
На фиг. 1 - показано расположение блоков насадки по высоте аппарата.
На фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.
На фиг. 3 изображен блок структурированной насадки, вид спереди.
На фиг. 4 - изображен просечно-вытяжной лист насадки, вид спереди.
На фиг. 5 - изображен блок структурированной насадки, вид сбоку.
На фиг. 6 - фрагмент просечно-вытяисного листа(вид в плане, увеличено).
На фиг. 7. - сечение В-В фиг.6.(Для того, чтобы было видно направление изгиба перемычек,
условно показаны сечения двух смежных листов блока насадки). На фиг. 8 - сечение С-С фиг.4 На фиг. 9 - сечение Е-Е фиг.4 На фиг. 10 вид Д на фиг.5.
Ниже приводится пример возможной реализации устройства, который не ограничивает объем полезной модели.
Блоки 1 структурированной насадки для тепломассообменных аппаратов, состоит из вертикально расположенных гофрированных металлических просечно-вытяжных листов 2 с ромбовидными просечками 3 и направлено изогнутыми перемычками 4между ними. Просечно-вытяжные листы 2 выполнены с горизонтальным гофрированием, см. фиг.4,8. На вершинах 5 гофр 6 горизонтально расположены ряды дистанционных выступов. Дистанционные выступы выполнены в виде открытых с обеих сторон арок 7, образующие которых являются прямыми линиями параллельными вершинам 5 гофр 6, при этом выпуклости арок 7 оппозитно расположены по отношению к вершинам 5 соответствуюших им гофр 6, см. фиг.9.
В предпочтительных вариантах выполнения, большие диагонали ромбовидных просечек 3 ориентированы перпендикулярно вершинам 5 гофр 6. Дистанционные выступы(арки 7) на смежных гофрах каждого листа 2 блока расположены в шахматном порядке, см. фиг.4. В каждом ряду дистанциddiZf di
3
онных выступов (арок 7) расстояние между их краями меньше длины дистанционных выступов. Дистанционные выступы в смежных листах 2 блока 1 расположены в шахматном порядке по отношению друг к другу. Смежные листы 2 в блоке насадки установлены с зеркальной симметрией направления изгиба перемычек 4 между ромбовидными просечками 3, см.фиг.7. Верхние 8 и нижние 9 краевые участки гофрированных просечно-вытяжных листов 2 снабжены распределительными элементами в виде отгибных козырьков 10, расположенных в шахматном порядке, см. фиг.4. В блоках 1 насадки, направления изгиба перемычек 4 между ромбовидными просечками 3 в каждом последующем листе 2 зеркально симметрично по отношению к этому изгибу в предыдущем листе, а дистанционные выступы (арки 7, высота которых определяет расстояние между листами) расположены с одной стороны каждого листа, см. фиг. 5. Зеркальная симметрия изгиба перемычек 4 смежных листов (после их вытяжки) образуется за счет переворота листа на 180° вокруг продольной оси (см.фиг.7), параллельной большим диагоналям ромбов просечек при формировании дистанционных выступов (арок 7). Таким образом, направление изгибов перемычек 4 между ромбовидными просечками 3 смежных листов 2 блоков насадки - поочередно противоположное. Блоки 1 составляются из листов 2, которые жестко соединены между собой посредством крепежных элементов, например, стержневых стяжек 11, см. фиг.5,10.
Насадка для тепломассообменных аппаратов работает следующим образом. Газ (пар) подается в аппарат 12 через соответствующий патрубок 13, а жидкость - сверху через штуцер 14 поступает в распределитель жидкости 15 откуда поступает на насадку, собранную из блоков 1. Паровая(газоБая) фаза, поступающая снизу попадает под нижние краевые участки вертикальных листов 1 с распределительными козырьками 10, чем обеспечивается равномерное перераспределение парового(газового) потока вдоль щелевых каналов, образованных листами 2. В щелевых каналах паровая(газовая) фаза вступает в контакт со стекающей по листам 2 жидкостью в виде пленок и падающих капель, при этом поток пара (газа) турбулизируется на дистанционирующих выступах, которые способствуют перераспределению пара (газа) по поперечному сечению блока насадки. Одновременно часть парового(газового) потока проходит через ромбовидные просечки 3 вертикальных листов 2, при этом пленки жидкости образующиеся на просечках 3 дробятся струями газа(пара) на мелкие капли. Вследствие однонаправленного изгиба перемычек 4 в каждом листе и зеркального направления изгиба этих перемычек в смежных листах 2, струи газа(пара) проходящие сквозь ромбовидные просечки 3 смежных листов меняют направление движения, обеспечивая за счет этого равномерное перераспределение газового(парового) потока по поперечному сечению блока и насадки в целом. На выходе из блока 1, паровой (газовый) поток дополнительно перераспределяется при прохождении им вертикально расположенных (не гофрированных) краевых участков 8 и распределительных элементов 10 листов 2. Далее пар(газ) поступает в вышележащий блок и процесс повторяет
Вследствие выполнения дистанционирующих выступов в виде арок 7, поверхности которых образованы прямыми линиями, контакт между смежными листами блока насадки осуществляется по прямым линиям, что улучщает условия перетекания жидкости с одного листа на другой и существенно улучшает ее перераспределение по объему блока и насадки в целом. Ориентация ромбовидных просечек (больщие диагонали их ромбов расположены перпендикулярно направлению гофр) способствуют удержанию и равномерному распределению пленок жидкости на поверхности листов 2, при этом стекая по перемычкам 4, жидкость собирается в «узлах т.е. в пересечениях перемычек и далее за счет эффекта Коанда стекая по другим перемычкам перераспределяется по поверхности листов 2. Капли жидкости, образующиеся при дроблении (струями пара(газа)) жидкостных пленок осаждаются на гофрированную поверхность листов 2, сливаясь со стекающими жидкостными пленками. Разрывы пленок жидкости при проходе газа(пара) через просеки 4 приводят к образованию новых капель с «обновленной поверхностью, что интенсифицирует тепломассообмен.
Таким образом, наличие между вертикальными гофрированными просечно-вытяжными листами дистанционных выступов в виде открытых с обеих сторон арок, поверхность которых образована прямыми линиями, зеркальная ориентация изгиба перемычек между просечками в смежных просечно-вытяжных листах и ориентация больЕних диагоналей просечек перпендикулярно направлению гофрирования позволяет обеспечить равномерное распределение паровой(газовой) и жидкой фаз по поперечному сечению насадки и турбулизации их потоков, интенсифицируя за счет этого тепломассообмен.
По сравнению с прототипом, предложенная насадка эффективней на 10-15%.