Элемент наполнителя для насадочных колонн

Полезная модель относится к конструкциям насыпных насадок для массообменных аппаратов и может быть использована в очистных сооружениях, в аквариумах, водоемах, в энергетической, химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности при осуществлении тепломассообменных процессов в системах жидкость-пар (газ).
Известен Элемент наполнителя для насадочных колонн (патентный документ RU 177035 U1). Данное устройство в том числе может быть выполнено из различных материалов (полипропилена, металла и т.д.) в форме эллипса, состоит из двух частей, имеет волнообразные ребра и по меньшей мере одно сквозное отверстие. Недостатком данного решения является малый диаметр отверстия, что не позволяет воде свободно циркулировать внутри наполнителя и форма ребер с резкими чередованиями впадин и углублений, способствующая в том числе сцеплению элементов наполнителя друг с другом и образованию застойных зон.
Известен элемент наполнителя для насадочных колонн (патентный документ RU 2656483 С1), представленный в нескольких вариантах, содержит центральную перегородку, делящую элемент на две части, соединенные с перегородкой и расположенные с каждой из ее сторон параллельные ребра. Плоскость каждого из ребер имеет направленные в противоположные стороны чередующиеся выступы и впадины. В перегородке выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие. На перегородке вдоль оси ее симметрии установлена, по меньшей мере, одна перемычка, плоскость которой перпендикулярна плоскости перегородки. Между основными выступами и впадинами каждого из ребер в месте их перепада по высоте и перехода от основного выступа к впадине и наоборот выполнены дополнительные выступы и впадины, образующие вместе с основными выступами и впадинами общую волнистую поверхность. Недостатком данного решения является сглаженность ребер продольными дополнительными выступами и впадинами, что в совокупности с малым размером ребер уменьшает тепломассобмен в системе.
Известно устройство аналогичного назначения (патентный документ (RU 98339 U1) сферической формы, содержащее центральную перегородку в виде круга, делящую элемент на два полусферических участка, соединенные с перегородкой и расположенные с каждой из ее сторон волнообразных ребра переменной ширины, в перегородке выполнено центральное сквозное отверстие, на перегородке вдоль оси ее симметрии установлена перемычка, проходящей через отверстие, в центральных гребнях волнообразных ребер выполнены стержнеобразные элементы. Недостатком данного известного устройства является ненадежность конструкции, возможность деформации элемента, возникновение зацепления ребер элементов наполнения между собой с взаимным проникновением элементов одного в другой и как следствие снижение эффективности и интенсивности процессов тепломассообмена.
Известна Насадка для тепломассообменных сооружений (патентный документ RU 0000199476), выполненная в форме полого шара с круглыми отверстиями в его стенках. Недостатком данного устройства является гладкая форма наполнителя, снижающая объем испарения жидкости.
Известен Гофрированный шар (патентный документ CN 209222146) сферической формы со стержнями, ребрами, сквозным отверстием. Недостатком данного устройства является то, что его ребра носят жесткий кольцевой характер, способствующий сцепке элементом наполнителя между собой и образования застойных зон, а также небольшим сквозным отверстием, препятствующим циркуляции жидкости в наполнителе.
Наиболее близким аналогом заявленного решения является Спиральная случайная набивка (патентный документ №CN206334671). Данное устройство отличается тем, что содержит внешнее кольцо, фиксированную пряжку, внутреннюю спиральную полосу, открывающееся окно, язычок и внешнее кольцо, снабжено внутренним спиральным телом. Недостатком данного изделия является то, что оно целиком представляет собой пересечений гладких спиралевидных форм, что существенно снижает площадь испарения в отличие от решений с выступающими частями - ребрами.
Техническим результатом предложенной полезной модели является устранение указанных недостатков, повышение эффективности и интенсивности процессов тепломассообмена.
Представленный к регистрации «Элемент наполнителя для насадочных колонн» представляет собой единую деталь из полипропилена высокой плотности, имеет сферическую форму, диаметр элемента - 55 мм., содержит центральную перегородку, делящую элемент на две части, соединенные с перегородкой и расположенные с каждой из ее сторон ребра спиралевидной формы шириной 1,4 мм. у центральной перегородки, сужающиеся до 1,3 мм. у стержня, расположенные под углом 24 градуса, имеющие направленные в противоположные стороны чередующиеся выступы и впадины, стержень. В перегородке выполнено сквозное отверстие внешним диаметром от 10 до 50 мм., внутренним диаметром от 5 до 30 мм.
На фигурах 1-2 представлены чертежи полезной модели, где:
1- Перегородка;
2- Ребра спиральные;
3- Стержень;
4- Отверстие центральное.
На фигуре 1 представлен вид Элемента наполнителя для насадочных колонн сверху. Из чертежа видно, что большую часть элемента занимает центральное отверстие (4), что позволяет обеспечить беспряпетственный поток жидкости внутри наполнителя, а спиральные ребра (2), расположенные по обеим сторонам от перегородки (1) под углом в 24 градуса, обеспечивают увеличение площади испарения в сравнении с аналогами, а также благодаря своей форме не позволяют элементам наполнителя сцепляться друг с другом, основная ширина ребер - 1,3 мм. Стержень (3) удерживает конструкцию полезной модели.
На фигуре 2 представлен вид Элемента наполнителя для насадочных колонн сбоку. Чертеж показывает соединение спиральных ребер (2) вокруг перегородки (1), их симметрию и плавный переход по обеим сторонам перегородки. Ширина ребер у перегородки - 1,4 мм.
Градус загиба ребер (24 градуса), их форма и ширина обеспечивает максимальную эффективность испарения жидкости до 530 кв.см, от одного элемента (у аналогов - до 340 кв.см.).
На фигуре 3 представлен чертеж общего вида полезной модели.
При использовании данного элемента наполнителя для насадочных колонн жидкость тонким слоем распределяется по поверхности ребер, что увеличивает площадь испарения. Большое отверстие внутренним диаметром от 5 мм. до 30 мм., внешним диаметром от 10 мм. до 50 мм. увеличивает возможность циркуляции жидкости между слоями элементов наполнителя, а спиралевидная форма ребер не дает зацепляться элементам наполнителя друг за друга, а так же увеличивает площадь испарения. Совокупность данных характеристик обеспечивает повышение эффективности и интенсивности процессов тепломассообмена.
Представленная полезная модель промышленно применима, на фигурах 4-6 показан ее реализованный образец.