Контактное устройство для тепломассообменных процессов

Полезная модель предназначена для проведения тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, пищевой промышленности и энергетике.
Аналогом является струйно-пленочное контактное устройство, состоящее из параллельных квадратных сливных стаканов, имеющие вертикальные стенки [патент RU 165690, B01D 3/20, от 27.10.2016]. Сливные стаканы расположены в поперечном и продольном сечениях в шахматном порядке, открыты с верхнего своего конца, а нижний конец снабжен некоторым множеством сливных прорезей для жидкости. Опорами для сливных стаканов являются вертикальные перегородки, установленные параллельно и перекрестно относительно друг друга, проходящие через центр сливных стаканов. Вертикальные перегородки имеют прорези, предназначенные для установки соответствующих сливных стаканов. В днище сливных стаканов выполнены лепестки в виде круговых сегментов отогнутые таким образом, чтобы проходное сечение было направлено на поверхность вертикальных перегородок.
Недостатком аналога является низкая интенсификация перемешивания в стекающей по поверхности вертикальных перегородок пленке жидкости, приводящая к снижению эффективности тепломассообменных процессов.
Прототипом является контактное устройство с пленочным течением жидкости, состоящее из параллельных квадратных сливных стаканов, имеющие вертикальные стенки [патент RU 171022, B01D 3/20, от 17.05.2017]. Сливные стаканы расположены в поперечном и продольном сечениях в шахматном порядке, открыты с верхнего своего конца, а нижний конец снабжен некоторым множеством сливных прорезей для жидкости. Опорами для сливных стаканов являются вертикальные перегородки, установленные параллельно и перекрестно относительно друг друга, проходящие через центр сливных стаканов. Вертикальные перегородки имеют прорези, предназначенные для установки соответствующих сливных стаканов. Кроме того, дополнительно в вертикальных перегородках выполнено множество отверстий. В днище сливных стаканов выполнены лепестки в виде круговых сегментов отогнутые таким образом, чтобы проходное сечение было направлено на поверхность вертикальных перфорированных перегородок.
Недостатком прототипа является относительно невысокая эффективность протекающих тепломассообменных процессов вследствие низких значений удельной поверхности контакта фаз.
Задачей полезной модели является разработка контактного устройства для тепломассообменных аппаратов, в котором устранены недостатки аналога и прототипа.
Техническим результатом является повышение эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость за счет увеличения удельной поверхности контакта фаз.
Технический результат достигается тем, что в контактном устройстве для тепломассообменных аппаратов, которое состоит из параллельных квадратных сливных стаканов, имеющие вертикальные стенки, сливные стаканы расположены в поперечном и продольном сечениях в шахматном порядке, открыты с верхнего своего конца, а нижний конец снабжен некоторым множеством сливных прорезей для жидкости. Опорами для сливных стаканов являются вертикальные перфорированные перегородки, установленные параллельно и перекрестно относительно друг друга, проходящие через центр сливных стаканов. Вертикальные перфорированные перегородки имеют прорези, предназначенные для установки соответствующих сливных стаканов. В днище сливных стаканов выполнены лепестки в виде круговых сегментов отогнутые таким образом, чтобы проходное сечение было направлено на поверхность вертикальных перфорированных перегородок, согласно настоящей полезной модели, вертикальные перфорированные перегородки выполнены гофрированными.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведено контактное устройство для тепломассообменных аппаратов. Цифрами на чертеже обозначены:
1 - сливной стакан,
2 - вертикальные гофрированные перфорированные перегородки,
3 - отогнутые лепестки.
Контактное устройство для тепломассообменных аппаратов состоит из параллельных квадратных сливных стаканов 1, имеющие вертикальные стенки, необходимые для поддержания уровня жидкости внутри них. Опорами для сливных стаканов 1 являются вертикальные гофрированные и перфорированные перегородки 2, имеющие прорези, предназначенные для установки соответствующих сливных стаканов 1. Сливные стаканы 1 открыты с верхнего своего конца, а в днище выполнены отогнутые лепестки 3 в виде круговых сегментов, необходимые для распределения жидкости по поверхности вертикальных гофрированных и перфорированных перегородок 2.
Предлагаемое контактное устройство для тепломассообменных аппаратов работает следующим образом.
Жидкость через множество отогнутых лепестков 3, выполненных в днище сливных стаканов 1, распределяется на расположенные ниже вертикальные гофрированные и перфорированные перегородки 2 с образованием устойчивой пленки. При этом на указанных сливных стаканах поддерживается уровень жидкости за счет их вертикальных стенок. Благодаря шахматному расположению сливных стаканов 1 газ, поступающий снизу, приобретает зигзагообразный характер движения. При этом восходящий поток газа контактирует со стекающей по поверхности вертикальных перфорированных и гофрированных перегородок 2 пленкой жидкости. Далее пленка, соударяясь о слой жидкости, находящейся внутри сливных стаканов 1, создает развитую постоянно обновляющуюся поверхность контакта фаз, которая определяется наличием относительно небольших газовых пузырей в слое жидкости и вылетающими из него каплями.
2
3
Конструктивное решение в виде гофрированного исполнения вертикальных перфорированных перегородок контактного устройства приводит к повышению поверхности пленки жидкости на 32,4…56,8% в зависимости от радиуса кривизны перегородок. Это в свою очередь приводит к росту значений удельной поверхности контакта фаз, например, при ширине сливного стакана равной 60 мм она достигает 125,3…148,3 м/м при учете только стекающей пленки жидкости. Кроме того, гофрирование перегородок приводит к дополнительной интенсификации перемешивания в стекающей пленке жидкости за счет небольшой закрутки газового потока.
Таким образом, увеличение удельной поверхности контакта фаз в предлагаемом устройстве приводит к повышению эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость.