СИТЧАТО-КЛАПАННАЯ ТАРЕЛКА ТЕПЛОМАССООБМЕННОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к контактным устройствам тарельчатого типа и может быть использована для процессов тепломассообмена в нефтяной, газовой, химической отраслях промышленности.
Известна клапанная тарелка (авторское свидетельство №424574, МПК В01Д, опуб. 25.04.74 г., ОБ №15), содержащая основание с установленными на нем трапециевидными клапанами, при этом клапаны обращены меньшим основанием в сторону сливной перегородки.
Общим признаком известной тарелки с предлагаемой является наличие полотна с установленными на нем клапанами.
Недостатком известного устройства является малоэффективное ускорение движения жидкости на тарелке, что незначительно уменьшает жидкостной градиент и практически не влияет на эффективность тепломассообмена и гидравлическое сопротивление. Это связано с тем, что в силу конструкции известной тарелки составляющая скорости газа, выходящего из-под клапана в сторону течения жидкости, мала, из-за чего не обеспечивается эффективное ускорение жидкости.
6
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является ситчато-клапанная тарелка (свидетельство на полезную модель №10591, МПК В01Д 3/22, 3/30, опуб. 16.08.1999, ОБ №8), состоящая из горизонтального перфорированного полотна, над которым установлены перфорированные клапаны с разновеликими ножками, при этом отверстия клапанов смещены относительно отверстий полотна, а диаметр отверстий клапанов меньше диаметра отверстий полотна тарелки.
Общими признаками известного и предлагаемого устройств являются:
- распределительная и переливная планки;
- приемный и сливной карманы;
- горизонтальное перфорированное полотно;
- установленные на полотне перфорированные клапаны с разновеликими ножками;
- свободное сечение клапанов меньше свободного сечения полотна.
Недостатком известного устройства является плохая работа боковых сегментов полотна тарелки. Это связано с наличием на пристеночных участках контактного полотна тарелки застойных зон, на которых не происходит активного перемешивания жидкости и не происходит вытеснения жидкой фазы с этих участков к сливной планке, что снижает общую эффективность тепломассообмена.
Техническая задача заключается в достижении высокой эффективности тепломассообмена за счет равномерного распределения жидкости на полотне тарелки.
Поставленная задача достигается тем, что в ситчато-клапанной тарелке тепломассообменного аппарата, содержащей распределительную и переливную планки, приемный и сливной карманы и горизонтальное перфорированное полотно, на котором установлены перфорированные клапаны с разновеликими ножками, при этом свободное сечение клапанов меньше свободного сечения полотна, новым является то, что часть клапанов, расположенных вблизи крайних точек распределительной планки, выполнены развернутыми относительно остальных клапанов и ориентированы короткими ножками в центральную часть полотна тарелки.
Кроме этого, на полотне тарелки в области крайних точек распределительной планки между клапанами установлены направляющие пластины.
Выполнение части клапанов, расположенных вблизи крайних точек распределительной планки, развернутыми относительно остальных клапанов и ориентированными короткими ножками в центральную часть полотна тарелки, позволяет равномерно распределить жидкость на тарелке за счет увеличения скорости течения жидкой фазы и ее уровня на боковых сегментах, увеличения градиента концентраций диффундирующих компонентов через создаваемую при барботаже поверхность тепломассообмена, что способствует увеличению эффективности работы тарелки.
Установка направляющих пластин на полотне тарелки также позволяет равномерно распределять поток жидкости по всей площади контактного полотна.
На фиг.1 представлен общий вид ситчато-клапанной тарелки тепло-массообменного аппарата, при максимальной нагрузке по газу (пару), на фиг.2 - вид тарелки сверху.
Ситчато-клапанная тарелка содержит распределительную 1 и переливную 2 планки, приемный 3 и сливной 4 карманы и горизонтальное перфорированное полотно 5. На полотне 5 установлены перфорированные клапаны 6 с разновеликими ножками: длинными ножками 7 и короткими ножками 8. Свободное сечение клапанов 6 меньше свободного сечения полотна 5. Длинные ножки 7 клапанов 6 ориентированы в сторону переливной планки 2, а короткие ножки 8 ориентированы в сторону распределительной планки 1. Полотно 5 с двух сторон примыкает к корпусу 9 тепломассообменного аппарата, образуя между распределительной планкой 1 и корпусом аппарата, с одной стороны, и переливной планкой 2 и корпусом аппарата, с другой стороны, боковые (пристеночные) сегменты 10, на которых также размещены перфорированные клапаны 6. Часть клапанов 11, расположенных вблизи крайних точек распределительной планки 1, развернуты относительно остальных клапанов 6 и ориентированы короткими ножками 8 в центральную часть полотна 5 тарелки. На полотне 5 тарелки в области крайних точек распределительной планки 1 между клапанами 6 и 11 установлены направляющие пластины 12.
Тарелка работает следующим образом. Жидкость из приемного кармана 3 поступает на полотно 5 тарелки. Газ проходит через отверстия в полотне 5, затем проходит через слой жидкости, в результате чего образуется барботажный слой на контактном полотне 5. Затем газ уходит на вышележащую тарелку, а жидкость поступает в сливной карман 4. При этом газ на выходе из-под клапанов 6 ускоряет течение жидкости в сторону переливной планки 2, а клапаны 11, расположенные вблизи крайних точек распределительной планки 1, развернутые относительно остальных клапанов 6 и ориентированные короткими ножками 8 в центральную часть полотна 5 тарелки, ускоряют и направляют часть жидкости в сторону боковых (пристеночных) сегментов 10 контактного полотна 5, за счет чего улучшается работа пристеночных участков контактного полотна и ликвидируются застойные зоны. Направляющие пластины 12 могут быть при этом использованы для дополнительного распределения жидкости по полотну, особенно в случае малых нагрузок по газу, когда кинетическая энергия газа мала для эффективного ускорения и направления жидкости на полотне. Поток жидкости, поступая на полотно 5 тарелки, встречает сопротивление в виде направляющих пластин 12, которые не дают пройти всей жидкости по прямой траектории в сторону переливной планки 2 и направляют часть жидкости в сторону боковых (пристеночных) сегментов 10.