КЛАПАННО-СИТЧАТАЯ 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 прямоточная клапанная тарелка (авторское свидетельство №169061, МПК В01Д, опубл. 11.03.65 г., ОБ №6), содержащая основание с установленными на нем клапанами, имеющими две длинные и одну короткую ножки, при этом центр тяжести клапанов смещен в сторону слива жидкости по отношению к оси симметрии отверстия в основании тарелки.
Общим признаком известной тарелки с предлагаемой является наличие полотна с установленными на нем клапанами, имеющими разновеликие ножки.
Недостатком известного устройства является малоэффективное использование площади контактного полотна тарелки, так как участки контактного полотна между клапанами не участвуют в работе тарелки, из-за чего отсутствует развитая поверхность взаимодействия фаз и не обеспечивается их эффективный контакт. Следовательно, общая эффективность тарелки не высока.
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, опубл. 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 малая эффективность работы тарелки. Этот недостаток известной конструкции обусловлен тем, что клапаны тарелки недостаточно эффективно работают (особенно при малых нагрузках по газу, когда по технологическим условиям не требуется высокая производительность по газу), так как на всей площади контактного полотна осуществляется перекрестноточный и частично прямоточный режим взаимодействия, т.е. тарелка работает, как просто ситчатая и не обеспечивается струйно-перекрестное течение газа по причине недостаточной скорости потока газа, поступающего из-под клапана. В связи с этим не образуется развитой поверхности контакта фаз и, следовательно, эффективность работы тарелки невысока.
Техническая задача заключается в увеличении эффективности тепломассообмена.
Поставленная задача достигается тем, что в клапанно-ситчатой 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 свободное сечение участков полотна, находящихся под клапанами, больше свободного сечения участков полотна между клапанами.
Выполнение свободного сечения локальных участков полотна, находящихся под клапанами, больше свободного сечения участков полотна между клапанами позволяет улучшить работу клапанов и обеспечить струйно-перекрестное течение газа, а также увеличить путь газа в объеме жидкости, за счет чего возрастает время контакта фаз и, следовательно, эффективность тепломассообмена.
На фиг.1 представлен общий вид клапанно-ситчатой тарелки, установленной в тепломассообменной колонне при максимальной нагрузке по газу (пару), на фиг.2 - фрагмент полотна тарелки с обозначенными прерывистыми линиями участками полотна, находящимися под клапанами.
Клапанно-ситчатая тарелка тепломассообменного аппарата 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 локальных участков 9 полотна 5, находящихся под клапанами, больше свободного сечения участков 10 полотна 5, находящихся между клапанами, т.е. отверстия 11 участков 9 полотна тарелки, находящиеся под клапанами, расположены более плотно, чем отверстия 12 участков 10 полотна тарелки, находящиеся между клапанами (фиг.2).
Тарелка работает следующим образом. Жидкость из приемного кармана 3 поступает на полотно 5 тарелки. Газ проходит через отверстия 11 и 12 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 за счет того, что свободное сечение локальных участков 9 полотна 5, находящихся под клапанами 6, больше свободного сечения участков 10 полотна 5, находящихся между клапанами 6, под клапаны через отверстия 11 поступает больший объем газа, чем через отверстия 12 участков полотна 10, находящихся между клапанами, в результате чего поток газа, выходящий из отверстий 11 под клапаном, ударяется о нижнюю поверхность клапана и принимает перекрестное движение относительно основного потока газа, движущегося вертикально вверх, и прямоточное движение относительно жидкости на полотне, увеличению барботажного слоя на тарелке, а следовательно, к увеличению эффективности тепломассообмена.