КЛАПАННАЯ ТАРЕЛКА С ПЕРФОРИРОВАННЫМИ КЛАПАНАМИ

Полезная модель относится к тарельчатым контактным устройствам для осуществления тепломассообменных процессов и может быть использована в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности реализующих эти процессы разделения смесей.
Известна клапанная тарелка для осуществления контакта пара (газа) и жидкости, включающая карман для приема жидкости, сливную перегородку, основание тарелки с отверстиями и установленными в них пластинчатыми клапанами, ширина крышки которых сужается в направлении к сливной перегородке [Авт.свидетельство N 424574, М. кл. В01D 3/30, В01D 3/18, В01D 53/18]. Сужающаяся в направлении к сливной перегородке (трапециевидная) форма клапанов обеспечивает выход парового потока под углом к общему направлению потока жидкости, чем достигается частичная гидравлическая компенсация прямоточной составляющей скорости парового потока. Вследствие этого при низких и умеренных нагрузках по пару эффективность тарелки существенно выше, чем на прямоточных конструкциях. Недостатком данной конструкции является низкая эффективность массообмена и работы тарелки при низких и повышенных паровых нагрузках. При низких паровых нагрузках наблюдается проблема поднятия крышек клапанов, при повышенных нагрузках эффективность массообмена снижается вследствие возрастания скорости пара (газа).
Помимо этого, при высоких паровых нагрузках, вследствие возрастания скорости пара (газа), с известной клапанной тарелки может происходить унос жидкости на вышележащую тарелку.
Цель полезной модели - повышение эффективности массообмена и работы тарелки при низких и повышенных паровых (газовых) нагрузках за счет применения в качестве материала клапанов перфорированного полотна для тепломассообменных устройств [Патент на полезную модель №120582, заявка №2012109259 от 12.03.2012 г. «ПЕРФОРИРОВАННОЕ ПОЛОТНО ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ УСТРОЙСТВ ШИРОКОГО ДИАПАЗОНА РАБОТЫ»].
Поставленная цель достигается тем, что в качестве материала клапанов применяется перфорированное полотно для тепломассообменных устройств, выполненное в виде листа с щелевыми отверстиями в виде жалюзи. Щелевые жалюзийные отверстия в листе перфорированного полотна толщиной до 1 мм выполнены шириной S, равной 0,2-2,5 мм, с шагом, равным не более толщины листа, с углом наклона α к поверхности полотна, равным 30-60°, длиной L, равной 3-12 мм, отношением длины щели L к ее ширине S до 60, направлением жалюзийных каналов к горизонтальной оси координат под углом β, равным 30-45°, и расстоянием между жалюзийными каналами 1-5 мм. Отогнутые кромки жалюзи, направленные вниз на встречу движению пара (газа), образуют острый угол с плоскостью тарелки, таким образом, жидкая фаза движется по гладкой стороне перфорированных крышек клапанов. Пар (газ) проходя через жалюзийные щели в клапанах, диспергируют жидкость, образуя парожидкостную смесь, за счет чего эффективность массообмена и работы тарелки повышается. В случае низких паровых нагрузок, массообмен между паром (газом) и жидкостью происходит даже при закрытых клапанах, вследствие прохода пара (газа) через жалюзийные отверстия. При повышенных паровых нагрузках, помимо активной диспергации жидкости и образования парожидкостной смеси, происходит снижение скорости пара (газа) за счет увеличения проходного сечения клапанов.
С целью предотвращения уноса жидкости паром (газом) на вышележащую тарелку, а так же для повышения эффективности контакта фаз, за счет создания дополнительной поверхности контакта, на полотне тарелки могут быть установлены отбойники, так же выполненные из перфорированного полотна для тепломассообменных устройств, прямоугольной или трапециевидной формы, с углом наклона от 30 до 60° к основанию тарелки, в сторону противоположную направлению движения жидкости.
На фиг.1 приведен общий вид описываемой тарелки, вид сверху; на фиг.2 тарелка с отбойниками в разрезе; фиг.3 аксонометрическая проекция выполнения плоского клапана; фиг.4 общий вид перфорированного полотна; фиг.5 отбойник прямоугольной формы; фиг.6 отбойник трапециевидной формы.
Предлагаемая клапанная тарелка с перфорированными клапанами (фиг.1) включает карман для приема жидкости 1, сливную перегородку 2, сливной карман 3, основание 4 с отверстиями 5, и установленными в них перфорированными клапанами 6. Клапана 6, прапециевидной формы, сужающиеся от приемного кармана 1 в сторону сливной перегородки 2, располагаются в шахматном порядке.
На фиг.2 изображена тарелка с отбойниками 7 в разрезе, с углом наклона от 30 до 60° к основанию тарелки 4 в сторону противоположную направлению движения жидкости, движущейся от приемного кармана 1 к сливному карману 3.
На фиг.3 изображена аксонометрическая проекция плоского клапана 6, фрагмент основания тарелки 4 с отверстием под клапан 5.
Перфорированное полотно (фиг.4) содержит лист 8 толщиной до 1 мм, щелевые просечные отверстия в виде жалюзи 9 шириной S, равной 0,2-2,5 мм, с шагом, равным не более толщины листа, с углом наклона α к поверхности полотна, равным 30-60°, длиной щели L, равной 3-12 мм, отношением длины L к ее ширине S до 60, щелевых жалюзийных каналов 10, направленных под углом β, равным 30-45°, к горизонтальной оси координат, и расстоянием 11, равным 1-5 мм, между щелевыми жалюзийными каналами 10.
На фиг.5 приведен общий вид отбойника прямоугольной формы 7.
На фиг.6 приведен общий вид отбойника трапециевидной формы 12.
Тарелка работает следующим образом. Жидкость из приемного кармана 1 поступает на основание тарелки 4 и движется по направлению к сливной перегородке 2. Поток пара поступает через отверстия 5 в основании тарелки 4 под перфорированный клапана 6. При низкой паровой нагрузке пар проходит через щелевые просечные отверстия в виде жалюзи 9 в клапане 6 перпендикулярно движению потока жидкости.
При повышенной паровой нагрузке пар поступает в слой жидкости через отверстия 5, поднимая клапан 6 над основанием тарелки 4, а так же через щелевые просечные отверстия в виде жалюзи 9, перпендикулярно движению потока жидкости. Струи пара диспергируют жидкость, образуя парожидкостную смесь, за счет чего эффективность массообмена и работы тарелки повышается.
Установка отбойников 7, 12 из перфорированного полотна на основание тарелки 4 позволяет предотвратить унос жидкости паром (газом) на вышележащую тарелку, а так же повысить эффективность контакта фаз, за счет создания дополнительной поверхности контакта.
Список использованной литературы
1. Авт. свидетельство N 424574, М. кл. B01D 3/30, B01D 3/18, B01D 53/18;
2. Патент на полезную модель №120582, заявка №2012109259/05 от 12.03.2012 г. «ПЕРФОРИРОВАННОЕ ПОЛОТНО ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ УСТРОЙСТВ ШИРОКОГО ДИАПАЗОНА РАБОТЫ»