ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С БАРБОТАЖНЫМ КОНТАКТНЫМ УСТРОЙСТВОМ

Предлагаемое техническое решение относится к тепломассообменным процессам в системе жидкость-газ и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов.
Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус и расположенные по высоте тарелки с контактными элементами, каждый из которых содержит завихритель, окруженный цилиндрической обечайкой, и соосно расположенную относительно цилиндрической обечайки сепарационную обечайку, выполненную с прорезями, снабженными направленными во внутрь обечайки пластинами, переливную трубу, размещенную по центру внутри обечаек, при этом цилиндрическая обечайка размещена в сепарационной обечайке на расстоянии друг от друга и снабжена вертикальными пластинами с пазами и фиксирующими элементами, при этом верхняя кромка цилиндрической обечайки расположена на уровне или выше нижней кромки сепарационной обечайки, сепарационная обечайка установлена в пазах вертикальных пластин с возможностью ее фиксации, а нижний срез переливной трубы размещен над завихрителем, ниже кромок обечаек (описание полезной модели к патенту 2122881, РФ, С1, 1997 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая интенсивность массообменных процессов и малое время контакта фаз. Кроме того, при увеличении скорости газа наблюдается значительный капельный унос жидкости газовым потоком, что приводит к снижению производительности.
Известна контактная тарелка массо-теплообменных аппаратов, включающая основание в виде плоского листа с отверстиями, над отверстиями тарелки помещены лопастные вращающиеся завихрители, с целью создания возможности возвратно-поступательного движения завихрителей, они снабжены стойками с пазами, прикрепленными к плоскости тарелки (авт. св. СССР №349402, В01D 3/30, 1972 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малый оборот вращения лопастного завихрителя, который затрагивает только верхнюю часть уровня жидкости, который приводит к невысокая скорость массопереноса на границы раздела фаз жидкости и газа, что снижает производительность массообменного устройства.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является тепломассообменная тарелка, содержащая перфорированное основание, переливное устройство, на основании тарелки на горизонтальной оси установлены струйно-барботажные контактные устройства, представляющие собой радиальные треугольные лопатки, соединенные с осью вращения, лопатки изготовлены из листового материала и имеют две боковые и одну нижнюю стенки (описание полезной модели к патенту 152191, РФ, В01D 3/30, 2015 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая производительность из-за малой скорости вращения радиальных лопаток.
Техническим результатом предлагаемой конструкции является повышение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что тепломассообменная тарелка содержит перфорированное основание, переливное устройство и установленное на основании тарелки барботажное контактное устройство, представляющее собой лопатки, соединенные с осью вращения, отличающаяся тем, что нижняя часть переливного устройства отогнута в сторону контактного устройства, установленного на вертикальной оси, а на свободном конце каждой лопатки сверху установлен пластинчатый упор.
Установка на конце каждой лопатки сверху пластинчатого упора и выполнение переливного устройства с отогнутым нижним концом в сторону контактного устройства, позволяет интенсифицировать процесс вращения лопаток на оси за счет кинетической энергии потока жидкости, выходящего из переливного устройства и попадающего по нормали к поверхности пластинчатого упора, увеличивая тем самым производительность.
Выполнение контактного устройства на вертикальной оси, позволяет барботажному контактному устройству вращаться вокруг нее, тем самым перемешивать слой жидкости, который находится непосредственно на перфорированном основании, что способствует увеличению производительности.
На фиг. 1 представлен общий вид в разрезе предлагаемой конструкции тепломассообменной тарелки с барботажным контактным устройствам представляющей собой лопатки; на фиг. 2 - вид А сверху на лопатки с пластинчатым упором.
Тепломассообменная тарелка состоит из перфорированного основания 1, на ее основании находится вертикальная ось вращения 2. На вертикальной оси 2 установлено барботажное контактное устройство, представляющие собой лопатки 3, которые соединены с осью вращения 2. На свободных концах каждой лопатки 3 сверху жестко закреплены пластинчатые упоры 4. На перфорированном основании 1, находится переливное устройство 5, которое предназначено для стекания жидкости с вышележащей тарелки. Переливное устройство 5 установлены так, чтобы они не препятствовали вращению барботажного контактного устройства. Нижняя часть переливного устройства 5 отогнута к поверхности пластинчатого упора 4.
Тепломассообменная тарелка работает следующим образом.
Жидкость с вышележащей тарелки поступает на перфорированное основание 1, переливается с одной тарелки на другую, за счет переливного устройства 5. Струя жидкости, выходящая из переливного устройства, будет попадать на пластинчатый упор 4, установленные сверху на конце каждой лопатки 3, при этом поток жидкости будет создавать крутящий момент на лопатках 3, закрепленных на вертикальной оси 2 барботажного контактного устройства и приводить их во вращение. Газ, поступающий с нижележащей тарелки, проходит через отверстия перфорированного основания 1, образуя пузырьки, которые участвуют в тепломассообменном процессе с жидкостью, находящейся на тарелке.
При вращении лопатки 3 с жестко соединенными пластинчатыми упорами 4 захватывают жидкость и газ, и начинают интенсивно их перемешивать.
Таким образом, установка лопаток 3 с установленными на них сверху на свободных концах пластинчатыми упорами 4 приводит к повышению эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость, происходит обеспечение равномерного распределения концентрации распределяемых веществ по сечению тарелки, что способствует увеличению скорости тепломассообменных процессов между жидкостью и газом и повышает производительность тарелки.