×
10.05.2014
216.012.c1ad

РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛО-И МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ С ПЕРИОДИЧЕСКИМ ОРОШЕНИЕМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002515330
Дата охранного документа
10.05.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ(пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности. Насадка состоит из вертикальных параллельных листов, которые с обеих сторон покрыты синтетическим (полимерным) ворсом, длина ворсинок составляет 0,007-0,01 м, расстояние между соседними ворсинками на листе 0,002-0,003 м, диаметр ворсинок 0,001-0,002 м, расстояние между поверхностями листов до 0,02-0,03 м, при этом жидкость на поверхность листов подается сверху периодически так, чтобы на поверхности листа образовались волны. Расстояние между ворсинками на поверхности листа не менее 0,002 м для того, чтобы не происходило слипания ворсинок. Очередная волна смачивает ворсинки, при этом ворсинки покрываются пленкой жидкости, и образуется развитая поверхность контакта между газом и жидкостью. Затем приходит новая волна, которая уносит старую пленку и, в то же время, образует новую пленку на ворсинках. Данная конструкция насадки позволяет обеспечить развитую поверхность контакта фаз и высокую интенсивность массообмена. 3 ил.
Основные результаты: Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов, состоящая из пакета вертикальных параллельных листов, отличающаяся тем, что листы с обеих сторон покрыты синтетическим ворсом, длина ворсинок составляет 0,007-0,01 м, расстояние между соседними ворсинками на листе 0,002-0,003 м, диаметр ворсинок 0,001-0,002 м, расстояние между поверхностями соседних листов в диапазоне 0,02-0,03 м, при этом жидкость на поверхность листов подается из распределительного устройства сверху периодически так, чтобы на поверхности листов образовались волны.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ(пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также может найти применение в технологических процессах химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности.

Уровень техники

В источнике [Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Часть 2, М., Химия, 1995, с.55-56] описана широкоизвестная плоскопараллельная насадка, состоящая из пакета плоских параллельных вертикальных листов, по поверхности которых равномерно распределяется жидкость. Газ движется снизу вверх между листами, взаимодействуя со стекающей по листам пленкой жидкости. Над листами расположено распределительное устройство.

Технический результат заключается в низкой стоимости насадки, простоте изготовления, а также обеспечивается низкое гидравлическое сопротивление насадки.

Общим с предлагаемой конструкцией насадки является наличие вертикальных плоских листов.

Конструкция данной насадки не позволяет в полной мере обеспечить эффективность тепло- и массообменных процессов вследствие низкой поверхности тепло- и массообмена, что приводит к снижению эффективности работы насадки и увеличению габаритных размеров аппарата.

В патенте на полезную модель RU 87103 U1, B01J 19/32 (2006.01) (опубликовано 27.09.2009) «Регулярная насадка для пленочных тепломассообменных аппаратов» описывается конструкция насадки, выполненная из листов, ориентированных вертикально с образованием каналов, каждый из которых имеет в поперечном сечении вид правильного шестиугольника, в трех не соседних углах которого установлены горизонтальные перегородки.

Технический результат заключается в простоте конструкции.

Общим с предлагаемой конструкцией является наличие вертикальных элементов, на стенках которых взаимодействуют газ с жидкостью.

Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.

Наиболее близким прототипом является конструкция насадки, описанной в патенте на полезную модель RU №77406 U1 «Регулярная насадка». Данное контактное устройство для массообменных аппаратов, составляется из рядов вертикально расположенных гофрированных просечно-вытяжных листов.

Общим с предлагаемой конструкцией является наличие регулярных вертикально расположенных элементов.

Технический результат заключается в создании развитой поверхности контакта фаз.

Недостаток состоит в увеличении гидравлического сопротивления.

Задачей изобретения является создание новой высокоэффективной регулярной насадки для проведения тепло- и массообменных процессов.

Технический результат

Технический результат изобретения заключается в:

- повышении эффективности работы насадки и интенсивности процессов тепло- и массообмена,

- снижении гидравлического сопротивления насадки и снижении эксплуатационных затрат на преодоление гидравлического сопротивления,

- уменьшении габаритных размеров аппарата и, как следствие, сокращении капитальных затрат на его изготовление.

Краткое описание чертежей

Перечень фигур

Фиг.1. Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов с периодическим орошением.

Фиг.2. Массообменный аппарат с предлагаемой насадкой.

Фиг.3. Схема движения газа и жидкости по насадке.

В фиг.1 приводится конструкция регулярной насадки для тепло- и массообменных аппаратов с периодическим орошением. На фиг.2 приводится конструкция массообменного аппарата с данной насадкой. На фиг.3 приводится схема движения газа и жидкости по насадке.

Раскрытие изобретения

Устранение указанных недостатков и достижение заявляемого технического результата от реализации регулярной насадки, предназначенной для проведения тепло- и массообмена, состоящей из пакета вертикальных плоских листов, достигают за счет того, что листы с обеих сторон покрыты синтетическим (полимерным) ворсом, длина ворсинок составляет 0,007-0,01 м, расстояние между соседними ворсинками на листе 0,002-0,003 м, диаметр ворсинок 0,001-0,002 м, расстояние между поверхностями соседних листов до 0,02-0,03 м, при этом жидкость на поверхность листов подается сверху из распределительного устройства периодически так, чтобы на поверхности листов образовались волны, то есть обеспечивается периодическое орошение поверхности листов жидкостью. Расстояние между ворсинками составляет не менее 0,002 м для того, чтобы не происходило слипания ворсинок. Очередная волна смачивает ворсинки, при этом ворсинки покрываются пленкой жидкости и образуется развитая поверхность контакта между газом и жидкостью, что способствует интенсификации тепло- и массообмена. Затем приходит новая волна, которая уносит старую пленку и, в то же время, образует новую пленку на ворсинках. Данная конструкция насадки позволяет обеспечить развитую поверхность контакта фаз и высокую интенсивность тепло- и массообмена, повысить эффективность работы насадки, снизить гидравлическое сопротивление насадки и снизить эксплуатационные затраты на преодоление гидравлического сопротивления, уменьшить габаритные размеры аппарата и, как следствие, сократить капитальные затраты на его изготовление.

Сопоставительный анализ прототипа и заявленного изобретения показывает, что общим конструктивным признаком является вертикально установленные регулярные элементы.

Отличительной особенностью заявленного изобретения является то, что вертикальные листы покрыты ворсом.

Сущность предлагаемой регулярной насадки иллюстрируется чертежом (фиг.1). В насадке используются вертикальные плоские листы 1, которые покрыты синтетическим (полимерным) ворсом 2. Длина ворсинок составляет от 0,007 до 0,01 м, расстояние между соседними ворсинками на листе 0,002-0,003 м, диаметр ворсинок 0,001-0,002 м, расстояние между поверхностями листов до 0,02-0,03 м. Жидкость подается с помощью распределительного устройства 4 (фиг.2) сверху на поверхность вертикальных листов с обеих сторон периодически так, чтобы на поверхности листов образовались волны, то есть осуществляется периодическое орошение. Расстояние между ворсинками на поверхности листов не менее 0,002 м, для того, чтобы не происходило слипания ворсинок. Очередная волна смачивает ворсинки, при этом ворсинки покрываются пленкой жидкости и образуется развитая поверхность контакта между газом и жидкостью. Затем приходит новая волна, которая уносит с ворсинок старую пленку и, в то же время, образует новую пленку на ворсинках.

Схема движения потоков газа и жидкости показана на фиг.3. Пленка жидкости стекает сверху вниз по поверхности листов периодически, в виде волн, интенсивно смачивая ворсинки. После прохождения очередной волны на поверхности ворсинок образуется пленка, создающая большую поверхность контакта фаз между газом и жидкостью. Это приводит к увеличению интенсивности процессов тепло- и массообмена и повышению эффективности работы насадки. Что, в свою очередь, приведет к снижению габаритов аппарата и сократить капитальные затраты на его изготовление. Газ поднимается снизу вверх между листами, взаимодействуя с жидкостью на поверхности ворсинок. Данная конструкция насадки позволяет снизить гидравлическое сопротивление насадки и снизить эксплуатационные затраты на преодоление гидравлического сопротивления.

Осуществление изобретения

Предлагаемая регулярная насадка работает следующим образом.

На фиг.2 представлен массообменный аппарат 3 с предложенной насадкой. В нижнюю часть массообменного аппарата подается газ(пар) через распределительное устройство 5. Поток газа(пара) проходит снизу вверх между вертикальными плоскими листами, покрытых синтетическим ворсом, по поверхности которых стекает жидкость (раствор) в виде волн (фиг.2 и 3). Волны образуются в результате периодической подачи жидкости насосом 6 через распределительное устройство 4, то есть обеспечивается периодическое орошение листов. Очередная волна смачивает ворсинки на листах, при этом ворсинки покрываются пленкой жидкости и образуется развитая поверхность контакта между газом и жидкостью. Затем приходит новая волна, которая уносит старую пленку и, в то же время, образует новую пленку на ворсинках. Жидкость (продукт) выходит из аппарата через штуцер в нижней части. Отработавший газ (пар) выход через штуцер в верхней части аппарата.

Смачивание ворсинок обеспечивается силами поверхностного натяжения. Две рядом расположенные ворсинки образуют между собой канал (капилляр), который заполняется водой вследствие капиллярных сил. Такое смачивание капилляров пленкой жидкости обеспечивает увеличение поверхности контакта фаз и повышение эффективности тепло- и массообмена.

В соответствии с формулой Жюрена (Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. - М.: Химия, 1988. - 464 с.) высота перемещения жидкости по капилляру определяется как

где h - высота перемещения жидкости, м; r - радиус канала, равный половине расстояния между ворсинками, м; σ - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м2; ρ - плотность жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2.

Таким образом, как показывает расчет по уравнению Жюрена, при расстоянии между ворсинками 3 мм при температуре T=20°C вода заполнит каналы между ворсинками на 0,0097 м. То есть длина ворсинок в данном случае должна быть 0,0097 м. В случае изменения параметров процесса (температуры, давления, вида среды) физические величины, входящие в уравнение (σ и ρ), также несколько изменятся, что приведет к новой требуемой длине ворсинок. Расчеты показывают, что в рабочих диапазонах температур и давлений, использующихся в технологических режимах, при изменении расстояния между соседними ворсинками в пределах 0,002-0,003 м диапазон изменения требуемой длины ворсинок должен составить 0,007-0,01 м. В противном случае часть поверхности ворсинок может оказаться не смоченной, что приведет к снижению интентивности тепло- и массообмена и эффективности насадки.

Выбор диаметра ворсинок связан с величиной поверхности контакта фаз. При диаметре ворсинок 0,001 м, расстоянии между ворсинками 0,002 м и длине ворсинок 0,01 м, площадь поверхности контакта фаз на 1 м2 пластины составит 3,57 м2. Увеличение диаметра ворсинки приведет к снижению поверхности контакта фаз, что нежелательно. Однако для увеличения устойчивости ворсинки возможно применение ворсинок с диаметром до 0,002 м. Выбор значения диаметра ворсинок также зависит от материала ворсинок. Так, для ворсинок, изготовленных из металла, требуется диаметр 0,001, из полиэтилена - 0,002 м.

Увеличение диаметра ворсинок более 0,002 м приведет к снижению поверхности контакта фаз, и, как следствие, к снижению эффективности тепло- и массообмена. Уменьшение диаметра менее 0,001 мм приведет к снижению устойчивости ворсинки, поскольку ворсинка должна выдерживать не только свой вес, но и вес пленки жидкости. Таким образом, снижение диаметра ворсинки менее 0,001 мм может привести к отклонению ворсинки от горизонтального положения под действием силы тяжести, к нежелательному слипанию ворсинок и, как следствие, к снижению интенсивности тепло- и массообмена. Наиболее оптимальным диапазоном диаметра ворсинок является 0,001-0,002 м, что позволит обеспечить наилучшую эффективность насадки, интенсивность массообмена и, как следствие, уменьшить габаритные размеры аппарата и капитальные затраты на его изготовление.

Расстояние между соседними листами обусловлено длиной ворсинок - при длине ворсинок 0,01 м расстояние между листами должно быть не менее 0,02 м. Для предотвращения перетекания жидкости с ворсинок одного листа на ворсинки другого листа между концами ворсинок соседних листов необходимо обеспечить дополнительный зазор величиной в 0,01 м. Перетекание жидкости с одного листа на другой может привести к неравномерному распределению жидкости по насадке и снижению эффективности тепло- и массообмена.

Наличие зазора между концами ворсинок приведет к снижению гидравлического сопротивления предлагаемой насадки и к снижению эксплуатационных затрат на преодоление гидравлического сопротивления.

Таким образом, необходимое расстояние между пластинами должно составить 0,02-0,03 м.

Таким образом, данная конструкция насадки позволяет обеспечить развитую поверхность контакта фаз и высокую интенсивность тепло- и массообмена, повысить эффективность работы насадки, снизить гидравлическое сопротивление насадки и снизить эксплуатационные затраты на преодоление гидравлического сопротивления, уменьшить габаритные размеров аппарата и, как следствие, сократить капитальные затраты на его изготовление.

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов, состоящая из пакета вертикальных параллельных листов, отличающаяся тем, что листы с обеих сторон покрыты синтетическим ворсом, длина ворсинок составляет 0,007-0,01 м, расстояние между соседними ворсинками на листе 0,002-0,003 м, диаметр ворсинок 0,001-0,002 м, расстояние между поверхностями соседних листов в диапазоне 0,02-0,03 м, при этом жидкость на поверхность листов подается из распределительного устройства сверху периодически так, чтобы на поверхности листов образовались волны.
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛО-И МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ С ПЕРИОДИЧЕСКИМ ОРОШЕНИЕМ
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛО-И МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ С ПЕРИОДИЧЕСКИМ ОРОШЕНИЕМ
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛО-И МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ С ПЕРИОДИЧЕСКИМ ОРОШЕНИЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 11.
10.04.2013
№216.012.3284

Экструзионный способ получения композитных материалов

Изобретение относится к технологии получения конструкционных материалов с особыми механическими свойствами. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение аппаратного оформления процесса, улучшение адгезии компонентов, управление дисперсностью, с широкими возможностями...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478475
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.35dd

Способ смешивания жидких, вязких, сыпучих материалов

Изобретение относится к перемешиванию жидких, вязких, сыпучих материалов и может использоваться в любых отраслях промышленности. Подаваемые на смешивание в приемный резервуар смесителя компоненты истекают самотеком сверху вниз струями из множества штуцеров, равномерно распределенных по всей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479342
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.02.2014
№216.012.9de1

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов из горизонтальных элементов

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506125
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.07.2014
№216.012.e1ce

Устройство для нагревания жесткой воды

Изобретение относится к устройствам для нагрева жесткой воды с помощью электроэнергии. Задачей изобретения является разработка устройства для нагрева жесткой воды, которое позволит снизить или исключить образование накипи, а именно снизить перегрев воды у греющей поверхности. При этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523592
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ec9d

Каскадная тарелка для массообменных газожидкостных процессов

Изобретение относится к массообменным устройствам для адсорбционных, десорбционных и ректификационных колонн. Каскадная тарелка содержит горизонтальные ленты, образующие уклон от стены колонны, расположенные в виде лестницы от стены колонны к противоположной стене с образованием щели между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526381
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.10.2014
№216.013.030c

Цепной каплеотделитель для массообменных колонн

Изобретение относится к устройству, предназначенному для отделения газовой (паровой) фазы от захваченных капель жидкости в колонных массообменных газожидкостных аппаратах. Каплеотделитель для массообменных колонн включает кольца, собранные в цепи. Кольца имеют разный диаметр, при этом кольца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532178
Дата охранного документа: 27.10.2014
20.07.2015
№216.013.6315

Устройство для получения гранул углекислоты

Устройство для получения гранул углекислоты содержит распылитель жидкой углекислоты, цепь, образованную шарнирно соединенными между собой с зазором пластинами, опорные приводные колеса, валки, которые установлены между собой с зазором для прессования снега, транспортируемого цепью, перегородку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556912
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.09.2015
№216.013.7679

Способ получения низкозастывающих термостабильных углеводородных фракций

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа совмещенного получения низкозастывающих термостабильных углеводородных фракций, содержащего контактирование исходного сырья с водородсодержащим газом в присутствии катализаторов при повышенных температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561918
Дата охранного документа: 10.09.2015
13.01.2017
№217.015.807b

Регулярная насадка для тепло- и массообменных процессов

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, таких как ректификация, абсорбция, очистка и осушка природного газа. Регулярная насадка состоит из собранных в пакеты гофрированных листов двух разных видов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602118
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.02.2018
№218.016.1ffc

Кислородсодержащая антидетонационная присадка к автомобильным бензинам

Изобретение раскрывает кислородсодержащую антидетонационную присадку к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, состоящую из метилтретбутилового эфира, при этом присадка дополнительно содержит изобутиловый спирт при следующем соотношении компонентов,%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641286
Дата охранного документа: 17.01.2018
Показаны записи 1-10 из 20.
10.02.2014
№216.012.9de1

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов из горизонтальных элементов

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506125
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.07.2014
№216.012.e1ce

Устройство для нагревания жесткой воды

Изобретение относится к устройствам для нагрева жесткой воды с помощью электроэнергии. Задачей изобретения является разработка устройства для нагрева жесткой воды, которое позволит снизить или исключить образование накипи, а именно снизить перегрев воды у греющей поверхности. При этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523592
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ec9d

Каскадная тарелка для массообменных газожидкостных процессов

Изобретение относится к массообменным устройствам для адсорбционных, десорбционных и ректификационных колонн. Каскадная тарелка содержит горизонтальные ленты, образующие уклон от стены колонны, расположенные в виде лестницы от стены колонны к противоположной стене с образованием щели между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526381
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.10.2014
№216.013.030c

Цепной каплеотделитель для массообменных колонн

Изобретение относится к устройству, предназначенному для отделения газовой (паровой) фазы от захваченных капель жидкости в колонных массообменных газожидкостных аппаратах. Каплеотделитель для массообменных колонн включает кольца, собранные в цепи. Кольца имеют разный диаметр, при этом кольца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532178
Дата охранного документа: 27.10.2014
20.07.2015
№216.013.6315

Устройство для получения гранул углекислоты

Устройство для получения гранул углекислоты содержит распылитель жидкой углекислоты, цепь, образованную шарнирно соединенными между собой с зазором пластинами, опорные приводные колеса, валки, которые установлены между собой с зазором для прессования снега, транспортируемого цепью, перегородку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556912
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.09.2015
№216.013.7679

Способ получения низкозастывающих термостабильных углеводородных фракций

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа совмещенного получения низкозастывающих термостабильных углеводородных фракций, содержащего контактирование исходного сырья с водородсодержащим газом в присутствии катализаторов при повышенных температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561918
Дата охранного документа: 10.09.2015
13.01.2017
№217.015.807b

Регулярная насадка для тепло- и массообменных процессов

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, таких как ректификация, абсорбция, очистка и осушка природного газа. Регулярная насадка состоит из собранных в пакеты гофрированных листов двух разных видов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602118
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.02.2018
№218.016.1ffc

Кислородсодержащая антидетонационная присадка к автомобильным бензинам

Изобретение раскрывает кислородсодержащую антидетонационную присадку к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, состоящую из метилтретбутилового эфира, при этом присадка дополнительно содержит изобутиловый спирт при следующем соотношении компонентов,%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641286
Дата охранного документа: 17.01.2018
04.04.2018
№218.016.355e

Теплообменник типа "труба в трубе" с вращающейся трубой

Изобретение относится к теплообменникам типа «труба в трубе» для проведения теплообменных процессов между теплоносителями с использованием подвижных каналов (вращающихся труб) и может быть использовано в газовой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Теплообменник состоит из двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645861
Дата охранного документа: 28.02.2018
03.03.2019
№219.016.d22e

Присадка к дизельному топливу комплексного действия и способ ее получения

Изобретение раскрывает присадку к дизельным топливам, которая представляет собой продукт нитрования фракции, выделенной из кубового остатка производства бутиловых спиртов (КОБС), полученных методом оксосинтеза, при этом для нитрования использована фракция КОБС, кипящая в пределах 190°С – КК и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680963
Дата охранного документа: 01.03.2019
+ добавить свой РИД