close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 300 419
(13)
C1
(51) МПК
B01J 19/32 (2006.01)
B01D 53/18 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2005132756/15, 25.10.2005
(72) Автор(ы):
Дмитриева Галина Борисовна (RU),
Беренгартен Михаил Георгиевич (RU),
Пушнов Александр Сергеевич (RU),
Поплавский Виктор Юлианович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
25.10.2005
(45) Опубликовано: 10.06.2007 Бюл. № 16
(73) Патентообладатель(и):
Московский государственный университет
инженерной экологии (RU)
2 3 0 0 4 1 9
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к конструкци м
регул рных насадок, которые примен ютс в
процессах ректификации, абсорбции, очистки и
осушки природного газа, а также в качестве
смесителей жидких и газовых потоков, в качестве
разделителей фаз в сепарационных устройствах, в
качестве контактных элементов в конденсаторах
смешени , в качестве оросителей градирен и
может найти применение практически во всех
технологических процессах нефт ной, газовой,
химической и
других смежных
отрасл х
промышленности. Регул рна насадка состоит из
собранных в пакеты гофрированных листов,
установленных вертикально и параллельно с
наклоном гофр соседних листов под углом к
горизонту
в
противоположные
стороны,
соприкасающихс выступающими гофрами друг с
другом и образующих между собой свободные
каналы сложной геометрической формы. Насадка
снабжена проставками, выполненными в виде
блока горизонтально уложенных в р ды
параллельно друг другу объемных элементов,
причем оси симметрии элементов, лежащих в
соседних
по
высоте
р дах,
взаимно
перпендикул рны. Отношение высоты пакета из
гофрированных листов к высоте блока проставки
находитс в пределах 2-5. Обща высота блока
проставок находитс в пределах 1,0-4,0
эквивалентных
диаметров
одного
элемента.
Эквивалентный диаметр каналов пакета из
гофрированных листов и эквивалентный диаметр
элемента блока проставки наход тс в
соотношении 0,4-0,8. Элементы блока проставки
представл ют собой тела вращени , которые
выполнены в виде многозаходных геликоидов,
причем число заходов составл ет 2-4. Элементы
блока проставки уложены в р ды с зазором
относительно друг друга, причем шаг, на
рассто нии которого оси симметрии соседних
элементов располагаютс друг от друга,
составл ет 1,7-2,5 диаметра одного элемента.
Изобретение позвол ет повысить интенсивность
процессов тепло- и массообмена за счет
турбулизации
газовых
потоков
и
перераспределени жидкости. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
2 3 0 0 4 1 9
Адрес дл переписки:
105066, Москва, ул. Стара Басманна , 21/4,
МГУ инженерной экологии, Проректору по
научной работе А.В.Каталымову
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: SU 1681924 A1, 07.10.1991. SU 1212522
A, 23.02.1986. SU 553993 A, 17.05.1977. US
6206349 В1, 27.03.2001. US 6513795 В2,
04.02.2003. US 5523062 A, 04.06.1996. SU
1289536 A1, 15.02.1987. RU 2045333 C1,
10.10.1995.
C 1
C 1
2 3 0 0 4 1 9
2 3 0 0 4 1 9
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 300 419
(13)
C1
(51) Int. Cl.
B01J 19/32 (2006.01)
B01D 53/18 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2005132756/15, 25.10.2005
(72) Inventor(s):
Dmitrieva Galina Borisovna (RU),
Berengarten Mikhail Georgievich (RU),
Pushnov Aleksandr Sergeevich (RU),
Poplavskij Viktor Julianovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 25.10.2005
(45) Date of publication: 10.06.2007 Bull. 16
(73) Proprietor(s):
Moskovskij gosudarstvennyj universitet
inzhenernoj ehkologii (RU)
C 1
2 3 0 0 4 1 9
R U
sheets package and the equivalent diameter of the
component of the block of the spacer are in the
ratio of 0.4-0.8. The components of the block of
the spacer represent the solids of revolution,
which are made in the form of the multiple-thread
helicoids, at that the number of the threads
makes 2-4. The components of the spacer block are
laid in the rows with the clearance to each
other, at that the interval, which separates the
symmetry axes of the adjacent components makes
1.7-2.5 diameters of one component. The invention
allows to raise intensity of the processes of the
heat- and mass-exchange due to turbulization of
the gas streams and redistribution of the liquid.
EFFECT: the invention ensures the increased
intensity of the heat-exchange and mass-exchange
processes due to turbulization of the gas streams
and redistribution of the liquid.
4 cl, 2 dwg
Страница: 3
EN
C 1
(57) Abstract:
FIELD: chemical industry; petroleum industry;
natural
gas
industry;
other
industries;
production of the nozzles used in the processes
of the
natural
gas
rectification, absorption,
purification and dehydration.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to
designs of the regular nozzles, which are used in
the processes of the natural gas rectification,
absorption, purification and dehydration and also
as the mixers of the liquid and gaseous streams
as the separators of the phases in the separation
devices,
as
the
contact
elements
in
the
condensers of mixing, as the sprinklers of the
water cooling towers and may find usage
practically
in
all
production
processes
in
petroleum, gaseous, chemical and other allied
industries. The regular nozzle consists of the
corrugated plates gathered in packages installed
vertically and in parallel with the inclination
of the flutes of the adjacent sheets to the
horizon in the opposite sides, contacting by the
protruding flutes to each other and forming among
themselves the free channels of the complicated
geometrical form. The nozzle is supplied with the
spacers made in the form of the block of the
horizontally laid in the rows in parallel to each
another volumetric components. At that the
symmetry axes of the components laying in the
adjacent
in
height
rows
are
mutually
perpendicular. The ratio of the height of the
package consisting of the corrugated sheets to
the height of the spacer block lays within the
limits of 2-5. The total height of the block of
the spacers lays within the limits of 1.0-4.0
equivalent diameters of one component. The
equivalent diameter of channels of the corrugated
2 3 0 0 4 1 9
(54) REGULAR NOZZLES FOR THE HEAT-EXCHANGE AND MASS-EXCHANGE APPARATUSES
R U
Mail address:
105066, Moskva, ul. Staraja Basmannaja, 21/4,
MGU inzhenernoj ehkologii, Prorektoru po
nauchnoj rabote A.V.Katalymovu
RU 2 300 419 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к конструкци м регул рных насадок, которые примен ютс в
процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также в
качестве смесителей жидких и газовых потоков, в качестве разделителей фаз в
сепарационных устройствах, в качестве контактных элементов в конденсаторах смешени ,
в качестве оросителей градирен, и может найти применение практически во всех
технологических процессах нефт ной, газовой, химической и других смежных отраслей
промышленности.
Известна регул рна насадка фирмы «Глитч» (патент ЕР 0130745 А2, МПК: F28F 25/08,
В01D 53/18, F28С 1/02 от 21.06.84), котора выполнена из вертикально установленных
гофрированных листов, соприкасающихс выступающими гофрами друг с другом. Гофры
соседних соприкасающихс друг с другом листов выполнены по диагонали в
противоположных направлени х. Листы выполнены с отверсти ми или просечками в виде
арок, отогнутых треугольников, пр моугольников или четырехлистников, расположенными
на сторонах гофр.
Известна регул рна насадка фирмы «Зульцер» (патент США №4643853, НКИ: 261-112
от 17.02.87), котора выполнена из вертикально установленных гофрированных листов,
соприкасающихс выступающими гофрами друг с другом. Гофры на каждом из листов
расположены по диагонали и выполнены с отверсти ми или насечками вдоль или поперек
гофр.
Недостатком таких насадок вл етс то, что они недостаточно эффективно
обеспечивают равномерное распределение газовых и жидкостных потоков по поперечному
сечению аппарата.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению вл етс регул рна насадка, которую
содержит тепломассообменный аппарат (авторское свидетельство SU №1681924 A1, В01J
19/30 от 07.10.1991), состо ща из контактных пакетов, собранных из гофрированных
листов, установленных вертикально и параллельно с наклоном гофр соседних листов под
углом к горизонту в противоположные стороны, соприкасающихс выступающими гофрами
друг с другом и образующих между собой свободные каналы сложной геометрической
формы. Контактные пакеты насадки расположены по высоте аппарата с промежутками, в
которых размещены перераспределительные пакеты или проставки, выполненные
аналогично контактным пакетам из гофрированных листов, но имеющие меньшую высоту и
меньший шаг гофрировани листов.
К недостаткам этой конструкции относитс отсутствие перемешивани и турбулизации
газовых и жидкостных потоков внутри контактных и перераспределительных пакетов
насадки и, как следствие, несущественное повышение эффективности тепло- и
массообменных процессов.
Также недостатком известных конструкций насадок вл етс то, что их наибольша тепло- и/или массообменна эффективность про вл етс при проведении определенных
технологических процессов, что ограничивает область их применени .
Задача изобретени :
- повысить интенсивность процессов тепло- и массообмена за счет турбулизации
газовых потоков, поступающих из закрытых каналов пакета из гофрированных листов, с
помощью дополнительной их закрутки и перемешивани в блоке проставки;
- создать дополнительную пленочно-капельную зону контакта фаз, что приведет к
увеличению массообменной эффективности насадки и уменьшению капитальных затрат;
- повысить интенсивность процессов тепло- и массообмена за счет перераспределени и поперечного перемешивани жидкости, поступающей из закрытых каналов пакета из
гофрированных листов, с помощью ее дополнительного перемещени в горизонтальном
направлении в блоке проставки.
Технический результат, который может быть получен при использовании данного
изобретени , заключаетс в достижении турбулизации потоков газа на входе в пакет
регул рной насадки из гофрированных листов, получении дополнительной пленочнокапельной области взаимодействи газовой и жидкой фаз, достижении перемешивани Страница: 4
DE
RU 2 300 419 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
жидкостных потоков в поперечном сечении аппарата перед входом в нижерасположенный
пакет регул рной насадки из гофрированных листов и как следствие в повышении тепло- и
массообменной эффективности известных регул рных насадок массообменных аппаратов
и оросительных устройств градирен, а также в расширении сферы применени насадки.
Указанный технический результат достигаетс тем, что в регул рной насадке дл теплои массообменных аппаратов, состо щей из расположенных с промежутками по высоте
аппарата контактных пакетов, собранных из гофрированных листов, установленных
вертикально и параллельно с наклоном гофр соседних листов под углом к горизонту в
противоположные стороны, соприкасающихс выступающими гофрами друг с другом и
образующих между собой свободные каналы сложной геометрической формы, и
размещенных в промежутках по высоте между контактными пакетами блоков проставок,
согласно изобретению блоки проставок выполнены в виде горизонтально уложенных в
р ды параллельно друг другу объемных элементов, причем оси симметрии элементов,
лежащих в соседних по высоте р дах, взаимно перпендикул рны, а обща высота блока
проставок находитс в пределах 1,0ч4,0 эквивалентных диаметров одного элемента, при
этом отношение высоты пакета из гофрированных листов к высоте блока проставки
находитс в пределах 2ч5.
Эквивалентный диаметр каналов пакета из гофрированных листов и эквивалентный
диаметр элемента блока проставки могут находитьс в соотношении 0,4ч0,8.
Элементы блока проставки могут быть телами вращени , которые выполнены в виде
многозаходных геликоидов, причем число заходов может составл ть 2ч4.
Элементы блока проставки, представл ющие собой многозаходные геликоиды, должны
быть уложены в р ды с зазором относительно друг друга, причем шаг, на рассто нии
которого оси симметрии соседних элементов располагаютс друг от друга, может
составл ть 1,7ч2,5 диаметра одного элемента.
На фиг.1 изображена регул рна насадка, снабженна блоком проставки из объемных
элементов, представл ющих собой четырехзаходные геликоиды; на фиг.2 изображен в
плане блок проставки из четырехзаходных геликоидов (разрез А-А фиг.1).
Регул рна насадка дл тепло- и массообменных аппаратов состоит из контактных
пакетов 1, собранных из гофрированных листов 2, установленных вертикально и
параллельно с наклоном гофр 3 соседних листов под углом (?) к горизонту в
противоположные стороны, соприкасающихс выступающими гофрами 3 друг с другом и
образующих между собой свободные каналы 4 сложной геометрической формы, и
размещенных в промежутках по высоте аппарата 8 между контактными пакетами 1 блоков
проставок 5, которые выполнены в виде горизонтально уложенных в р ды параллельно
друг другу объемных элементов 7, причем оси симметрии 9 элементов 7, лежащих в
соседних по высоте р дах 6, взаимно перпендикул рны, а обща высота блока проставок 5
(h) находитс в пределах 1,0ч4,0 эквивалентных диаметров одного элемента 7, при этом
отношение высоты пакета 1 из гофрированных листов 2 (Н) к высоте блока проставки 5
(h) находитс в пределах 2ч5.
Компоновка регул рной насадки в аппарате 8 выполнена так, что эквивалентный
диаметр каналов 4 пакета 1 из гофрированных листов 2 и эквивалентный диаметр
элемента 7 блока проставки 5 наход тс в соотношении 0,4ч0,8.
Элементы 7 блока проставки 5 выполнены, например, в виде многозаходных геликоидов
10, заходы 11 которых в количестве 2ч4 образуют спиралевидные каналы 12, причем
геликоиды уложены в р ды 6 с шагом (t), составл ющим 1,7ч2,5 диаметра (D) одного
геликоида 10.
Регул рна насадка работает следующим образом. Жидка фаза подаетс на верхний
торец пакета 1, собранного из гофрированных листов 2 и стекает по их поверхности в
виде тонкой пленки, контактиру с восход щими по свободным каналам 4 пакета 1,
образованным взаиморасположением гофрированных листов 2, потоками газа, таким
образом, массообмен между жидкостью и газом происходит в пленочном режиме.
Страница: 5
RU 2 300 419 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Расположение гофр 3 в листах 2 под углом к горизонту обеспечивает рациональное
использование рабочего объема аппарата 8 вследствие увеличенного пути прохождени жидкости и ее эффективного перераспределени в местах соприкосновени гофр 3
соседних листов 2 пакета 1.
Пройд пакет 1 из гофрированных листов 2, жидкость перетекает в блок проставки 5,
выполненный, например, из уложенных в р ды 6 с зазором относительно друг друга
многозаходных геликоидов 10. Жидкость растекаетс по поверхност м ребер 11
многозаходных геликоидов 10 верхнего р да 6 блока проставки 5 в виде пленки,
перемеща сь по сложной траектории, и подвергаетс взаимодействию с восход щими
потоками газа. По мере накоплени жидкости на поверхности ребер 11 геликоида 10 она
срываетс с них в виде капель и попадает на следующий нижележащий р д 6 геликоидов
10, расположенных перпендикул рно геликоидам 10 верхнего р да 6, и на третий р д 6
геликоидов 10, размещенных аналогично геликоидам 10 верхнего р да 6. В результате
достигаетс перемешивание жидкости за счет переориентации ее движени , что
способствует интенсификации тепло- и массообмена.
Газовые потоки попадают в блок проставки 5 из свободных каналов 4
нижерасположенного пакета 1 из гофрированных листов 2, закручиваютс , попада в
спиралевидные каналы 12, образованные ребрами 11 геликоидов 10, и перетекают на
следующий вышележащий р д 6 геликоидов 10. Таким образом обеспечиваетс поперечное перемешивание газа и его турбулизаци , а взаимодействие газа и жидкости в
блоке проставки 5 носит пленочно-капельный характер, что повышает эффективность
тепло- и массообмена между ними. Пройд блок проставки 5, газ распредел етс по
свободным каналам 4 вышерасположенного пакета 1 из гофрированных листов 2, а
жидкость растекаетс по поверхности гофрированных листов 2 пакета 1, расположенного
ниже блока проставки 5.
Размещение проставок между пакетами из гофрированных листов позвол ет:
- повысить интенсивность процессов тепло- и массообмена за счет турбулизации
газовых потоков, поступающих из закрытых каналов расположенного ниже проставки
пакета из гофрированных листов, с помощью дополнительной их закрутки и
перемешивани в блоке проставки;
- создать дополнительную пленочно-капельную зону контакта фаз, что ведет к
увеличению массообменной эффективности насадки и уменьшению капитальных затрат;
- повысить интенсивность процессов тепло- и массообмена за счет перераспределени жидкости, поступающей из закрытых каналов расположенного выше проставки пакета из
гофрированных листов, с помощью ее дополнительного перемещени по поверхности
элементов блока проставки в горизонтальном направлении, что обеспечивает
перемешивание жидкости и ее равномерное распределение по поперечному сечению
аппарата.
Компоновка пакетов и проставок как основных составл ющих регул рной насадки таким
образом, что отношение высоты пакета из гофрированных листов к высоте блока проставки
находитс в пределах 2ч5 обусловлено тем, что дл выполнени проставкой функции
турбулизатора и перераспределител газовых и жидкостных потоков необходимо, чтобы ее
высота была не менее 1/5 высоты пакета из гофрированных листов, с другой стороны,
процессы тепло- и массообмена между фазами протекают в основном внутри пакета на
поверхности гофрированных листов, поэтому высоту пакета из гофрированных листов
целесообразно выполн ть как минимум в 2 раза большей, чем высоту проставки.
Выполнение блока проставки таким образом, что обща высота блока из элементов
находитс в пределах 1,0ч4,0 эквивалентного диаметра одного элемента, т.е. блок
проставки состоит из 1ч4 р дов элементов, причем оси симметрии элементов, лежащих в
соседних по высоте р дах блока проставки, взаимно перпендикул рны, обусловлено тем,
что дл выполнени функции турбулизатора и перераспределител газовых и жидкостных
потоков достаточно одного р да элементов, дл повышени турбулизации можно
увеличить количество р дов, располага каждый последующий р д с поворотом на 90° по
Страница: 6
RU 2 300 419 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
отношению к предыдущему, однако с увеличением количества р дов растет
гидравлическое сопротивление насадки по газу, поэтому полезный эффект от наличи проставки сохран етс при количестве р дов элементов не более 4.
Из соображений соответстви размера каналов в пакете, имеющих сложную
геометрическую форму, с размерами каналов, образованных в блоке проставки
взаиморасположением элементов, насадка должна выполн тьс таким образом, чтобы
эквивалентный диаметр свободных каналов в пакете из гофрированных листов был не
менее 0,2 эквивалентных диаметров элемента блока проставки, дл того чтобы в блоке
проставки придать нужное направление потокам газа, поступающим из свободных каналов
пакета, и турбулизировать их. С другой стороны, эквивалентный диаметр свободных
каналов в пакете из гофрированных листов должен быть не более 0,8 эквивалентных
диаметров элемента блока проставки, поскольку в противном случае эквивалентный
диаметр свободных каналов в проставке может оказатьс меньше эквивалентного
диаметра свободных каналов в пакете из гофрированных листов, тогда проставка
перекроет поток газа и создаст гидрозатвор дл жидкости, что приведет к захлебыванию
аппарата.
Выполнение блока проставки из элементов, представл ющих собой тела вращени ,
которые выполнены в виде многозаходных геликоидов, способствует закручиванию газовых
потоков, поступающих из закрытых каналов расположенного ниже проставки пакета из
гофрированных листов, по спирал м, созданным поверхностью ребер многозаходных
геликоидов, и, тем самым, турбулизации газового потока. Минимальное число заходов
многозаходного геликоида 2, а максимальное ограничено уменьшением площади
свободных каналов дл прохода газа в блоке проставки и составл ет 4.
Расположение элементов, представл ющих собой многозаходные геликоиды, в р ду
блока проставки с зазором относительно друг друга обусловлено необходимостью
создани в блоке проставки свободных каналов дл прохода газа. Размер шага, на
рассто нии которого оси симметрии соседних элементов располагаютс друг от друга,
должен быть не более 2,5 диаметра одного элемента, чтобы потоки газа, поступающие из
свободных каналов нижерасположенного пакета из гофрированных листов, в блоке
проставки прин ли спиралевидное направление, и не менее 1,5 диаметра одного элемента,
чтобы площадь свободных каналов в блоке проставки была достаточной дл интенсивного
беспреп тственного прохождени газа и жидкости.
Предлагаема регул рна насадка позвол ет повысить эффективность тепло- и
массообмена на 15-30% в процессах абсорбции, ректификации, очистки, осушки газов,
охлаждени жидкостей и т.п., проста в изготовлении и может быть получена при
реконструкции известных регул рных насадок, собранных из гофрированных листов,
согласно изобретению путем размещени по высоте между пакетами из гофрированных
листов соответствующих проставок, позвол ющих интенсифицировать процессы тепло- и
массообмена за счет турбулизации газовых потоков и перераспределени потоков
жидкости.
Формула изобретени 1. Регул рна насадка дл тепло- и массообменных аппаратов, состо ща из
расположенных с промежутками по высоте аппарата контактных пакетов, собранных из
гофрированных листов, установленных вертикально и параллельно с наклоном гофр
соседних листов под углом к горизонту в противоположные стороны, соприкасающихс выступающими гофрами друг с другом и образующих между собой свободные каналы
сложной геометрической формы, и размещенных в промежутках по высоте между
контактными пакетами блоков проставок, отличающа с тем, что блоки проставок
выполнены в виде горизонтально уложенных в р ды параллельно друг другу объемных
элементов, причем оси симметрии элементов, лежащих в соседних по высоте р дах,
взаимно перпендикул рны, а обща высота блока проставок находитс в пределах 1,0-4,0
эквивалентных диаметров одного элемента, при этом отношение высоты пакета из
Страница: 7
CL
RU 2 300 419 C1
5
10
гофрированных листов к высоте блока проставки находитс в пределах 2-5.
2. Насадка по п.1, отличающа с тем, что эквивалентный диаметр каналов пакета из
гофрированных листов и эквивалентный диаметр элемента блока проставки наход тс в
соотношении 0,4-0,8.
3. Насадка по п.1, отличающа с тем, что элементы блока проставки представл ют
собой тела вращени , которые выполнены в виде многозаходных геликоидов, причем
число заходов составл ет 2-4.
4. Насадка по п.1 или 3, отличающа с тем, что элементы блока проставки уложены в
р ды с зазором относительно друг друга, причем шаг, на рассто нии которого оси
симметрии соседних элементов располагаютс друг от друга, составл ет 1,7-2,5
диаметров одного элемента.
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 8
RU 2 300 419 C1
Страница: 9
DR
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
234 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа