SU1607906A1 - Regular packing for heat-mass exchange apparatus - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конструкции регул рной насадки и предназначено дл  проведени  тепломассообменных процессов, в частности, дл  утилизации теплоты продуктов сгорани  природного газа на энергетических установках при противоточном действии газа и жидкости. Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности процессов тепломассообмена путем обеспечени  поперечного перемешивани  и распределени  жидкой и газовой фаз по сечению насадки. Насадка содержит параллельно расположенные вертикальные горизонтально гофрированные листы. В вершинах гофров листов выполнены щели, при этом на соседних разнонаправленных гофрах щели расположены в шахматном пор дке, а длина щелей больше ширины перемычек. 3 ил.The invention relates to the design of a regular packing and is intended for carrying out heat and mass transfer processes, in particular, for utilizing the heat of combustion products of natural gas in power plants under the countercurrent effect of gas and liquid. The aim of the invention is to increase the efficiency of heat and mass transfer processes by providing transverse mixing and distribution of the liquid and gas phases over the nozzle section. The nozzle contains parallel horizontal horizontally corrugated sheets. At the tops of the corrugations of the sheets, slots are made, while on the adjacent multidirectional corrugations, the slots are arranged in a checkerboard pattern, and the length of the slots is greater than the width of the lintels. 3 il.

Description

Изобретение относитс  к области устройств дл  проведени  тепломассообменных процессов в услови х контактного проти- воточного взаимодействи  газов и жидкостей , предназначено дл  утилизации теплоты продуктов сгорани  энергетических установок и может примен тьс  дл  проведени  других тепломассообменных процессов: очистки газов от пыли, кондиционировани  воздуха и т. д.The invention relates to the field of devices for carrying out heat and mass transfer processes under conditions of contact opposing interaction of gases and liquids, is intended for utilizing the heat of combustion products of power plants and can be used for carrying out other heat and mass transfer processes: cleaning gases from dust, air conditioning, etc. .

Цель изобретени  - повышение эффективности процесса тепломассообмена путем обеспечени  поперечного перемешивани  и распределени  жидкой и газовой фаз по сечению насадки.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the heat and mass transfer process by providing transverse mixing and distribution of the liquid and gas phases over the nozzle section.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство, регул рна  насадка; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема распределени  жидкости в каналах насадки.FIG. 1 schematically shows the proposed device, a regular nozzle; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3 is a diagram of the distribution of fluid in the nozzle channels.

Регул рна  насадка состоит из гофрированных листов 1, установленных взаимопараллельно с образованием зигзагообразных каналов 2. В вершинах гофров выполнены щели 3, при этом на соседних разнонаправленных гофрах щели расположены в шахматном пор дке, а длина щелей больше ширины перемычек 4.The regular nozzle consists of corrugated sheets 1 installed mutually in parallel with the formation of zigzag channels 2. Slots 3 are made in the tops of the corrugations, while the adjacent multidirectional corrugations are arranged in a checkerboard pattern and the length of the slots is longer than the width of the jumpers 4.

Насадка работает следующим образом.The nozzle works as follows.

Подача газа осуществл етс  снизу, подача жидкости - сверху. Насадка предназначена дл  работы в режиме подвисани  жидкой фазы, характеризующимс  диспергированием жидкости в пространство каналов 2. Жидкость стекает по поверхност м гофрированных листов 1 к верхним кромкам щелей, откуда под действием сил инерции и потока газа срываетс  в виде капель и струй в пространство каналов 2. Возле каждой вершины зигзагообразного канала 2 образуетс  веер жидкой фазы, состо щей из наиболее крупных капель и струй, и вихрь, образующийс  за вершиной по ходу газа. Основна  масса жидкости переноситс  в веере, ограниченном векторами и сПри этом можно определить следующие потоки жидкой фазы:The gas supply is from the bottom, the liquid is from the top. The nozzle is designed to operate in a fluid phase mode, characterized by dispersing the liquid into the space of the channels 2. The liquid flows along the surfaces of the corrugated sheets 1 to the upper edges of the slots, from which, under the action of inertial forces and gas flow, it breaks down in the form of drops and jets into the space of the channels 2. Near each vertex of the zigzag channel 2, a fan of the liquid phase consisting of the largest droplets and jets is formed, and a vortex formed behind the top along the gas. The bulk of the fluid is carried in a fan bounded by vectors and with it, the following flows of the liquid phase can be determined:

1. По направлению вектора а, т. е. на противоположный смежный лист 1, выше щели 3. Вс  жидкость из этого потока срываетс  с1. In the direction of the vector a, i.e., on the opposite adjacent sheet 1, above the slit 3. All liquid from this stream is broken off

(Л(L

О5 О 1O5 O 1

СОWITH

оabout

0505

кромки щели 3 смежного листа 1 и попадает в соседний канал, т. е. участвует в поперечном перемешивании.the edges of the slit 3 of the adjacent sheet 1 and falls into the adjacent channel, i.e., participates in the transverse mixing.

2.По направлению вектора в жидкость переноситс  в соседний канал непосредственно через щель в смежном листе и тоже участвует в поперечном перемешивании.2. In the direction of the vector into the liquid, it is transferred to the adjacent channel directly through the gap in the adjacent sheet and also participates in transverse mixing.

3.По направлению вектора с жидкость переноситс  на противоположный смежный лист 1 в зону, расположенную ниже щели 3. Эта часть жидкости не участвует в поперечном распределении жидкой фазы по сечению насадки, но наличие этой части жидкости необходимо в общем случае дл  осуществлени  противотока.3. In the direction of the vector, the liquid is transferred to the opposite adjacent sheet 1 in the zone located below the slot 3. This part of the liquid does not participate in the transverse distribution of the liquid phase over the nozzle section, but the presence of this part of the liquid is necessary in general for countercurrent flow.

Расположение веера относительно каждой вершины гофра, а также угол его раскрыти  зависит от соотношени  расходов газовой и жидкой фаз.The location of the fan relative to each vertex of the corrugation, as well as its angle of opening, depend on the ratio of the flow rates of the gas and liquid phases.

К основным потокам следует отнести поток жидкости, отсепарированный из вихр , по направлению вектора d.The main flow should include fluid flow, separated from the vortex, in the direction of the vector d.

Сушествует еще один поток - на верхнюю ступень взаимодействи  (брызгоунос), но он не  вл етс  основным в рабочем диапазоне насадки.There is one more flow - to the upper stage of interaction (sprigunos), but it is not the main one in the working range of the nozzle.

Ширина щелей в соответствии с формулой Р(Н+б) 0,45-0,55 определена экспериментально из услови  исключени  перекрыти  капл ми жидкости кромок щелей при малых нагрузках по газовой фазе, а также из соображений целесообразности, поскольку, с одной стороны, при увеличении щелей вырождаетс  их вли ние на nonepe4j ное перемешивание жидкой фазы, с другой стороны, особенно при малых значени х б, увеличение щирины щели приводит к нарушению гидродинамического режима процесса диспергировани  вследствие того, что исчезает сама геометри  зигзагообразного канала , уменьшаетс  и количество активных взаимодействий жидкой и газовой сред в единице высоты насадки, т. е. снижаетс  эффективность насадки.The width of the slots in accordance with the formula Р (Н + б) 0.45-0.55 was determined experimentally from the condition of excluding the liquid edges of the slit edges with small loads on the gas phase, and also from considerations of expediency, since, on the one hand, by increasing the gaps, their influence on the nonepe4j mixing of the liquid phase degenerates; on the other hand, especially at small values of b, increasing the width of the gap leads to disruption of the hydrodynamic mode of the dispersion process due to the fact that the geometry of the zigzag itself disappears the number of active interactions of liquid and gaseous media in a unit of height of the nozzle decreases, i.e. the effectiveness of the nozzle decreases.

Пример. Экспериментально проводилось сравнение гофрированных насадок без выполнени  щелей в вершинах гофр и со щел ми . Эксперименты проведены на трехканаль- ной лабораторной колонке. В качестве парогазовой смеси использовалс  наружный воздух , смешанный с вод ным паром. Образованна  таким образом паровоздущна  смесь подавалась в нижнюю часть колонки. Вода подводилась сверху. Контролировались режимные параметры смеси и воды на входе и выходе, а также расход наружного воздуха и воды на входе. Эксперименты проведены дл  двух типоразмеров насадок, причем насадки с углом гофрировани  90° былаExample. The corrugated nozzles were experimentally compared without gaps in the tops of the corrugations and with the gaps. The experiments were carried out on a three-channel laboratory column. Outside air mixed with water vapor was used as a gas-vapor mixture. The vapor-air mixture thus formed was fed to the bottom of the column. Water was brought from above. Controlled regime parameters of the mixture and water inlet and outlet, as well as the flow of outside air and water inlet. Experiments were carried out for two sizes of nozzles, with nozzles with a corrugation angle of 90 °

ыполнена как со щел ми, так и без них. пыты 1 и 2 проведены дл  насадки высотой 720 мм, рассто ние по горизонтали межу гофрированными поверхност ми мм, ериод гофрировани  2Н 120 м, угол гофрировани  , причем дл  насадки со ще ми ширина щелей составл ет 10 мм. Опыт мм; мм, мм, , мм.It is made with and without cracks. The tests 1 and 2 were carried out for a nozzle with a height of 720 mm, a horizontal distance between the corrugated surfaces of mm, a corrugation period of 2H 120 m, a corrugation angle, and for a nozzle with junction widths of slots was 10 mm. Experience mm; mm, mm, mm

Таким образом, за счет выполнени  щелей в верщинах гофров достигаетс , по сравнению с известной насадкой, повышение эффективности процессов тепломассообмена в режиме диспергировани  жидкой фазы и снижение аэродинамического сопротивлени . Повышение эффективности достигаетс  в результате того, что:Thus, by making gaps in the corrugation vertices, an increase in the efficiency of heat and mass transfer processes in the dispersion mode of the liquid phase and a decrease in aerodynamic drag is achieved, as compared with the known nozzle. Efficiency gains are achieved as a result of:

1.Исключаютс  протечки жидкости на поверхности насадки. В отличие от известной насадки вс  жидкость в режиме диспергировани  переноситс  с верхних кромок щелей в пространство каналов и далее на смежную гофрированную поверхность.1.Excluding fluid leaks on the nozzle surface. In contrast to the known packing, all liquid in the dispersing mode is transferred from the upper edges of the slots into the channel space and then to the adjacent corrugated surface.

2.Осуществл етс  поперечное перемещи- вание газовой, а особенно жидкой фазы, равномерное распределение обеих фаз по сечению насадки, что обеспечивает снижение2. There is a cross-mixing of the gas, and especially the liquid phase, uniform distribution of both phases over the nozzle section, which reduces

требований к начальному распределению жидкости, т. е. по вл етс  возможность упрощени  конструкции распределителей жидкости . Увеличиваетс  длина пути жидкой и газовой фаз. Часть жидкости и газа соверщает перекрестно-противоточное движение. В известной насадке отсутствует поперечное перемешивание.requirements for the initial distribution of the fluid, i.e., it is possible to simplify the design of the fluid distributors. The path length of the liquid and gas phases increases. Part of the liquid and gas performs cross-countercurrent movement. In the known nozzle there is no transverse mixing.

Аэродинамическое сопротивление насадки снижаетс  вследствие того, что: возможно увеличение угла гофрировани  120°The aerodynamic resistance of the nozzle is reduced due to the fact that: an increase in the degree of corrugation of 120 ° is possible.

без нарушени  гидродинамики режима дис- пергировани , т. е. снижаетс  сопротивление сухой насадки; происходит равномерное распределение жидкости по сечению насадки. Особенно это сказываетс  при неравномерном орошении.without disrupting the hydrodynamics of the dispersion mode, i.e., the resistance of the dry nozzle is reduced; there is a uniform distribution of fluid over the nozzle section. This is especially true with uneven irrigation.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Регул рна  насадка дл  тепломассооб- менных аппаратов, содержаща  параллельно расположенные вертикальные горизонтальноRegular nozzle for heat and mass transfer apparatus, containing parallel vertical horizontally гофрированные листы, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса тепломассообмена путем обеспечени  поперечного перемешивани  и распределени  жидкой и газовой фаз по сечениюCorrugated sheets, characterized in that, in order to increase the efficiency of the heat and mass transfer process by providing transverse mixing and distribution of the liquid and gas phases over the cross section насадки, вершины гофров листов выполнены с щел ми, при этом на соседних разнонаправленных гофрах щели распол ожены в щахматном пор дке, а длина щелей больше щирины перемычек.the nozzles, the tops of the corrugations of the sheets are made with crevices, while on the adjacent multidirectional corrugations, the slots are arranged in a slaty order, and the length of the slots is longer than the width of the jumpers. }КидкостьLiquidity А -АA-A ИидностьIid Фиг.:5Fig.: 5