пленочный распределитель жидкости

Формула изобретения

1. Пленочный распределитель жидкости для пластинчатых пленочных и тепломассообменных аппаратов, содержащий подающий трубопровод, распределительный коллектор и распределительные желоба с выполненными в их боковой стенке отверстиями, отличающийся тем, что распределительный коллектор сообщен с каждым из распределительных желобов посредством сменных сливных патрубков, выходной нижний участок которых размещен в распределительных желобах и снабжен расположенной вдоль каждого желоба выравнивающей пластиной, образующей с боковыми стенками распределительных желобов щелевидные каналы, в каждой боковой стенке распределительных желобов выполнено по одному ряду отверстий, расположенному выше выравнивающей пластины, в поперечном сечении распределительные желоба выполнены Х-образной формы с формированием в нижней части распределительных желобов двух сливных лотков, с наружной стороны вдоль боковых стенок распределительных желобов с зазором расположены отражательные пластины, причем верхний край отражательной пластины расположен выше отверстий в боковой стенке распределительных желобов, а нижний край отражательных пластин образует щелевое отверстие со сливными лотками, при этом нижний край сливных лотков установлен на верхнем слое насадки аппарата.

2. Пленочный распределитель жидкости по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между отверстиями в боковой стенке распределительных желобов составляет от 1 до 3 диаметров этих отверстий, ширина зазора между отражательной пластиной и боковой стенкой распределительного желоба составляет от 1,2 до 0,5 диаметра отверстия в боковой стенке распределительного желоба, а угол между боковыми стенками распределительных желобов составляет от 120 до 45^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкциям устройств для распределения жидкости в пластинчатых пленочных аппаратах со свободно стекающей пленкой и в тепломассообменных аппаратах.

Известен распределитель жидкости для абсорбционной колонны, содержащий подающий трубопровод и распределительный коллектор со сливными патрубками (см. патент RU 2146553, В 01 D 53/18, 20.03.2000).

Данный распределитель жидкости позволяет подавать жидкую среду практически равномерно над всей поверхностью насадки в абсорбционной колонне. Однако не представляется возможность значительно развить поверхность подаваемой из распределителя жидкой среды путем формирования в распределителе жидкости тонкопленочной структуры, что в ряде случаев снижает эффективность процессов тепломассообмена.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пленочный распределитель жидкости для пластинчатых пленочных и тепломассообменных аппаратов, содержащий подающий трубопровод, распределительный коллектор и распределительные желоба с выполненными в их боковой стенке отверстиями (см. RU 2175572, В 01 D 53/18, 10.11.2001).

Данный распределитель жидкости позволяет создавать тонкопленочную структуру течения жидкой среды. Однако ширина плоского пленочного потока недостаточна. Кроме того, имеет место свертывание потока в капельную структуру при стекании жидкой среды с распределительных органов. В результате нет возможности перенести тонкопленочный режим течения жидкой среды непосредственно с пленочного распределителя жидкости на насадку аппарата, в котором используется данный распределитель жидкости, например, на регулярную структуру абсорбционной колонны. Как следствие, это может привести к снижению эффективности работы аппарата, в котором используется данный распределитель жидкости.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности работы аппаратов, в которых используется описываемый в изобретении пленочный распределитель жидкости за счет создания равномерной плотности орошения по всему периметру насадки, преимущественно плоскопараллельной регулярной насадки.

Указанная задача решается за счет того, что пленочный распределитель жидкости для пластинчатых пленочных и тепломассообменных аппаратов содержит подающий трубопровод, распределительный коллектор и распределительные желоба с выполненными в их боковой стенке отверстиями, при этом распределительный коллектор сообщен с каждым из распределительных желобов посредством сменных сливных патрубков, выходной нижний участок которых размещен в распределительных желобах и снабжен расположенной вдоль каждого желоба выравнивающей пластиной, образующей с боковыми стенками распределительных желобов щелевидные каналы, в каждой боковой стенке распределительных желобов выполнено по одному ряду отверстий, расположенному выше выравнивающей пластины, в поперечном сечении распределительные желоба выполнены Х-образной формы с формированием в нижней части распределительных желобов двух сливных лотков, с наружной стороны вдоль боковых стенок распределительных желобов с зазором расположены отражательные пластины, причем верхний край отражательной пластины расположен выше отверстий в боковой стенке распределительных желобов, а нижний край отражательных пластин образует щелевое отверстие со сливными лотками, при этом нижний край сливных лотков установлен на верхнем слое насадки аппарата.

Кроме того, предпочтительно, чтобы расстояние между отверстиями в боковой стенке распределительных желобов составляло от 1 до 3 диаметров этих отверстий, ширина зазора между отражательной пластиной и боковой стенкой распределительного желоба составляла от 1,2 до 0,5 диаметра отверстия в боковой стенке распределительного желоба, а угол между боковыми стенками распределительных желобов составлял от 120 до 45^o.

В ходе исследований было выявлено, что представляется возможность создать такой пленочный распределитель жидкости, который обеспечивает в процессе распределения жидкой среды создание условий для формирования тонкопленочной структуры течения жидкости на выходе из распределителя с созданием равномерной плотности орошения насадки. Особенно хорошие результаты были получены при использовании пленочного распределителя жидкости в аппаратах с плоскопараллельной регулярной насадкой, например, образованной плоскими перфорированными элементами, в частности сетками. В результате сформированная пленочная структура свободно стекающей жидкой среды без отрыва от поверхности сливных лотков перетекает на поверхность, образованную насадкой. При этом имеющие в этом случае силы адгезии уменьшают возможность разрыва пленочного потока с переходом на режим течения в виде струи. Выполнение распределительных желобов с выравнивающей пластиной позволяет более равномерно распределить жидкость вдоль желобов и, следовательно более равномерно подавать ее к выполненным в боковых стенках желобов отверстиям. В результате жидкая среда равномерно растекается по поверхности отражательных пластин с формированием на сливных лотках непрерывной пленки жидкости, которая свободно стекает непосредственно на насадку. Размещение нижнего края сливных лотков на верхнем слое насадки позволяет жидкости перетекать с одной твердой поверхности (сливных лотков) непосредственно на другую твердую поверхности (насадки), что позволяет сохранить пленочный режим течения жидкости по поверхности насадки. Выполнение распределительного коллектора со сменными сливными патрубками позволяет при необходимости регулировать режим подачи жидкости в распределительные желоба, например, в зависимости от физических свойств жидкости, которую подают из распределителя жидкости. Выполнение распределительных желобов Х-образной формы позволило использовать желоба не только для равномерного распределения жидкости вдоль желоба, но формировать со стороны развитой наружной поверхности желоба пленочную структуру течения жидкости, что в конечном итоге позволило улучшить массогабаритные характеристики описываемого пленочного распределителя жидкости. Наиболее стабильной работы пленочного распределителя жидкости удалось добиться при выполнении расстояния между отверстиями в боковой стенке распределительных желобов, составляющего от 1 до 3 диаметров этих отверстий, ширины зазора между отражательной пластиной и боковой стенкой распределительного желоба, составляющего от 1,2 до 0,5 диаметра отверстия в боковой стенке распределительного желоба и угла между боковыми стенками распределительных желобов, составляющего от 120 до 45^o.

Таким образом достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - создание равномерной плотности орошения по всему периметру насадки.

На фиг. 1 представлен общий вид пленочного распределителя жидкости, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на физ.3 - поперечный разрез распределительного желоба и на фиг.4 - схема формирования свободно стекающей вдоль наружной поверхности распределительного желоба пленки жидкости.

Пленочный распределитель жидкости для пластинчатых пленочных и тепломассообменных аппаратов содержит подающий трубопровод 1, распределительный коллектор 2 и распределительные желоба 4 с выполненными в их боковой стенке отверстиями 9. Распределительный коллектор 2 сообщен с каждым из распределительных желобов 4 посредством сменных сливных патрубков 3, выходной нижний участок которых размещен в распределительных желобах 4 и снабжен расположенной вдоль каждого желоба 4 выравнивающей пластиной 10, образующей с боковыми стенками распределительных желобов 4 щелевидные каналы. В каждой боковой стенке распределительных желобов 4 выполнено по одному ряду отверстий 9, расположенному выше выравнивающей пластины 10. В поперечном сечении распределительные желоба 4 выполнены Х-образной формы с формированием в нижней части распределительных желобов 4 двух сливных лотков 6, с наружной стороны вдоль боковых стенок распределительных желобов 4 с зазором "с" расположены отражательные пластины 5, причем верхний край отражательной пластины 5 расположен выше отверстий 9 в боковой стенке распределительных желобов 4, а нижний край отражательных пластин 5 образует щелевое отверстие со сливными лотками 6. Нижний край сливных лотков 6 установлен на верхнем слое насадки 7 аппарата. В частности желоба 4 могут быть жестко связаны с рамкой 11, которая закрывает торцы желобов 4 и является несущим элементом всей конструкции. При выполнении аппарата с плоскопараллельной регулярной насадкой 7 распределитель жидкости устанавливают таким образом, чтобы верхние ребра насадки 7 вплотную соприкасались с нижними краями сливных лотков 6. Пленочный распределитель жидкости может быть прикреплен к стойкам 8 насадочного блока посредством болтов, при этом в стойках 8 выполнены отверстия 12 под эти болты. Отверстия 12 могут иметь овальную форму для перемещения распределителя жидкости относительно насадочного блока и его более точной установки на насадку 7.

Расстояние "s" между отверстиями 9 в боковой стенке распределительных желобов 4, предпочтительно, составляет от 1 до 3 диаметров этих отверстий 9, ширина зазора "с" между отражательной пластиной 5 и боковой стенкой распределительного желоба 4, предпочтительно, составляет от 1,2 до 0,5 диаметра отверстия 9 в боковой стенке распределительного желоба 4, а угол между боковыми стенками распределительных желобов 4, предпочтительно, составляет от 120 до 45^o.

Орошающая жидкость через подающий трубопровод 1, распределительный коллектор 2 и сменные сливные патрубки 3, установленные на одном уровне, поступает в распределительные желоба 4. Выравнивающие пластины 10 обеспечивают равномерный уровень жидкости по всей длине распределительного желоба 4. Жидкость проходит через щелевидные каналы между пластинами 10 и стенками желобов 4 и вытекает через отверстия 9 в боковых стенках желобов 4. Струи жидкости набегают на отражательные пластины 5 и растекаются по их поверхности, образуя неравномерный плоский поток, который вытекает через выравнивающий поток жидкости зазор на сливные лотки 6. Таким образом, струя жидкости из каждого отверстия 9 в результате двойного преобразования трансформируется из струи в равномерный плоский поток, который стекает со сливных лотков 6 на насадку 7.

Настоящее изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, где требуется организация массообменных процессов, в частности между жидкостью и газо- или парообразной средой.