аппарат для проведения процессов тепломассообмена

Формула изобретения

Аппарат для проведения процессов тепломассообмена, содержащий корпус с размещенным в нем вращающимся ротором, снабженным радиально расположенными диффузорами, отличающийся тем, что ротор расположен свободно вращающимся в корпусе аппарата, выходной патрубок которого имеет коноидальную форму, ротор состоит из внешнего корпуса и периферийной части, причем внутри корпуса расположен жестко связанный с ним осесимметричный круговой канал с перегородками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам и может быть использовано в энергетической и смежных с ней отраслях промышленности.

Известен теплообменник, содержащий установленный с возможностью вращения смеситель с соосно расположенным один в другом на его входном торце патрубками [А.С. СССР №1038785, F 28 С 3/06, опубл. 30.08.83, БИ №32].

Недостатком известного аппарата является, с одной стороны, низкая интенсивность процесса, обусловленная неравномерностью контакта фаз, с другой - производительность аппарата, ограниченная предельными скоростями потоков.

Наиболее близким предлагаемому техническому решению является аппарат для проведения процессов тепломассообмена, например, между газом и жидкостью или несмешивающимися жидкостями, содержащий корпус с размещенным в нем вращающимся контактным элементом, выполненным в виде колеса, состоящего из концентрических частей и снабженного радиально расположенными диффузорами [А.С. СССР №176562, В 01 d, опубл. 17.11.65, БИ №23].

Недостатком известного аппарата является невысокая эффективность процесса тепломассообмена вследствие непродолжительности контакта фаз, а также ограничение производительности, обусловленное низкой пропускной способностью аппарата.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса тепломассообмена и производительности аппарата за счет увеличения коэффициента инжекции.

Поставленная задача решается разработкой аппарата для проведения процессов тепломассообмена, например, между газом и жидкостью или несмешивающимися жидкостями, содержащего корпус, выходной патрубок которого имеет коноидальную форму. Внутри корпуса аппарата расположен свободно вращающийся в нем ротор, снабженный радиально расположенными диффузорами, который состоит из внешнего корпуса и периферийной части, причем внутри внешнего корпуса расположен жестко связанный с ним осесимметричный круговой канал с перегородками.

Предлагаемый аппарат схематично представлен на фиг.1, на фиг.2 - разрез аппарата на фиг.1.

Аппарат содержит корпус 1, выходной патрубок 2 которого имеет коноидальную форму. Внутри корпуса аппарата расположен свободно вращающийся ротор 3, состоящий из внешнего корпуса 4 и периферийной части 5.

Внутри корпуса 4 расположен жестко связанный с ним осесимметричный круговой канал 6 с перегородками 7, используемыми для снижения эффекта проскальзывания инжектирующей жидкости внутри канала 6. Выходное сечение канала выполнено в виде призматических насадок 8, размещенных непрерывным рядом по окружности средней линии осесимметричного кругового канала 6.

Между внутренними стенками корпуса 4 и внешними стенками осесимметричного кругового канала 6 расположена камера 9, в объеме которой установлены перегородки 10. Подача инжектирующей жидкости в объем осесимметричного кругового канала 6 осуществляется через питающие окна 11 трубы 12, являющейся одновременно и приводным полым валом ротора 3. Подачу инжектируемого пара в камеру 9 осуществляют через штуцера 13 карманов 14. Герметичность рабочих камер обеспечивается сочетанием лабиринтных и сальниковых уплотнений.

Тепломассообменный аппарат работает следующим образом. После включения привода при помощи клиноременной передачи осуществляется вращение вала и связанного с ним ротора 3. Одновременно в полый вал 12 подается вода, а в штуцеры 13 карманов 14 - пар. Под действием центробежного статического давления высоконапорная инжектирующая жидкость через питающие окна 11 подается во вращающийся осесимметричный кольцевой канал 6, захватывается перегородками 7 и с большой скоростью выбрасывается из призматических насадок 8 в объем внешнего корпуса 4 ротора 3 и далее попадает в периферийную часть 5. Под действием разряжения, создаваемого высоконапорной инжектирующей жидкостью, и центробежного давления, сообщаемого перегородками 7, в камеру 9 поступает инжектируемый поток-пар, который далее устремляется в периферийную часть 5 - зону интенсивного турбулентного смешения, где за счет развитой поверхности контакта фаз обеспечивается более глубокое использование энтальпии инжектируемого потока, что в конечном счете способствует интенсификации процесса тепломассообмена.

Далее двухфазный поток (вода и несконденсировавшийся пар) выбрасывается из периферийной части в корпус 1, являющийся сборником парожидкостного потока. При этом размеры корпуса 1 по линии тока с ростом угла охвата свободно вращающегося ротора 3 необходимо увеличивать, так как постоянно растет объем сконденсированного пара по проточной части корпуса аппарата.

Частицы парожидкостного потока при выходе из свободно вращающегося ротора 3 будут описывать сложные линии тока, которые определяют как конфигурацию корпуса 1, так и в конечном счете эффективность процесса тепломассообмена в аппарате и его высокую производительность за счет увеличения коэффициента инжекции.

По мере движения парожидкостного потока в проточной части корпуса непрерывно происходит конденсация пара в жидкость, завершающаяся в выходном патрубке 2. Кинетическая энергия среды в корпусе 1 преобразуется в потенциальную - давления, формирование которого в корпусе 1 завершается в присоединенном коноидальном выходном патрубке 2 относительно параметров в трубопроводе.