Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к тепломассообменной и пылеулавливающей технике и может найти применение в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой, металлургической, горнодобывающей, целлюлозно-бумажной промышленностях, преимущественно при осуществлении процессов тепломассообмена и пылеулавливания.
Задача изобретения -повышение эффективности (массообмена, пылеулавливания) аппарата в полупериодном синфазном режиме в целом и теплообмена в трубчатом пучке за счет наличия выступов на внутренней поверхности труб, способствующих формированию синфазного вихревого движения теплоносителя, который разрушает вязкий подслой и в результате чего улучшается теплообмен и интенсифицируется сам процесс.
Поставленная задача решается в аппарате с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания, содержащим корпус, штуцера входа и выхода газа и жидкости, регулярную насадку с шагом расположения труб в вертикальном и радиальном направлениях равном 2диаметрам трубы, в котором, согласно изобретению, трубный пучок имеет рабочие участки труб, выполненные с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности с высотой выступов 0,021-0,0714 диаметра выступов и с шагом расположения выступов 0,715 диаметра выступов.
При выполнении рабочих участков труб трубного пучка с кольцевыми выступами на внутренней поверхности достигаются высокие показатели коэффициентов массообмена и теплопередачи, степени пылеулавливания самого аппарата и значительной интенсификации теплообмена в трубчатом пучке при идентичных режимных параметрах и неизменной материалоемкости аппарата.

Текст

Смотреть все

(51) 01 53/20 (2006.01) 01 47/14 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ выступов на внутренней поверхности труб,способствующих формированию синфазного вихревого движения теплоносителя, который разрушает вязкий подслой и в результате чего улучшается теплообмен и интенсифицируется сам процесс. Поставленная задача решается в аппарате с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания,содержащим корпус, штуцера входа и выхода газа и жидкости,регулярную насадку с шагом расположения труб в вертикальном и радиальном направлениях равном 2 диаметрам трубы, в котором,согласно изобретению, трубный пучок имеет рабочие участки труб, выполненные с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности с высотой выступов 0,021-0,0714 диаметра выступов и с шагом расположения выступов 0,715 диаметра выступов. При выполнении рабочих участков труб трубного пучка с кольцевыми выступами на внутренней поверхности достигаются высокие показатели коэффициентов массообмена и теплопередачи, степени пылеулавливания самого аппарата и значительной интенсификации теплообмена в трубчатом пучке при идентичных режимных параметрах и неизменной материалоемкости аппарата.(72) Волненко Александр Анатольевич Балабеков Оразалы Сатимбекович Сарсенбекулы Дидар Жумадуллаев Даулет Кошкарович Корганбаев Бауржан Ногайбаевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ЮжноКазахстанский государственный университет им. М. Ауэзова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Инновационный патент РК 27719,18.12.2013 г(54) АППАРАТ С НАСАДКОЙ ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕНА И ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ(57) Изобретение относится к тепломассообменной и пылеулавливающей технике и может найти применение в химической, нефтехимической,нефтеперерабатывающей,пищевой,металлургической, горнодобывающей, целлюлознобумажной промышленностях, преимущественно при осуществлении процессов тепломассообмена и пылеулавливания. Задача изобретения - повышение эффективности(массообмена, пылеулавливания) аппарата в полупериодном синфазном режиме в целом и теплообмена в трубчатом пучке за счет наличия Изобретение относится к тепломассообменной и пылеулавливающей технике и может найти применение в химической, нефтехимической,нефтеперерабатывающей,пищевой,металлургической, горнодобывающей, целлюлознобумажной промышленностях, преимущественно при осуществлении процессов тепломассообмена и пылеулавливания. Известна теплообменная труба (А.с. СССР 731265 28 1/42, 1980) с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответстующими им выступами на внутренней поверхности, которая используется в теплообменниках с относительным шагом труб в пучке, превышающим 1,25, и для теплообменников типа труба в трубе с отношением наружного и внутреннего диаметров кольцевого канала более 1,6 при работе их на воде,содержащей минеральные примеси с жесткостью до 20 мг.экв/л, выступы имеют высоту в 1,05-1,25 раза меньшую глубины канавок и размещены с шагом,нижний предел которого составляет 0,4, а верхний 0,5 наружного диаметра трубы. Канавки выполнены с радиусами кривизны, составляющими 0,06-0,07 наружного диаметра трубы. Сопряжения поверхностей канавок с наружной поверхностью трубы выполнены под прямым углом. Интенсификация теплообмена в основном для теплообменников типа труба в трубе достигается за счет вихревого обтекания поверхности трубы,которое препятствует отложению солей, как в канавках, так и на гладких участках трубы, что снижает термическое сопротивление. Этим дополнительно интенсифицируется теплообмен при оптимальном росте гидравлического сопротивления. При использовании труб с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности в трубном пучке кожухотрубчатых теплообменников рост коэффициентов теплоотдачи за счет снижения термического сопротивления эффективно наблюдается только для теплоносителя,движущегося в трубах. Недостатком известной теплообменной трубы при использовании ее в трубном пучке кожухотрубчатых теплообменников является то, что компоновка труб и организация движения внешнего теплоносителя не позволяет достигнуть режима одновременного вихреобразования (синфазного режима). В результате этого значения общего коэффициента теплопередачи в среднем на 30 ниже, чем в случае достижения синфазного режима при внешнем обтекании труб. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является аппарат с насадкой (Инновационный патент РК 27719, кл. В 01 Д 53/20, В 01 Д 47/14,2013) содержащий корпус, штуцера входа и выхода газа и жидкости, регулярную насадку с шагом расположения труб в вертикальном и радиальном направлениях равном 2 диаметрам трубы. Работа аппарата обеспечивает повышение эффективности за счет достижения полупериодного синфазного режима и создания возможности раздельного проведения процессов массообмена и 2 теплообмена, теплообмена и пылеулавливания. При этом процесс теплообмена регулируется. Недостатком известного аппарата является то,что трубный пучок выполнен с гладкими трубами и при движении теплоносителя в трубах, за счет возникновения вязкогоподслоя препятствующего передаче тепла к стенке трубы, ухудшаются условия проведения теплообмена и в результате этого коэффициенты теплоотдачи снижаются. В настоящем изобретении решается задача по разработке конструкции аппарата с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания,обеспечивающая повышение эффективности(массообмена, пылеулавливания) аппарата в полупериодном синфазном режиме в целом и теплообмена в трубчатом пучке за счет наличия выступов на внутренней поверхности труб,способствующих формированию синфазного вихревого движения теплоносителя, который разрушает вязкий подслой и в результате чего улучшается теплообмен и интенсифицируется сам процесс. Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в достижении высоких показателей коэффициентов массообмена и теплопередачи,степени пылеулавливания самого аппарата и значительной интенсификации теплообмена в трубчатом пучке при идентичных режимных параметрах и неизменной материалоемкости аппарата. Поставленная задача решается в аппарате с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания,содержащим корпус, штуцера входа и выхода газа и жидкости,регулярную насадку с шагом расположения труб в вертикальном и радиальном направлениях равном 2 диаметрам трубы, в котором,согласно изобретению, трубный пучок имеет рабочие участки труб, выполненные с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности с высотой выступов 0,021-0,0714 диаметра выступов и с шагом расположения выступов 0,715 диаметра выступов. На фиг.1 изображен общий вид аппарата с насадкой на фиг.2 - разрез А-А корпуса аппарата круглого поперечного сечения на фиг.3 - фрагмент рабочих участков труб, имеющих кольцевые впадины на наружной поверхности и кольцевые выступы на внутренней поверхности. Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания включает корпус 1, штуцеры 2 и 3,соответственно для ввода и вывода газа, ороситель 4 для ввода свежей жидкости и патрубок 5 для слива отработанной жидкости. Трубная насадка состоит из труб 6, выходные концы которых снабжены коллекторами 7. Коллекторы 7 соединены послойно в шахматном порядке штуцерами 8. Для подачи теплоносителя в верхний слой трубного пучка служит патрубок 9, а для его слива патрубок 10. Рабочие участки труб имеют кольцевые впадины 11 на наружной поверхности и соответствующие им выступы 12 на внутренней поверхности. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает,что заявляемое устройство отличается от известного тем, что трубный пучок имеет рабочие участки труб,на наружной поверхности которых выполнены кольцевые впадины, а на внутренней поверхности соответствующие им выступы. Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания работает следующим образом. Газовый поток, поступающий на очистку,подается через штуцер 2. Взаимодействие газа и жидкости, подаваемой через ороситель 4,происходит в противоточном режиме в объеме насадочной зоны, представляющей собой пучок труб 6. Шаги расположения труб обеспечивают достижение режима одновременного вихреобразования(синфазного режима),являющегося наиболее эффективным в плане максимального использования энергии образующихся и взаимодействующих газожидкостных вихрей для создания высокоразвитой межфазной поверхности,а,следовательно, достижения высоких показателей эффективности проводимых процессов. После прохождения контактной зоны газовый поток удаляется из аппарата через штуцер 3, а орошающая жидкость через патрубок 5. Использование пучка труб 6 в качестве контактного устройства позволяет обеспечить регулирование температуры взаимодействующих фаз в зоне контакта путем подвода и отвода тепла. Выполняя рабочие участки труб с кольцевыми канавками на наружной поверхности,и соответствующими им выступами на внутренней поверхности, с высотой выступов 0,021-0,0714 диаметра выступов обеспечивается вихревое движение теплоносителя в трубах, а расположением кольцевых выступов с шагом 0,715 диаметра выступов достигается синфазный режим в работе вихрей. Возросшая мощность вихрей в этом режиме позволяет разрушить вязкий подслой, вследствие чего улучшается теплообмен и интенсифицируется сам процесс. В таблице 1 приведены результаты экспериментальных исследований относительных коэффициентов теплоотдачи гладких труб и труб,имеющих кольцевые выступы в зависимости от числа Рейнольдса. Таблица 1 Результаты экспериментальных исследований относительных коэффициентов теплоотдачи /гл в зависимости от числа Рейнольдсае. Число Рейнольдсае 1000 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Относительные коэффициенты теплоотдачи /гл с высотой выступов 0,021 диаметра выступов 0,0714 диаметра выступов 1,08 1,9 1,9 2,9 2,8 3,9 3,6 4,8 4,4 5,9 5,4 6,8 6,2 7,6 Из таблицы видно, что относительно гладких труб, трубы с кольцевыми выступами имеют более высокие коэффициенты теплоотдачи. С увеличением чисел Рейнольдса значения относительных коэффициентов теплоотдачи растут и этот рост более эффективен для труб, имеющих большую высоту выступов. Преимуществами предложенного технического решения по сравнению с прототипом является достижение более высоких коэффициентов массотеплопередачи,констант скоростей химических реакций за счет интенсификации теплопередачи в трубном пучке с трубами,имеющими кольцевые выступы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания, содержащий корпус, штуцера входа и выхода газа и жидкости, регулярную насадку, изготовленную в виде трубного пучка с шагом расположения труб в вертикальном и радиальном направлениях равном 2 диаметрам трубы, отличающийся тем, что рабочие участки труб выполнены с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности с высотой выступов 0,021-0,0714 диаметра выступов и с шагом расположения выступов 0,715 диаметра выступов.

МПК / Метки

МПК: B01D 53/20, B01D 47/14

Метки: аппарат, тепломассообмена, насадкой, пылеулавливания

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/4-ip30217-apparat-s-nasadkojj-dlya-teplomassoobmena-i-pyleulavlivaniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания</a>

Похожие патенты