[go: up one dir, main page]

RU2263264C2 - Heat and mass exchange apparatus - Google Patents

Heat and mass exchange apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2263264C2
RU2263264C2 RU2003116025/06A RU2003116025A RU2263264C2 RU 2263264 C2 RU2263264 C2 RU 2263264C2 RU 2003116025/06 A RU2003116025/06 A RU 2003116025/06A RU 2003116025 A RU2003116025 A RU 2003116025A RU 2263264 C2 RU2263264 C2 RU 2263264C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
shelf
steam
housing
condensation
Prior art date
Application number
RU2003116025/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003116025A (en
Inventor
Л.И. Трофимов (RU)
Л.И. Трофимов
В.Л. Подберезный (RU)
В.Л. Подберезный
В.А. Никулин (RU)
В.А. Никулин
П.Р. Курбатов (RU)
П.Р. Курбатов
ницкий Б.И. Смол (RU)
Б.И. Смоляницкий
В.С. Черноскутов (RU)
В.С. Черноскутов
Е.В. Пустынных (RU)
Е.В. Пустынных
О.Г. Жарков (RU)
О.Г. Жарков
Э.С. Фомин (RU)
Э.С. Фомин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром")
Открытое акционерное общество "Сибирско-Уральская алюминиевая компания" (ОАО "СУАЛ")
Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой промышленности" (ОАО "Уралалюминий")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром"), Открытое акционерное общество "Сибирско-Уральская алюминиевая компания" (ОАО "СУАЛ"), Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой промышленности" (ОАО "Уралалюминий") filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром")
Priority to RU2003116025/06A priority Critical patent/RU2263264C2/en
Publication of RU2003116025A publication Critical patent/RU2003116025A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263264C2 publication Critical patent/RU2263264C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

FIELD: direct-contact heat-exchange apparatus.
SUBSTANCE: heat and mass exchange apparatus comprises means for supplying fluid, means for supplying steam, housing separated into the top and bottom chambers with the lateral baffle provided with the hydraulic gate valve, at least one floor fluid distributor that defines the stage of condensation and mounted along the height of the housing so that the steam penetrates through the fluid shield in opposite directions with respect to the adjacent stages of condensation, and vertical passage for steam flow arranged along the housing. The inlet and outlet of the vertical passage is in communication with the bottom and top chambers, respectively. The top section of the chamber is provided with nozzles directed downward and connected with the means for supplying fluid and branch pipe for discharging noncondensing gases. The bottom chamber is provided with at least one shelf fluid distributor mounted under the transverse baffle. The hydraulic gate valve is in communication with the transverse baffle. The means for supplying steam is in communication with the condensation stage corresponding to the shelf fluid distributor and underlying the transverse baffle. According to the first version, the vertical passage is defined by the walls of the housing and walls of the top and bottom chambers. According to the second version, the vertical passage is made of a by-pass pipeline. According to both of the versions, the shelf fluid distributors should be inclined and solid, and the branch pipe for discharging noncondensing gases should be mounted in the bottom section of the top chamber.
EFFECT: expanded functional capabilities.
10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам, в частности к прямоконтактным конденсаторам смешения и подогревателям раствора, и может быть использовано в алюминиевой, химической отраслях промышленности, а также в теплоэнергетике, более конкретно, для оснащения выпарных и автоклавных батарей в алюминиевой промышленности (глиноземном производстве).The invention relates to heat and mass transfer apparatuses, in particular to direct contact mixing capacitors and solution heaters, and can be used in aluminum, chemical industries, as well as in the power industry, more specifically, for equipping evaporator and autoclave batteries in the aluminum industry (alumina production).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является тепломассообменный аппарат (RU 2081697, МПК B 01 J 19/32, B 01 D 3/24, опубликован 06.20.1997), который содержит средство для подачи жидкости, средство для подачи газа (или пара), корпус, разделенный по высоте на камеры поперечной перегородкой, образующей карман со сливным отверстием; по меньшей мере, один полочный распределитель жидкости, выполненный в виде, по меньшей мере, трех наклонных контактных элементов в виде ступенчатого набора пластин, установленных под небольшим углом (8-15°) и образующих таким образом щели. Полочный распределитель жидкости установлен в количестве одного или нескольких по высоте корпуса, каждый из которых образует ступень конденсации. Кроме того, устройство содержит вертикальный подводящий/отводящий канал для движения газа (или пара), расположенный вдоль корпуса, имеющий на противоположных концах окна соответственно для отвода газа (или пара) из нижней камеры и для подвода газа (или пара) в верхнюю камеру. Окна для отвода и повода газа представляют собой вход и выход вертикального канала.The closest in technical essence and the achieved technical result to the claimed invention is a heat and mass transfer apparatus (RU 2081697, IPC B 01 J 19/32, B 01 D 3/24, published 06.20.1997), which contains means for supplying liquid, means for supplying gas (or steam), a housing divided in height into chambers by a transverse partition forming a pocket with a drain hole; at least one shelf liquid distributor, made in the form of at least three inclined contact elements in the form of a stepped set of plates mounted at a small angle (8-15 °) and thus forming gaps. A shelf liquid dispenser is installed in an amount of one or several along the height of the housing, each of which forms a condensation stage. In addition, the device contains a vertical inlet / outlet channel for the movement of gas (or steam) located along the housing, having at the opposite ends of the window, respectively, for the removal of gas (or steam) from the lower chamber and for supplying gas (or steam) to the upper chamber. Windows for venting and discharging gas are the inlet and outlet of a vertical channel.

Поток газа или пара скользит по поверхности потока жидкости и, разрывая указанный поток жидкости, проходит в зазоры между пластинами. Процесс тепломассообмена происходит как на поверхности жидкостного потока, так и в местах прорыва газообразной среды через этот поток.The flow of gas or vapor slides along the surface of the fluid flow and, breaking the specified fluid flow, passes into the gaps between the plates. The process of heat and mass transfer occurs both on the surface of the liquid stream and in places where a gaseous medium breaks through this stream.

Известное устройство имеет недостатки, обусловленные следующим.The known device has disadvantages due to the following.

При принятом размещении распределительных элементов жидкость плавно перетекает по ним, притормаживая на каждой пластине. Следовательно, скорость потока жидкости в данном аппарате невелика и движущийся поток жидкости имеет довольно значительную толщину, обусловливающую небольшую удельную поверхность (на единицу ее объема) и малую интенсивность теплоотвода от поверхности жидкости вглубь потока.With the accepted placement of the distribution elements, the fluid flows smoothly over them, braking on each plate. Consequently, the fluid flow rate in this apparatus is small and the moving fluid flow has a rather significant thickness, which determines a small specific surface (per unit volume) and low heat removal from the liquid surface deep into the flow.

По указанным причинам теплоперенос через наружную поверхность жидкости является незначительным. Прорыв газообразной среды через жидкостный поток большой толщины и проход с большой скоростью по зазорам между пластинами контактного элемента может происходить только при значительных перепадах давления потока газообразной среды. При многократных проходах газообразной среды через поток жидкости и пластины контактных элементов аэродинамическое сопротивление известного аппарата весьма велико, следовательно, для эффективной работы аппарата требуются дополнительные затраты энергии на продвижение газа.For these reasons, heat transfer through the outer surface of the liquid is negligible. The breakthrough of the gaseous medium through a liquid stream of large thickness and the passage with high speed through the gaps between the plates of the contact element can occur only at significant pressure drops of the gaseous medium flow. With multiple passes of a gaseous medium through a fluid stream and a plate of contact elements, the aerodynamic drag of a known apparatus is very high, therefore, for the apparatus to operate efficiently, additional energy is required to propel the gas.

При использовании данного тепломассообменного аппарата в качестве конденсатора большие потери потенциала пара приводят к существенному снижению температуры конденсации пара в каждой ступени и в итоге - к снижению его производительности и интенсивности процесса конденсации пара. Кроме того, большое аэродинамическое сопротивление аппарата делает невозможным его применение для переработки низкопотенциальных газов и паров.When using this heat and mass transfer apparatus as a condenser, large losses of the vapor potential lead to a significant decrease in the steam condensation temperature in each stage and, as a result, to a decrease in its productivity and intensity of the steam condensation process. In addition, the high aerodynamic drag of the apparatus makes it impossible to use it for processing low-grade gases and vapors.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в расширении арсенала существующих тепломассообменных аппаратов.The problem to which the claimed technical solution is directed is to expand the arsenal of existing heat and mass transfer devices.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности работы тепломассообменного аппарата за счет увеличения интенсивности тепломассопереноса, снижения аэродинамического сопротивления газового тракта, а также обеспечения более действенного взаимодействия жидкостной и газообразной фаз.The technical result achieved by using the claimed invention is to increase the efficiency of the heat and mass transfer apparatus by increasing the intensity of heat and mass transfer, reducing the aerodynamic resistance of the gas path, as well as providing more effective interaction of the liquid and gaseous phases.

Поставленная задача решается с помощью заявляемого тепломассообменного аппарата, включающего средство для подвода жидкости, средство для подачи пара, корпус, разделенный по высоте на верхнюю и нижнюю камеры поперечной перегородкой со сливным карманом, по меньшей мере, один полочный распределитель жидкости, каждый образующий ступень конденсации и установленный по высоте корпуса таким образом, что подаваемый пар проникает через завесу жидкости в противоположных направлениях в пределах соседних ступеней конденсации, расположенный вдоль корпуса вертикальный канал для движения пара, вход и выход вертикального канала сообщаются соответственно с нижней камерой и верхней камерой, в котором согласно изобретению в верхней части верхней камеры установлены форсунки, направленные, по меньшей мере, вниз и сообщенные со средством для подвода жидкости, и патрубок отвода неконденсирующихся газов, в нижней камере под поперечной перегородкой установлен, по меньшей мере, один полочный распределитель жидкости, при этом сливной карман поперечной перегородки выполнен в виде гидрозатвора, сообщающегося с полочным распределителем жидкости, находящимся непосредственно под поперечной перегородкой, средство для подачи пара сообщено со ступенью конденсации, соответствующей полочному распределителю жидкости, находящемуся непосредственно под поперечной перегородкой.The problem is solved by using the inventive heat and mass transfer apparatus, including means for supplying liquid, means for supplying steam, a housing divided in height into upper and lower chambers by a transverse partition with a drain pocket, at least one shelf liquid distributor, each forming a condensation stage and installed along the height of the housing so that the supplied steam penetrates through the curtain of liquid in opposite directions within the adjacent condensation stages, located in the l of the housing a vertical channel for the movement of steam, the input and output of the vertical channel are respectively connected with the lower chamber and the upper chamber, in which according to the invention, nozzles are installed in the upper part of the upper chamber, directed at least downward and communicated with means for supplying liquid, and at least one shelf liquid distributor is installed in the lower chamber under the transverse partition in the lower chamber, while the drain pocket of the transverse partition is made in the form of hydraulic locks pa communicating with shelving liquid distributor, located directly under transverse partition, means for supplying steam communicated with the condensation step corresponding Shelving liquid distributor, located directly under transverse partition.

По первому варианту устройства: вертикальный канал образован стенками корпуса и стенками верхней и нижней камер.According to the first embodiment of the device: the vertical channel is formed by the walls of the housing and the walls of the upper and lower chambers.

По второму варианту устройства: вертикальный канал выполнен в виде байпасного трубопровода.According to the second variant of the device: the vertical channel is made in the form of a bypass pipeline.

По обоим вариантам устройства целесообразно устанавливать два полочных распределителя жидкости.For both versions of the device, it is advisable to install two shelf liquid dispensers.

По обоим вариантам устройства целесообразно устанавливать полочные распределители жидкости наклонно.For both versions of the device, it is advisable to install shelf liquid distributors obliquely.

По обоим вариантам устройства предпочтительно полочные распределители жидкости выполнять сплошными.In both versions of the device, it is preferable to perform shelf liquid distributors in solid form.

По обоим вариантам устройства предпочтительно патрубок для отвода неконденсирующихся газов устанавливать в нижней части верхней камеры.For both versions of the device, it is preferable to install a pipe for removing non-condensable gases in the lower part of the upper chamber.

Заявляемые конструкции тепломассообменных аппаратов объединены в одну заявку как варианты, поскольку оба варианта устройства выполняют одну и ту же функцию, решают одну и ту же задачу и у них общий прототип.The inventive designs of heat and mass transfer apparatuses are combined in one application as options, since both versions of the device perform the same function, solve the same problem, and they have a common prototype.

Образование верхней камеры с форсунками дает возможность уравнять и повысить движущую силу процесса конденсации - разность температур пара и жидкости как в нижней, так и в верхней камере. Форсунки, установленные в верхней части верхней камеры тепломассообменного аппарата и направленные, по меньшей мере, вниз, позволяют не только диспергировать поток жидкости, но также, создавая эффект струйного насоса, подсасывают поток пара, поступающего из вертикального канала, что способствует продвижению газообразной среды по аппарату с уменьшением его аэродинамического сопротивления. Повышение разности температур достигается не только осуществлением контакта частично нагретой жидкости с паром в ступени конденсации, соответствующей полочному распределителю жидкости, расположенному непосредственно под перегородкой, но и за счет нагнетательного действия потока капель жидкости, вылетающих из направленных, по меньшей мере, вниз форсунок, повышающего давление пара в нижней части верхней камеры и соответственно температуру его конденсации.The formation of the upper chamber with nozzles makes it possible to equalize and increase the driving force of the condensation process - the difference in temperature of steam and liquid in both the lower and upper chambers. The nozzles installed in the upper part of the upper chamber of the heat and mass transfer apparatus and directed at least downward allow not only to disperse the fluid flow, but also, creating the effect of a jet pump, suck in the steam flow coming from the vertical channel, which contributes to the advancement of the gaseous medium through the apparatus with a decrease in its aerodynamic drag. An increase in the temperature difference is achieved not only by contacting a partially heated liquid with steam in the condensation stage corresponding to a shelf liquid distributor located directly below the partition, but also due to the injection action of a stream of liquid droplets escaping from at least downward directed nozzles that increase the pressure steam in the lower part of the upper chamber and, accordingly, its condensation temperature.

Патрубок для отвода неконденсирующихся газов, установленный в нижней части верхней камеры, обеспечивает быстрый и полный вывод газов из аппарата.A nozzle for the removal of non-condensable gases, mounted in the lower part of the upper chamber, provides quick and complete removal of gases from the apparatus.

Выполнение сливного кармана в виде гидрозатвора надежно предупреждает проскок пара и повышает стабильность работы тепломассообменного аппарата и, следовательно, его эффективность.The implementation of the drain pocket in the form of a hydraulic lock reliably prevents the breakthrough of steam and increases the stability of the heat and mass transfer apparatus and, therefore, its effectiveness.

Устройство в нижней камере может содержать два полочных распределителя жидкости, установленных наклонно.The device in the lower chamber may contain two shelf liquid distributors mounted obliquely.

Выполнение распределительных полок сплошными и установленными наклонно увеличивает скорость стекания жидкости, тем самым уменьшает толщину завесы жидкости и, как следствие, увеличивает удельную поверхность жидкости и интенсивность конденсации пара.The implementation of the distribution shelves solid and installed obliquely increases the rate of liquid runoff, thereby reducing the thickness of the liquid curtain and, as a result, increases the specific surface of the liquid and the intensity of vapor condensation.

По крайней мере, одна распределительная полка, расположенная в нижней камере и образующая ступень конденсации, позволяет получать в каждой из них завесы жидкости, приобретающие при падении в паровом пространстве большую скорость завесы жидкости, которая легко разрывается потоком пара. Это обеспечивает большую удельную поверхность жидкости и высокую интенсивность процесса конденсации пара. Теплоперенос интенсифицируется также за счет удара падающей завесы жидкости о нижерасположенную полку, сопровождающегося дроблением жидкости и обновлением поверхности контакта.At least one distribution shelf located in the lower chamber and forming the condensation stage allows one to obtain liquid curtains in each of them, which, when falling in the vapor space, acquire a high velocity of the liquid curtain, which is easily broken by the steam stream. This provides a large specific surface area of the liquid and a high intensity of the vapor condensation process. Heat transfer is also intensified by the impact of a falling curtain of liquid on a lower shelf, accompanied by crushing of the liquid and updating the contact surface.

Расположение средства для подачи пара, сообщенного со ступенью конденсации, образованной полочным распределителем жидкости, находящимся непосредственно под поперечной перегородкой, позволяет создать прямоточное движение пара с жидкостью, падающей с большой скоростью, обусловливающей уменьшение аэродинамического сопротивления аппарата. Таким образом, прямоточное движение жидкости и пара в пределах верхней и нижней камер способствует движению пара по аппарату, уменьшает сопротивление движению пара и повышает его потенциал при осуществлении процесса конденсации.The location of the means for supplying steam in communication with the condensation stage formed by the shelf liquid distributor, located directly under the transverse partition, allows you to create a straight-through movement of steam with the liquid falling at high speed, causing a decrease in the aerodynamic resistance of the apparatus. Thus, the direct-flow movement of liquid and steam within the upper and lower chambers promotes the movement of steam through the apparatus, reduces the resistance to the movement of steam and increases its potential during the condensation process.

По первому варианту изобретения вертикальный канал, образованный стенками корпуса и стенками верхнего и нижнего отсеков, способствует продвижению пара по аппарату, обеспечивающему повышенную движущую силу процесса конденсации - разность температур пара и жидкости в пределах верхней и нижней камер аппарата.According to the first embodiment of the invention, the vertical channel formed by the walls of the housing and the walls of the upper and lower compartments, promotes the movement of steam through the apparatus, providing an increased driving force of the condensation process - the temperature difference between steam and liquid within the upper and lower chambers of the apparatus.

По второму варианту изобретения выполнение вертикального канала в виде байпасного трубопровода, расположенного вне корпуса, также способствует противоточному движению пара по аппарату, что обеспечивает повышенную движущую силу процесса конденсации - разность температур пара и жидкости в пределах верхней и нижней камер аппарата.According to the second embodiment of the invention, the implementation of a vertical channel in the form of a bypass pipe located outside the housing also contributes to countercurrent movement of steam through the apparatus, which provides an increased driving force of the condensation process — the difference between the temperature of steam and liquid within the upper and lower chambers of the apparatus.

Анализ известных технических решений, касающихся тепломассообменных аппаратов аналогичного назначения, позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение не известно из уровня техники, что свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».Analysis of the known technical solutions regarding heat and mass transfer apparatuses of a similar purpose allows us to conclude that the claimed technical solution is not known from the prior art, which indicates that it meets the criterion of "novelty."

Заявляемая совокупность существенных признаков изобретения, предопределяющая получение указанного технического результата, для специалиста явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень».The claimed combination of essential features of the invention, predetermining the receipt of the specified technical result, for a specialist does not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the proposed invention meets the criterion of "inventive step".

Предпочтительный пример выполнения изобретения по двум вариантам поясняется более подробно с помощью приложенных чертежей тепломассообменного аппарата - конденсатора пара.A preferred embodiment of the invention in two ways is explained in more detail using the attached drawings of a heat and mass transfer apparatus — a steam condenser.

На фиг.1 изображена схема продольного разреза предлагаемого конденсатора пара по первому варианту.Figure 1 shows a diagram of a longitudinal section of the proposed steam condenser according to the first embodiment.

На фиг.2 изображена схема продольного разреза предлагаемого конденсатора пара аппарата по второму варианту.Figure 2 shows a diagram of a longitudinal section of the proposed steam condenser of the apparatus according to the second embodiment.

Конденсатор пара по обоим вариантам изобретения (фиг.1, 2) содержит корпус 1, поперечную конусную перегородку 2 с патрубком 3, образующую верхнюю камеру 4 конденсации и нижнюю камеру 5 конденсации. Форсунки 6 установлены в верхнем днище корпуса 1 (соответствующем верхнему днищу верхней камеры 4 конденсации) вертикально вниз и соединены со средством для подвода воды (на чертеже не показано). В нижней камере 5 конденсации под поперечной перегородкой 2 размещены полочные распределители воды, выполненные в виде сплошной круглой полки 7 и сплошной кольцевой полки 8, образующие две ступени конденсации: первую ступень 9 - между полками 7 и 8 и вторую ступень 10 - между полкой 8 и отбойным конусом 11. При этом поперечная перегородка 2 оснащена гидрозатвором 12, сообщающимся с верхней круглой полкой 7.The steam condenser according to both variants of the invention (FIGS. 1, 2) comprises a housing 1, a transverse conical baffle 2 with a pipe 3, forming an upper condensation chamber 4 and a lower condensation chamber 5. The nozzles 6 are installed in the upper bottom of the housing 1 (corresponding to the upper bottom of the upper condensation chamber 4) vertically downward and connected to a means for supplying water (not shown in the drawing). In the lower condensation chamber 5, under the transverse partition 2, shelf water distributors are arranged in the form of a continuous round shelf 7 and a continuous annular shelf 8, forming two condensation stages: the first stage 9 is between the shelves 7 and 8 and the second stage 10 is between the shelf 8 and fender cone 11. In this case, the transverse partition 2 is equipped with a water lock 12, communicating with the upper round shelf 7.

По первому варианту изобретения (фиг.1) стенки корпуса 1 и стенки верхней камеры 4 конденсации вместе со стенками нижней камеры 5 конденсации в пределах верхней 9 и нижней 10 ступеней конденсации образуют вертикальный кольцевой (цилиндрический) канал 13 для движения газа; вход и выход вертикально канала 13 сообщается соответственно со второй ступенью конденсации 10 нижней камеры 5 конденсации и с верхней камерой 4 конденсации. Средство для подачи пара выполнено в виде патрубка 14, врезанного в боковую стенку корпуса 1 и стенку нижней камеры конденсации 5 напротив верхней ступени конденсации 9.According to the first embodiment of the invention (Fig. 1), the walls of the housing 1 and the walls of the upper condensation chamber 4 together with the walls of the lower condensation chamber 5 within the upper 9 and lower 10 condensation stages form a vertical annular (cylindrical) channel 13 for gas movement; the input and output of the vertical channel 13 is connected respectively with the second stage of condensation 10 of the lower condensation chamber 5 and with the upper condensation chamber 4. Means for supplying steam is made in the form of a pipe 14, cut into the side wall of the housing 1 and the wall of the lower condensation chamber 5 opposite the upper stage of condensation 9.

По второму варианту изобретения (фиг.2) вертикальный канал выполнен в виде байпасного трубопровода 18, вход и выход которого соединен соответственно со второй ступенью конденсации 10 нижней камеры 5 конденсации и с верхней камерой 4 конденсации. Средство для подачи пара выполнено в виде патрубка 14, врезанного в боковую стенку корпуса 1 напротив верхней ступени конденсации 9.According to the second embodiment of the invention (figure 2), the vertical channel is made in the form of a bypass pipe 18, the input and output of which is connected respectively with the second stage of condensation 10 of the lower condensation chamber 5 and with the upper condensation chamber 4. Means for supplying steam is made in the form of a pipe 14, cut into the side wall of the housing 1 opposite the upper stage of condensation 9.

По обоим вариантам устройства у парового патрубка 14 внутри аппарата установлена отбойная решетка 15 для равномерного распределения поступающего пара, обозначающая боковую границу верхней ступени 9 конденсации. В нижней части верхней камеры конденсации 4 установлен патрубок 16 для отвода несконденсировавшихся газов из указанной камеры 4; в нижней части нижней камеры 5 установлен патрубок 17 для отвода воды из аппарата.For both versions of the device, a steam grill 15 is installed inside the steam pipe 14 for evenly distributing the incoming steam, indicating the lateral boundary of the upper condensation stage 9. In the lower part of the upper condensation chamber 4, a pipe 16 is installed for discharging non-condensable gases from the specified chamber 4; in the lower part of the lower chamber 5 is installed a pipe 17 for draining water from the apparatus.

Заявляемый аппарат по первому варианту работает следующим образом.The inventive apparatus according to the first embodiment works as follows.

Холодная вода через патрубок (на чертеже не показан) поступает из форсунок 6, где диспергируется на множество капель. Вытекающие с большой скоростью из форсунок 6 вниз капли попадают в поток пара, выходящего из кольцевого канала 13, и увлекают пар в нижнюю часть верхней камеры конденсации 4. При этом пар интенсивно конденсируется на поверхности капель. В нижней части указанной камеры 4 водяные капли попадают на поперечную перегородку 2 и, попадая в патрубок 3, стекают в гидрозатвор 12, а несконденсировавшиеся газы, охлажденные водой, через патрубок 16 выводятся из аппарата. Из гидрозатвора 12 вода попадает на сплошную круглую полку 7 верхней ступени конденсации 9, стекает вниз в виде водяной завесы и попадает на сплошную кольцевую полку 8 нижней ступени конденсации 10. При равномерно-ускоренном движении под действием силы тяжести водяная завеса превращается в весьма тонкую пленку, которая турбулизируется и легко разрывается потоком пара, поступающим из патрубка 14, с образованием множества мелких струй и капель и многократным развитием площади контакта. При попадании воды на нижерасположенную кольцевую полку 8 происходит ее энергичное перемешивание и турбулизация с обновлением поверхности контакта с паром, а затем вода вновь формируется в весьма турбулизированную завесу. Пройдя ступени конденсации 9, 10, вода попадает на дно конденсатора и через патрубок 17 выводится из аппарата.Cold water through the pipe (not shown) comes from the nozzles 6, where it is dispersed into many drops. Drops flowing out from nozzles 6 at a high speed fall into the steam stream exiting the annular channel 13 and entrain the vapor to the lower part of the upper condensation chamber 4. In this case, the vapor intensively condenses on the surface of the drops. In the lower part of the specified chamber 4, water droplets fall on the transverse baffle 2 and, falling into the pipe 3, flow into the air lock 12, and non-condensing gases cooled by water are discharged from the device through the pipe 16. From the water trap 12, water enters a continuous round shelf 7 of the upper condensation stage 9, flows down in the form of a water curtain and enters a continuous annular shelf 8 of the lower condensation stage 10. When uniformly accelerated by gravity, the water curtain turns into a very thin film, which is turbulized and easily broken by the steam flow coming from the nozzle 14, with the formation of many small jets and drops and the multiple development of the contact area. When water enters the downstream annular shelf 8, it is vigorously mixed and turbulized with the renewal of the contact surface with steam, and then water is again formed into a very turbulent curtain. Having passed the condensation stages 9, 10, water enters the bottom of the condenser and is discharged from the apparatus through the pipe 17.

Конденсируемый пар подается в аппарат через патрубок 14, равномерно распределяемый с помощью решетки 15, набегает на завесу воды, стекающей с круглой полки 7, омывает наружную поверхность водяной завесы, в нижней части верхней ступени конденсации 9 пар разрывает тонкую водяную пелену и омывает внутреннюю поверхность водяной завесы. Таким образом, пар конденсируется на наружной и внутренней поверхностях водяной завесы в пределах верхней ступени 9 конденсации. Кроме того, происходит конденсация пара и на многочисленных мелких каплях и струях, образующихся при распаде водяной пелены. Под действием межфазного трения и захвата несконденсировавшийся в первой ступени 9 пар подхватывается потоком воды, что способствует движению пара во вторую ступень конденсации 10. Процесс конденсации пара интенсифицируется энергичным перемешиванием массы воды при ударе падающей водяной завесы о нижележащий распределительный конус 11, а также обновлением и развитием поверхности контакта вследствие такого удара. Из нижней ступени конденсации 10 несконденсировавшийся пар, поступая во вход канала 13, направляется в верхнюю часть верхней камеры конденсации 4, где подсасывается потоком капель из форсунок 6 и нагнетается в нижнюю часть этой камеры 4. Под действием массы капель воды, вылетающих их форсунок 6 и падающих с большой скоростью давление и, следовательно, температура конденсации в нижней части верхней камеры конденсации 4 увеличивается, что, во-первых, интенсифицирует процесс конденсации и, во-вторых, способствует эвакуации неконденсирующихся газов через патрубок отвода 16.Condensed steam is supplied to the apparatus through a nozzle 14, evenly distributed using a grill 15, runs onto a curtain of water flowing from a round shelf 7, washes the outer surface of the water curtain, at the bottom of the upper condensation stage 9, the steam breaks a thin water sheet and washes the inner surface of the water curtains. Thus, the vapor condenses on the outer and inner surfaces of the water curtain within the upper condensation stage 9. In addition, there is condensation of the vapor and on numerous small drops and streams formed during the decay of the water veil. Under the action of interfacial friction and capture, the non-condensed in the first stage 9 steam is picked up by the water flow, which contributes to the movement of steam into the second stage of condensation 10. The steam condensation process is intensified by vigorously mixing the mass of water upon impact of the falling water curtain on the underlying distribution cone 11, as well as updating and development contact surfaces due to such an impact. From the lower stage of condensation 10, non-condensing vapor entering the channel 13 inlet is directed to the upper part of the upper condensation chamber 4, where it is sucked up by a stream of drops from nozzles 6 and is pumped into the lower part of this chamber 4. Under the influence of a mass of water droplets, their nozzles 6 and the pressure falling at a high speed and, therefore, the condensation temperature in the lower part of the upper condensation chamber 4 increases, which, firstly, intensifies the condensation process and, secondly, facilitates the evacuation of non-condensable gas s through outlet port 16.

Устройство по второму варианту работает аналогично, только несконденсировавшийся пар из нижней камеры 5 в верхнюю камеру 4 движется по байпасному трубопроводу 18.The device according to the second embodiment works similarly, only non-condensing steam from the lower chamber 5 to the upper chamber 4 moves through the bypass pipe 18.

Возможность использования заявляемого устройства позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «промышленная применимость».The possibility of using the inventive device allows us to conclude that it meets the criterion of "industrial applicability".

Заявляемые варианты тепломассообменного аппарата обладают следующими преимуществами по сравнению с известным устройством, выбранным в качестве ближайшего аналога:The inventive variants of the heat and mass transfer apparatus have the following advantages compared to the known device, selected as the closest analogue:

- увеличение интенсивности тепломассопереноса;- an increase in the intensity of heat and mass transfer;

- снижение аэродинамического сопротивления газового тракта;- reduction of aerodynamic drag of the gas path;

- обеспечение более действенного взаимодействия жидкостной и газообразной фаз.- providing a more effective interaction of the liquid and gaseous phases.

Claims (10)

1. Тепломассообменный аппарат, включающий средство для подвода жидкости, средство для подачи пара, корпус, разделенный по высоте на верхнюю и нижнюю камеры поперечной перегородкой со сливным карманом, по меньшей мере, один полочный распределитель жидкости, каждый образующий ступень конденсации и установленный по высоте корпуса таким образом, что подаваемый пар проникает через завесу жидкости в противоположных направлениях в пределах соседних ступеней конденсации, расположенный вдоль корпуса вертикальный канал для движения пара, вход и выход вертикального канала сообщаются соответственно с нижней камерой и верхней камерой, отличающийся тем, что в верхней части верхней камеры установлены форсунки, направленные, по меньшей мере, вниз и сообщенные со средством для подвода жидкости, и патрубок отвода неконденсирующихся газов, в нижней камере под поперечной перегородкой установлен, по меньшей мере, один полочный распределитель жидкости, при этом сливной карман поперечной перегородки выполнен в виде гидрозатвора, сообщающегося с полочным распределителем жидкости, находящимся непосредственно под поперечной перегородкой, средство для подачи пара сообщено со ступенью конденсации, соответствующей полочному распределителю жидкости, находящемуся непосредственно под поперечной перегородкой, вертикальный канал для движения газа образован стенками корпуса и стенками верхней и нижней камер.1. Heat and mass transfer apparatus, including means for supplying liquid, means for supplying steam, a housing divided in height into upper and lower chambers by a transverse partition with a drain pocket, at least one shelf liquid distributor, each forming a condensation stage and installed along the height of the housing so that the supplied steam penetrates through the curtain of liquid in opposite directions within the adjacent stages of condensation, a vertical channel along the housing for the movement of steam, the input and the output of the vertical channel is connected respectively with the lower chamber and the upper chamber, characterized in that in the upper part of the upper chamber there are nozzles directed at least downward and communicated with means for supplying liquid, and a branch pipe for removing non-condensable gases, in the lower chamber under the transverse at least one shelf liquid distributor is installed by the partition, while the drain pocket of the transverse partition is made in the form of a water seal in communication with the shelf liquid distributor, finding provided directly below the transverse baffle, the means for supplying steam is communicated with a condensation stage corresponding to the shelf liquid distributor located directly beneath the transverse baffle, the vertical channel for gas movement is formed by the walls of the housing and the walls of the upper and lower chambers. 2. Тепломассообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что в нижней камере установлены два полочных распределителя жидкости.2. The heat and mass transfer apparatus according to claim 1, characterized in that two shelf liquid distributors are installed in the lower chamber. 3. Тепломассообменный аппарат по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что полочные распределители жидкости установлены наклонно.3. Heat and mass transfer apparatus according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the shelf liquid distributors are mounted obliquely. 4. Тепломассообменный аппарат по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что полочные распределители жидкости выполнены сплошными.4. Heat and mass transfer apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the shelf liquid distributors are solid. 5. Тепломассообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что патрубок для отвода неконденсирующихся газов установлен в нижней части верхней камеры.5. Heat and mass transfer apparatus according to claim 1, characterized in that the pipe for removing non-condensable gases is installed in the lower part of the upper chamber. 6. Тепломассообменный аппарат, включающий средство для подвода жидкости, средство для подачи пара, корпус, разделенный по высоте на верхнюю и нижнюю камеры поперечной перегородкой со сливным карманом, по меньшей мере, один полочный распределитель жидкости, каждый образующий ступень конденсации и установленный по высоте корпуса таким образом, что пар проникает через завесу жидкости в противоположных направлениях в пределах соседних ступеней конденсации, расположенный вдоль корпуса вертикальный канал для движения пара, вход и выход вертикального канала сообщаются соответственно с нижней камерой и верхней камерой, отличающийся тем, что в верхней части верхней камеры установлены форсунки, направленные, по меньшей мере, вниз и сообщенные со средством для подвода жидкости, и патрубок отвода неконденсирующихся газов, в нижней камере под поперечной перегородкой установлен, по меньшей мере, один полочный распределитель жидкости, при этом сливной карман поперечной перегородки выполнен в виде гидрозатвора, сообщающегося с полочньм распределителем жидкости, находящимся непосредственно под поперечной перегородкой, средство для подачи пара сообщено со ступенью конденсации, соответствующей полочному распределителю жидкости, находящемуся непосредственно под поперечной перегородкой, вертикальный канал выполнен в виде байпасного трубопровода.6. Heat and mass transfer apparatus, including means for supplying liquid, means for supplying steam, a housing divided in height into upper and lower chambers by a transverse partition with a drain pocket, at least one shelf liquid distributor, each forming a condensation stage and installed along the height of the housing so that the vapor penetrates through the curtain of liquid in opposite directions within the adjacent condensation stages, a vertical channel along the housing for the movement of steam, the inlet and outlet vert the channel of the channel communicate respectively with the lower chamber and the upper chamber, characterized in that in the upper part of the upper chamber there are nozzles directed at least downward and communicated with means for supplying liquid, and a pipe for removing non-condensable gases in the lower chamber under the transverse partition at least one shelf liquid distributor is installed, while the drain pocket of the transverse partition is made in the form of a hydraulic lock in communication with the shelf liquid distributor located Directly beneath the transverse baffle, the means for supplying steam is communicated with a condensation stage corresponding to the shelf liquid distributor located directly below the transverse baffle, the vertical channel is made in the form of a bypass pipeline. 7. Тепломассообменный аппарат по п.6, отличающийся тем, что в нижней камере установлены два полочных распределителя жидкости.7. Heat and mass transfer apparatus according to claim 6, characterized in that two shelf liquid distributors are installed in the lower chamber. 8. Тепломассообменный аппарат по любому из пп.6 и 7, отличающийся тем, что полочные распределители жидкости установлены наклонно.8. Heat and mass transfer apparatus according to any one of claims 6 and 7, characterized in that the shelf liquid distributors are mounted obliquely. 9. Тепломассообменный аппарат по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что полочные распределители жидкости выполнены сплошными.9. Heat and mass transfer apparatus according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the shelf liquid distributors are solid. 10. Тепломассообменный аппарат по п.6, отличающийся тем, что патрубок для отвода неконденсирующихся газов установлен в нижней части верхней камеры.10. Heat and mass transfer apparatus according to claim 6, characterized in that the pipe for removing non-condensable gases is installed in the lower part of the upper chamber.
RU2003116025/06A 2003-05-28 2003-05-28 Heat and mass exchange apparatus RU2263264C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003116025/06A RU2263264C2 (en) 2003-05-28 2003-05-28 Heat and mass exchange apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003116025/06A RU2263264C2 (en) 2003-05-28 2003-05-28 Heat and mass exchange apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003116025A RU2003116025A (en) 2005-01-20
RU2263264C2 true RU2263264C2 (en) 2005-10-27

Family

ID=34977464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003116025/06A RU2263264C2 (en) 2003-05-28 2003-05-28 Heat and mass exchange apparatus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2263264C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2325595C1 (en) * 2006-09-21 2008-05-27 Артем Валерьевич Хуцианидзе Economizer ash collector
CN103033532A (en) * 2012-12-14 2013-04-10 哈尔滨工程大学 Experimental device for steam condensation heat transfer containing multi-component non-condensable gases
RU2653040C2 (en) * 2015-11-06 2018-05-04 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) Method of the circulating water supply systems water cooling by means of annular cavernous-arterial devices

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1613834A1 (en) * 1988-05-11 1990-12-15 Дагестанский Филиал Научно-Исследовательского Энергетического Института Им.Г.М.Кржижановского Apparatus for heating liquid
RU2081697C1 (en) * 1995-04-13 1997-06-20 Акционерное общество закрытого типа "Черногорнефтегаз" Heat- and mass-transfer apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1613834A1 (en) * 1988-05-11 1990-12-15 Дагестанский Филиал Научно-Исследовательского Энергетического Института Им.Г.М.Кржижановского Apparatus for heating liquid
RU2081697C1 (en) * 1995-04-13 1997-06-20 Акционерное общество закрытого типа "Черногорнефтегаз" Heat- and mass-transfer apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2325595C1 (en) * 2006-09-21 2008-05-27 Артем Валерьевич Хуцианидзе Economizer ash collector
CN103033532A (en) * 2012-12-14 2013-04-10 哈尔滨工程大学 Experimental device for steam condensation heat transfer containing multi-component non-condensable gases
RU2653040C2 (en) * 2015-11-06 2018-05-04 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) Method of the circulating water supply systems water cooling by means of annular cavernous-arterial devices

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003116025A (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8741101B2 (en) Liquid concentrator
CN103796723B (en) Apparatus and method for bringing a gas into contact with a liquid
RU2263264C2 (en) Heat and mass exchange apparatus
CA2433023A1 (en) Apparatus and method for discharging vapour and liquid
US2389005A (en) Condenser
RU32870U1 (en) Heat and mass transfer apparatus (options)
KR20080013779A (en) Reflux condenser
US4818346A (en) Vertical distillation column with a de-entrainment device
WO2017061697A1 (en) Cyclone type liquid-vapor separator and forced circulation type evaporator including same
NL8200985A (en) METHOD FOR THE SUBSTANCE EXCHANGE BETWEEN A LIQUID STEAM AND A VAPOR FLOW DIRECTED TO THE LIQUID FLOW AND SEPARATION PLANT FOR CARRYING OUT THE PROCESS.
CN106479660A (en) Three-level fine vacuum oil filtering system
RU113667U1 (en) DROP FILTER
RU2275568C2 (en) Condenser
RU2073167C1 (en) Condensate trap
WO2002025201A1 (en) Apparatus for carrying out a physical and/or chemical process, such as an evaporator
CN105043127B (en) A kind of condensing unit and the vacuum condensing system with the condensing unit
RU2797870C1 (en) Vortex type contact device
CN205199002U (en) Even falling film evaporation ware of cloth liquid
JP3297245B2 (en) Bleeding method, bleeding structure and bleeding device for absorption refrigerator
RU2525999C1 (en) Device for turbine waste steam capillary condensation
RU2079327C1 (en) Mass transfer tray
RU2296914C1 (en) Horizontal heater
SU1138637A1 (en) Heat-exchange apparatus
RU2138314C1 (en) Mass-transfer apparatus
RU2023483C1 (en) Absorber

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090529