一種帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，屬于化工規(guī)整填料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排布，整齊堆砌的填料，為汽液兩相間傳熱、傳質(zhì)提供了有效的相界面，在整個(gè)塔界面上幾何形狀規(guī)則，對(duì)稱(chēng)，均勻，規(guī)定了氣流流路，改善了溝流和壁流現(xiàn)象，壓降也比較小。在相同的能量和壓降下，能較散堆填料提供更多比表面積，在同等容積中可達(dá)到更高的傳熱、傳質(zhì)效果。
[0003]金屬板波紋填料是目前比較常見(jiàn)的規(guī)整填料，由若干波紋平行且垂直排列的金屬波紋片組成，波紋片上開(kāi)有小孔(根據(jù)需要也可不開(kāi)孔)或乳制出小紋，波紋傾斜方向與塔體軸向方向成45°或30°角度。在直徑較小用法蘭連接的塔內(nèi)，金屬板波紋填料做成一個(gè)整裝的圓盤(pán)，其直徑略小于塔的內(nèi)徑。在直徑較大的塔內(nèi)，每盤(pán)金屬板波紋填料分成數(shù)塊，通過(guò)人孔放入塔內(nèi)，在塔內(nèi)拉拼成一個(gè)個(gè)完整的圓盤(pán)，且上下兩盤(pán)填料成90°安裝，使流體在塔內(nèi)充分混合。
[0004]在填料塔操作過(guò)程中，汽液兩相一般在塔內(nèi)逆向流動(dòng)并且在填料層表面接觸進(jìn)而發(fā)生傳熱和傳質(zhì)。液相在填料的作用下成膜狀向下流動(dòng)，有逐漸向塔壁集中的趨勢(shì)，因而部分填料表面液膜較厚而其它填料表面的液膜覆蓋較差，部分填料表面可能無(wú)液體覆蓋，造成汽液兩相在填料層中分布不均。另外當(dāng)液膜沿填料表面流動(dòng)時(shí)，一般為層流流動(dòng)，而層流狀態(tài)的液膜其表面更新較差，進(jìn)而影響氣液傳質(zhì)效率。因此，如何通過(guò)改變液膜的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)而提高規(guī)整填料的傳傳熱質(zhì)效率，成為新型規(guī)整填料研發(fā)中的一個(gè)重要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供一種帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，不僅能改善填料表面成膜不均的現(xiàn)象，而且能有效實(shí)現(xiàn)填料片兩面的液膜更新，提高氣液傳質(zhì)速率。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，由若干疊加放置在一起的金屬波紋板組成。其特征在于:所述金屬波紋板上乳制有多個(gè)波峰和波谷面，波峰高度h可在6~20mm之間，波紋板厚度δ可在0.5~1.5之間，齒形角α可在60° ~ 96°之間，則波長(zhǎng)S近似為:S=h/C0S(a/2)。在波紋板的波峰及波谷處開(kāi)設(shè)有若干個(gè)矩形導(dǎo)流窗，矩形導(dǎo)流窗的方向與波峰或波谷的方向相反。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述金屬波紋板的波峰及波谷處開(kāi)設(shè)矩形導(dǎo)流窗，該矩形導(dǎo)流窗的開(kāi)設(shè)方向與相對(duì)應(yīng)的波峰或波谷的方向相反；相鄰波峰和波谷上導(dǎo)流窗的位置相互錯(cuò)開(kāi)，同一波峰或波谷上的導(dǎo)流窗的間距可在15~40mm之間。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述矩形導(dǎo)流窗的斷面可以是圓弧狀，折彎狀或者梯形狀。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述矩形導(dǎo)流窗的邊長(zhǎng)A約為波長(zhǎng)S的0.4~0.6倍，矩形導(dǎo)流窗的寬B可在3~20_之間。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述導(dǎo)流窗的邊長(zhǎng)A大于1mm時(shí)，可以在矩形導(dǎo)流窗的中間再開(kāi)設(shè)一個(gè)二次導(dǎo)流窗，所述二次導(dǎo)流窗的方向與波峰或波谷的方向相同，與先開(kāi)設(shè)的導(dǎo)流窗(一次導(dǎo)流窗)的方向相反。
[0011 ] 上述技術(shù)方案中，所述規(guī)整填料的材料可以是不銹鋼、碳鋼、鋁或銅中的一種。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述規(guī)整填料是10~100片帶矩形導(dǎo)流窗的波紋板組成的整體式填料，該整體式填料可以為圓柱體、長(zhǎng)方體或正方體，根據(jù)需要填充的設(shè)備形狀而定。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述規(guī)整填料中的帶矩形導(dǎo)流窗的波紋板與設(shè)備軸向方向呈30°或45°傾斜，且相鄰兩片波紋板呈90°連接。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:(1)優(yōu)化了汽液兩相在填料表面的傳質(zhì)傳熱性能。當(dāng)液體沿填料表面向下流動(dòng)至矩形導(dǎo)流窗時(shí)，液膜的流動(dòng)方向會(huì)發(fā)生變化，即原本在波谷面上流動(dòng)的液體在矩形導(dǎo)流窗的作用下會(huì)瞬間改變流向，流至波谷面另一側(cè)的導(dǎo)流窗上，增大了液體的湍動(dòng)程度，從而有效增大了汽液兩相的傳質(zhì)傳熱效果。(2)促進(jìn)了填料表面的液膜更新。當(dāng)液體流過(guò)矩形導(dǎo)流窗時(shí)，原本位于液膜底層的液體會(huì)成為導(dǎo)流窗上新液膜的表層，有效促進(jìn)了液膜的更新，提高了氣液傳質(zhì)速率。(3)氣體在矩形導(dǎo)流窗的作用下與液體的混合和接觸更加充分，并且由于矩形導(dǎo)流窗的上下連通結(jié)構(gòu)，不會(huì)導(dǎo)致填料壓降的增大，進(jìn)一步提高了傳質(zhì)效率。(4)當(dāng)填料尺寸較大時(shí)，帶二次導(dǎo)流窗的結(jié)構(gòu)有助于充分利用波紋板之間的空間進(jìn)行氣液傳質(zhì)，避免了由于氣液接觸不均勻引起的傳熱傳質(zhì)效率低下。(5)該填料加工方法簡(jiǎn)單，便于安裝。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]圖1為本實(shí)用新型的主視圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型的左視圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型的右視圖。
[0019]圖4為本實(shí)用新型的俯視圖。
[0020]圖5為圖4中導(dǎo)流窗的局部放大視圖。
[0021]圖6 (a)為本實(shí)用新型的圓弧形導(dǎo)流窗的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖6 (b)為本實(shí)用新型的折彎形導(dǎo)流窗的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6 (c)為本實(shí)用新型的梯形導(dǎo)流窗的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖7為本實(shí)用新型的二次導(dǎo)流窗的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖8為圖7中二次矩形導(dǎo)流窗的局部放大視圖。
[0026]圖9為本實(shí)用新型三維視圖。
[0027]圖中:1.波谷導(dǎo)流窗，2.波峰導(dǎo)流窗，3.金屬波紋板，4.二次導(dǎo)流窗。
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1、圖2、圖3和圖4所示為本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，主要由波峰導(dǎo)流窗1，波谷導(dǎo)流窗2，金屬波紋板3及二次導(dǎo)流窗4構(gòu)成。金屬波紋板3上乳制有交錯(cuò)的波峰和波谷，在波峰和波谷上分別開(kāi)設(shè)有波峰導(dǎo)流窗I和波谷導(dǎo)流窗2，同一波峰或波谷上的導(dǎo)流窗的開(kāi)口方向與波峰或波谷的方向相反，間隔15~40_布置一個(gè)導(dǎo)流窗；且相鄰波峰和波谷上的導(dǎo)流窗交錯(cuò)布置。
[0029]如圖4所示為本實(shí)用新型的俯視圖，波峰高度11在6~20111111之間，波紋板厚度δ在0.5~1.5之間，齒形角α在60° ~ 96°之間，波長(zhǎng)S近似為:S=h/cos ( α/2)。導(dǎo)流窗的邊長(zhǎng)A約為波長(zhǎng)S的0.4-0.6倍，導(dǎo)流窗的寬B在3~20mm之間。
[0030]如圖5，圖6 (a)，圖6 (b)和圖6 (C)所不為導(dǎo)流窗的局部放大試圖，導(dǎo)流窗的斷面形狀可以是圓弧形、折彎形或者梯形。
[0031]如圖7和圖8所示為二次導(dǎo)流窗的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)波紋板的尺寸較大時(shí)，在原本導(dǎo)流窗的基礎(chǔ)上再開(kāi)設(shè)一個(gè)二次導(dǎo)流窗4，二次導(dǎo)流窗4的方向與波紋板3的波峰或波谷方向相同，與波峰導(dǎo)流窗I或波谷導(dǎo)流窗2的方向相反。
[0032]如圖9所示為該實(shí)用新型的三維視圖，波紋板的波紋方向與軸向傾斜30°或45°，安裝時(shí)相鄰兩片波紋板成90°交錯(cuò)布置，每10~100片波紋板做成一盤(pán)，盤(pán)高在40~300mm之間，填料盤(pán)可以是圓柱體、長(zhǎng)方體或正方體。
[0033]本實(shí)用新型提出的帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，具有汽液兩相接觸面積大、填料表面液膜更新快、便于制造安裝等特點(diǎn)，能在很大程度上改善填料表面的氣液湍動(dòng)程度，達(dá)到較高的氣液傳質(zhì)傳熱效率，適用精餾、吸收、分離等各種化工過(guò)程單元操作。
[0034]以上所述為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，不作為對(duì)本實(shí)用新型的限制。實(shí)際應(yīng)用時(shí)本實(shí)用新型可以根據(jù)不同的精餾塔徑和工藝參數(shù)有不同的設(shè)計(jì)。凡在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)和形式，所做的任何修改、替換和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，包括波紋板，波峰導(dǎo)流窗，波谷導(dǎo)流窗和二次導(dǎo)流窗，其特征在于:所述帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，由疊加放置在一起的金屬波紋板組成，所述金屬波紋板上乳制有波峰和波谷，在波紋板的波峰及波谷處開(kāi)設(shè)有矩形導(dǎo)流窗，矩形導(dǎo)流窗的方向與波峰和波谷的方向相反。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，其特征在于:所述波紋板的波峰高度11在6~20.!之間，波紋板厚度δ在0.5~1.5之間，齒形角α在60° ~ 96°之間，波長(zhǎng) S 為:S=h/cos(a/2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，其特征在于:所述帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料的材料是不銹鋼、碳鋼、鋁或銅中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，其特征在于:所述波紋板的波峰和波谷上開(kāi)設(shè)有矩形導(dǎo)流窗，且矩形導(dǎo)流窗的開(kāi)設(shè)方向與對(duì)應(yīng)的波峰和波谷的方向相反，相鄰波峰和波谷上矩形導(dǎo)流窗的位置相互錯(cuò)開(kāi)，同一波峰或波谷上的矩形導(dǎo)流窗的間距在15~40_之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，其特征在于:所述矩形導(dǎo)流窗的邊長(zhǎng)A為波長(zhǎng)S的0.4-0.6倍，矩形導(dǎo)流窗的寬B在3~20mm之間。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，其特征在于:所述矩形導(dǎo)流窗的斷面是圓弧狀，折彎狀或梯形狀。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，其特征在于:所述矩形導(dǎo)流窗的邊長(zhǎng)A大于10mm時(shí)，在矩形導(dǎo)流窗的中間開(kāi)設(shè)二次導(dǎo)流窗，所述二次導(dǎo)流窗的方向與波峰或波谷的方向相同，與先開(kāi)設(shè)的導(dǎo)流窗的方向相反。
【專(zhuān)利摘要】一種帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料，包括波紋板，波峰導(dǎo)流窗，波谷導(dǎo)流窗和二次導(dǎo)流窗。其中波紋板的波峰和波谷上開(kāi)設(shè)有矩形導(dǎo)流窗，且矩形導(dǎo)流窗的開(kāi)設(shè)方向與對(duì)應(yīng)的波峰和波谷的方向相反。相鄰波峰和波谷上矩形導(dǎo)流窗的位置相互錯(cuò)開(kāi)，同一波峰或波谷上的矩形導(dǎo)流窗的間距在15~40mm之間。當(dāng)矩形導(dǎo)流窗的邊長(zhǎng)大于10mm時(shí)，在矩形導(dǎo)流窗的中間開(kāi)設(shè)二次導(dǎo)流窗。相比于傳統(tǒng)的金屬板波紋填料，本實(shí)用新型中提出的帶矩形導(dǎo)流窗的新型規(guī)整填料具有汽液兩相接觸面積大、填料表面液膜更新快、便于制造安裝等特點(diǎn)，能在很大程度上改善填料表面的氣液湍動(dòng)程度，達(dá)到較高的氣液傳質(zhì)傳熱效率，適用精餾、吸收、分離等各種化工過(guò)程單元操作。
【IPC分類(lèi)】B01J19/32
【公開(kāi)號(hào)】CN205056033
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520634317
【發(fā)明人】郭鑫, 李玲俐, 劉海奇, 迪建東
【申請(qǐng)人】天津中福工程技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月21日