[发明专利]一种管壳卧式液膜翻转降膜吸收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型管壳卧式膜翻转降膜吸收器，是一种用于吸收式制冷技术领域的强化传热传质装置，也可以用于相应化工工业中用吸收液吸收气体的其他吸收工艺过程。 

背景技术

目前，制冷、空调与化工等行业中所使用的降膜吸收器以管壳式喷淋降膜形式为主。在常见的管壳式喷淋降膜吸收器中，吸收溶液由溶液托盘下流小孔喷淋到管内通过冷却介质的管束表面上，吸收液依次由上排管束流到下排管束，液体沿管壁呈液膜下流，管内通过的冷却介质用于冷却液膜，管间充满被吸收气体，气体在与管壁上吸收溶液液膜接触时被吸收入膜。 

在吸收过程中，由于溶液膜表层吸收的气体和吸收所放出的热量要通过液膜表层传向溶液内部，因此在降膜的厚度方向上，形成了温度梯度和浓度梯度，液膜表层处的的温度和浓度比较高。根据惠特曼双膜理论和质扩散斐克定律可知，某组分质量的传递率=扩散率×传递的推动力，吸收过程中组分由气相迁移至液相的推动力是压力差Pa-Pa^*,其中Pa是被吸收气体的分压力，Pa^*是与吸收溶液温度、浓度相对应的溶液表面被吸收气体饱和分压力。随着吸收过程的进行，溶液温度升高，浓度上升，Pa^*也随之上升，吸收推动力减小，使得吸收过程受阻。如果能将液膜翻转，使液膜内层（紧贴冷却管表面一侧）翻到表层（与吸收气体接触的一侧）就可有效降低液膜表层的温度和吸收浓度，在基本不增加设备投资的情况下，降低Pa^*，加大吸收推动力，从而提高吸收效果。 

现也有一种翻转的降膜吸收器，它的降膜管上下同列布置，上层降膜管的左侧翻转到下层降膜管的右侧。这种结构只利用了降膜管的半个表面，吸收效果不高。 

发明内容

为了克服现有管壳式降膜吸收器存在的不足，本发明提出一种新型的管壳卧式降膜吸收器，通过改变降膜管排列形式和装置导流板，实现上下两管液膜的内外翻转，从而提高气体吸收率。 

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案是： 

一种管壳卧式液膜翻转降膜吸收装置，包括壳程以及位于壳程的降膜管，在所述的壳程上设置有溶液进口和溶液出口，其特征在于：所述的降膜管在高度方向上成排布置，相邻两排之间的降膜管在水平方向上叉开排列；每根降膜管纵向上布置三块导流板，其中一块导流板垂直居中安装在降膜管顶端，另外两块导流板对称安装在降膜管底部且两块导流板的下端分别位于下排两相邻降膜管的上表面。

所述导流板为平面板。 

本发明降膜管上下错开排列，吸收溶液由托盘喷淋孔下流，由最上层降膜管上的导流板均匀分为两侧下流，下流的液膜外表面与管间充满的被吸收气体进行吸收放热，而液膜内表面与降膜管外表面进行换热冷却，将液膜表面吸收热通过液膜和管壁传递给管内流动的冷却介质，当管外两侧下流的吸收溶液经导流板翻转到下一层降膜管，使在上层紧贴降膜管壁的液膜冷的内表面翻转为下层管外下流的液膜外表面，而上层管下流液膜热的外表面翻转为紧贴下层管壁下流的内表面，从而使吸收液膜在降膜管外下流吸收过程中，借助于该结构进行了液膜内外翻转。通过这种周期性的液膜翻转过程，使液膜的内外两个液面交替实现被吸收气体及冷却壁面之间的翻转接触，从而强化吸收的热质传递过程。 

本发明的有益效果是：在基本不增加设备投资情况下，通过改变降膜管排列形式和加装导流板，有效实现液膜翻转，强化气体吸收，提高吸收效率，结构简单，体积小。是一种新型的高效紧凑的降膜吸收器。 

附图说明

图1为本发明吸收装置的结构示意图。 

图2为图1的A-A面剖视图。 

图3为本发明吸收装置的液膜翻转示意图。 

在图中，1为降膜管，2为导流板，3为托盘，4、溶液进口，5、溶液出口，6、冷却介质进口，7、冷却介质出口。 

具体实施方式

由图1所示，本发明管壳卧式液膜翻转降膜吸收装置，包括壳程和位于壳程内的降膜管1，在壳程上设置有溶液进口4和溶液出口5，在溶液进4口内安装有托盘3，降膜管1位于托盘3的下面。在图2、图3所示，降膜管1在临排之间叉开排列,每根降膜管纵向上布置三块导流板2，一块垂直居中安装在降膜管1顶端，另外两块对称安装在降膜管1底部，各自垂直偏转一定角度，该角度由降膜管的直径、管间距和导流板长度等尺寸决定，以引导吸收溶液下流至靠近下排管顶端位置为佳。