Горизонтальный испаритель

 

Сущность изобретения в зазоре между трубным пучком и корпусом размещены продольные перегородки 8, выполненные из упругого пружинящего материала и имеющие уклон в сторону пучка, а патрубки для ввода испаряемого и вывода испаренного продуктов расположены по разные стороны от перегородок 8 которые шарнирно закреплены на трубном пучке и в месте крепления подпружинены Конструкция обеспечивает интенсивное пленочное испарение на всех трубах пучка 3 з п ф-лы 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л (21) 4915395/06 (22) 29,12.90 (46) 23,09.92. Бюл, М 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа и Вуктыльское газопромысловое управление (72) В.В.Андреевский, Н.И.Корсаков, И.B.Äóáèíoâñêèé, А.А.Захаров, М,П.Игнатьев и Г.К.Зиберт (56) Добровольский А.П. Судовые холодильные машины и установки. — Л,: Судостроение, 1969, с.94.,, Ыц„1763838 Al (ss)s F 28 D 5/00, F 28 F 9/22 (54) ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ (57) Сущность изобретения, в зазоре между трубным пучком и корпусом размещены продольные перегородки 8, выполненные из упругого пружинящего материала и имеющие уклон в сторону пучка, а патрубки для ввода испаряемого и вывода испаренного продуктов расположены по разные стороны от перегородок 8, которые шарнирно закреплены на трубном пучке и в месте крепления подпружинены, Конструкция обеспечивает интенсивное пленочное испарение на всех трубах пучка. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1763838

Изобретение. относится к теплообменным устройствам, в частности к аппаратам для охлаждения газов и испарения жидкости или отпарным блокам установок подготовки и переработки газов и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известны теплообменники-испарители, содержащие кожух с пучком теплообменных труб для выпаривания продукта, находящегося в кожухе, либо для охлаждения продукта, движущегося в трубках, Например, в конструкции подогревателя с паровым пространством (рис,61, стр,188 в книге Г.П.Вихман, С.А.Круглов

"Основы конструирования аппаратов и машин нефтегазоперерабатывающих заводов", "Машиностроение", M„1978, 328 с,) имеется пучок труб, закрепленных в трубной доске, который размещается внутри кожуха. Трубная доска крепится на кожухе и закрывается камерой с патрубками вводавывода теплоносителя, На кожухе имеются патрубки для входа испаряемой жидкости и вывода образующихся паров, Однако пучок размещен в кожухе так, что глубина погруженная трубок пучка в испаряемую жидкость различна, поэтому гидростатическое давление в слоях жидкости контактирующих с нижними трубками пучка выше, чем в слоях контактирующих с верхними трубками и процесс испарения интенсивно идет только в верхних слоях жидкости, т.е, на верхних трубках пучка, Кроме того, так как температура движущегося по трубкам теплоносителя меняется, то температурный перепад между жидкостью нижних слоев и охлаждаемой средой или средой, нагревающей испаряемую жидкость будет меняться в зависимости от высоты расположения трубок в трубном пучке, поэтому интенсивность теплообмена в теплообменнике низкая.

Недостатком описанной конструкции является низкая интенсивность теплообмена.

Наиболее близким по конструктивным признакам и достигаемому положительному эффекту и предлагаемой конструкции теплообменника-испаритвля является конструкция теплообменника-испарителя (А,П.Добровольский. "Судовые холодильные машины и установки", Судостроение, Ленинград, 1969, с.94) в которой содержится кожух с патрубками ввода испаряемого продукта, выполненными в виде перфорированных труб вмонтированных в кожух.

Теплообменник работает следующим образом.

Поток жидкости, подаваемый на испарение через коллектор и патрубки вводится внутрь кожуха теплообменника и через перфорацию патрубков орошает наружную поверхность теплообменных труб.

Охлаждаемый продукт через патрубок ввода подается внутрь теплообменных труб, движется внутри и, передавая тепло через их стенки испаряемому продукту, охлаждается и выходит из теплообменника через патрубок выхода. Испаряемая жидкость воспринимает тепло от охлаждаемого продукта и испаряется с поверхности труб, Образовавшиеся пары испаряемой жидкости отводятся из кожуха теплообменника-испарителя через патрубки вывода испаренного продукта.

Недостатком описанной конструкции является трудность распределения испаряемой жидкости по поверхности теплообменных труб по всей глубине трубного пучка, в зависимости от геометрического положения труб; наиболее полно снабжаются жидкостью ближайшие к перфорированным патрубкам трубки трубного пучка, а увеличение расхода жидкости приводит к нарушению режима кипения и затоплению нижних рядов трубок, эффективность теплообмена низкая.

Кроме того, такая конструкция не позволяет обеспечить полное выкипание всех компонентов кипящей жидкости из-за того, что жидкий хладагент стекает вдоль стенок кожуха, минуя трубный пучок, и попадает в нижнюю часть кожуха, таким образом труднокипящие компоненты жидкости выносятся в коллектор вывода паров не выкипая, что снижает эффективность работы теплообмен ника, В случае вывода паров через верхний патрубок, пары, образующиеся в слоях жидкости, залегающей в нижней части кожуха, движутся минуя трубный пучок между пучком и кожухом и не перемешивают жидкость, что сдерживает ее выкипание, Невыкипевшие компоненты таким образом обречены оставаться в нижней части кожуха. Для их вывода необходимо периодически останавливать подачу испаряемой жидкости и дренировать аппарат, то снижает надежность его работы.

Таким образом, как верхняя, так и нижняя подача жидкости малоэффективна; изза неполного выкипания жидкости интенсивность теплообмена, эффективность и надежность работы аппарата низкая.

Целью изобретения является интенсификация теплообмена и повышение эффективности и надежности работы испарителя.

1763838

Указанная цель достигается тем, что в известном испарителе, содержащем корпус с патрубками ввода теплоносителя и патрубками вывода теплоносителя и испаренного продукта и размещенный внутри корпуса трубный пучок, между корпусом и трубным пучком вдоль его оси, по обе стороны трубного пучка размещены перегородки, а патрубки ввода жидкого испаряемого продукта и вывода его образовавшихся паров размещены по разные стороны от перегородки, причем, с целью улучшения подачи жидкости по всем трубкам трубного пучка, перегородки имеют ук лон в сторонутрубного пучка, выполнены из гибкого пружинящего материала, например, путанной проволочной сетки, и в случае достаточно плотного расположения перегородок, они полностью занимают часть внутренного обьема корпуса между патрубками ввода и вывода испаряемого продукта в зазоре, не занятом трубным пучком, а для уплотнения прилегания перегородок друг к другу и к корпусу аппарата перегородки закрепления на трубном пучке шарнирно и в месте крепления подпружинены.

Заявляемая совокупность признаков позволяет осуществить распределение испаряемой жидкости по всей глубинетрубного пучка и равномерно подавать жидкость на трубки вне зависимости от высоты их расположения в трубном пучке, а в случае необходимости увеличения подачи испаряемой жидкости на пучок создать препятствие и затруднить ее движение в зазоре между пучком и корпусом за счет гидродинамического сопротивления и гарантированно обеспечить ее подачу на трубки и пленочное кипение ее на поверхности трубок при стекании жидкости, попавшей на перегородку или ячейки проволочной сетки, в направлении трубного пучка, А, кроме того, исключить движение испаряемых паров мимо трубного пучка в пространстве между корпусом и пучком и обеспечить перемешивание кипящей жидкости в корпусе за счет движения испаряемых паров преимущественно через пучок, в случае подачи жидкости снизу, а выхода паров в верхней части корпуса. Тем самым препятствуя накоплению труднокипящих компонентов хладагента в корпусе аппарата. А за счет шарнирного закрепления и подпружинивания гибких перегородок на трубном пучке плотно прижать перегородки друг к другу и корпусу аппарата, увеличив тем самым гидравлическое сопротивление движению жидкости или образовавшихся из нее паров мимо трубного пучка.

10

Известных в науке и технике решений, содержащих признаки, отличительные от прототипа, не обнаружены, На фиг,1 показан продольный разрез теплообменника-испарителя; на фиг,2— разрез А — А на фиг.1 (с верхней подачей испаряемой жидкости как один из возможных вариантов).

Предлагаемый теплообменник-испаритель содержит корпус 1 с размещенным внутри трубным пучком 2, патрубки подвода 3 и отвода 4 теплоносителя, патрубки отвода паров испаренного продукта 5, патрубки ввода испаряемого жидкого продукта 6 иэ коллекто15 ра 7, и перегородки 8, выполненные из гибкого пружинящего материала, например, проволочной сетки, и размещенные внутри корпуса между корпусом и трубным пучком по всей его длине, в пространстве

20 ограниченном с одной стороны внутренней поверхностью кожуха, а с другой — боковой поверхностью трубного пучка, с уклоном в сторону трубного пучка. Перегородки закреплены на трубном пучке (на трубках пуч25 ка) на шарнирах 9 и в месте крепления подпружинены пружинами 10.

Теплообменник работает следующим образом.

Теплоноситель через патрубок 3 вхо30 дит внутрь теплообменных трубок 2 и выходит охлажденным через патрубок 4, отдавая тепло испаряемому на поверхности теплообменных трубок жидкому продукту, подаваемому внутрь корпуса 1 из коллектора 7

35 через патрубки 6. Жидкость из патрубков 6 вводится внутрь корпуса 1 на пучок 2 и перегородки 8 и под действием гравитационных сил или гидродинамических сил движущихся в направлении патрубка выхо40 да 5 паров испаряемой жидкости увлекается на трубки трубного пучка с каждой перегородки или с каждого звена проволочной сетки (в случае выполнения перегородки из проволочной сетки) равномерно смачивает

45 наружную теплообменную поверхность трубок, обеспечивая пленочное испар<@ие жидкости на теплообменных трубках.

В случае нижнеи подачи жидкости в корпус под перегородки и выхода паров через

50 верхние патрубки, образовавшиеся в результате кипения пары жидкости встречая сопротивление своемудвижению эа счет перегородок, движутся только через трубный пучок, перемешивая и увлекая за собой не55 выкипевшую жидкость, и удерживают ее на трубках теплообменного пучка, препятствуя ее стеканию вниз и, способствуя ее полному выкипанию, а пружины при этом плотно прижимают перегородки друг к другу и к корпусу аппарата, увеличивая гидродина1763838

Формула изобретения

10 га

Составитель В,Андреевский

Редактор Т.Иванова Техред М,Моргентал Корректор З,Салка

Заказ 3447 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 мическое сопротивление движению испаряемой среды мимо трубок трубного пучка.

Технико-экономическое сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что данная конструкция теплообменника-испарителя позволяет за счет исключения движения испаряемой жидкости и ее паров минуя трубный пучок обеспечить интенсивное пленочное испарение жидкости на всех трубках пучка, вне зависимости от высоты их положения в трубном пучке, что позволяет увеличить средний по пучку коэффициент теплопередачи с поверхности теплообменных труб в 3 — 5 раз, по сравнению с прототипом, и исключить накопление невыкипевшей жидкости в нижней части кожуха и затопление теплообменной поверхности нижних рядов труб. Это позволяет повысить эффективность работы теплообменника-испарителя. Кроме того исключить потребность в периодических нарушениях режима работы испарителя для вывода невыкипевшей жидкости, что повышает надежность его работы.

Внедрение изобретения возможно в любой отрасли промышленности использующей искусственный холод и рибойлеры для отпарки жидкостей.

1. Горизонтальный испаритель, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода

5 теплоносителя и соответственно, испаряемого и испаренного продуктов и трубный пучок, размещенный в корпусе с зазором относительно его внутренней поверхности, отличающийся тем, что, с целью

10 интенсификации теплообмена, повышения эффективности и надежности в работе, он снабжен продольными перегородками, установленными в зазоре между кожухом и трубным пучком, а упомянутые патрубки для

15 испаряемого и испаренного продуктов расположены на корпусе по разные стороны от перегородок.

2. Испаритель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что перегородки расположены с

20 уклоном в сторону трубного пучка.

3. Испаритель rlo пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что перегородки выполнены из гибкого пружинящего материала, например путаной проволочной сетки, 25 4. Испаритель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что перегородки шарнирно закреплены на трубном пучке и в месте крепления подпружинены.