Термосифонный теплообменник

 

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: в горизонтальном цилиндрическом корпусе 1 установлены радиально три блока тормосифонов 10. Они установлены на коллекторе 8 с возможностью поворота и под углом 120° друг к другу. Каждый блок заключен в кожух 11. На боковой поверхности корпуса 1 выполнен продольный вырез 4, на боковых крышках 2 по три выреза 3 5. Последние соответствуют вырезу на корпусе и двум кожухам 11 блоков. В коллекторе 8 расположены конденсационные трубки 9. К вырезам 3 и 5 в крышках 2 подведены газоходы горячего и холодного теплоносителей. 2 ил.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам с промежуточным теплоносителем и может быть использовано в нефтедобывающей, газовой и других отраслях промышленности.

Известна тепловая труба [1] содержащая колеблющийся корпус с перегородкой внутри, разделяющей зоны испарения на две части и имеющей переточное окно в зоне конденсации. Корпус тепловой трубы снабжен осью с балансиром, установленной в опорах с возможностью автоколебаний при перетоке теплоносителя из одной части зоны испарения в другую.

Известен термосифонный теплообменник [2] содержащий кожух с газоходами для газообразных горячего и холодного теплоносителей. В кожухе размещена трубная доска, выполненная в виде конденсационных коллекторов, соединенных проставками с образованием блоков термосифонов. В испарительной и конденсационной частях термосифонов установлены конденсато- и паропроводы, входные концы которых соединены с конденсационными коллекторами, а выходные расположены у торцовых стенок термосифонов.

Известен теплообменник [3] содержащий пакет тепловых труб, закрепленных в составной трубной решетке, состоящей из двух разъемных частей. Причем тепловые трубы выполнены составными из двух частей, каждая из которых закреплена в соответствующей части трубной решетки.

На фиг.1 представлен термосифонный теплообменник, поперечный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Термосифонный теплообменник содержит корпус 1, выполненный в виде горизонтально установленного цилиндра с продольным вырезом в верхней части четверти боковой поверхности, с крышками 2. Каждая крышка 2 имеет по три выреза 3-5. Вырез 3 расположен на вертикальной оси, проходящей через центр крышки 2, и выполнен в нижней части крышки 2. Вырез 4 соответствует по форме и расположению продольному вырезу в корпусе 1. Ось выреза 5 расположена под углом 120^о относительно оси выреза 3 и 4.

В каждой крышке 2 выполнено центральное отверстие, соосно с которым на крышках 2 укреплены подшипниковые опоры 6, в которых размещены патрубки с возможностью поворота для подвода и отвода жидкого теплоносителя. Между патрубками 7 соосно с корпусом 1 установлен коллектор 8, внутри которого расположены конденсационные трубки 9 с патрубками 7 подвода и отвода жидкого теплоносителя. На коллекторе 8 радиально закреплены три блока термосифонов 10, частично заполненных промежуточным теплоносителем. Блоки термосифонов 10 установлены с возможностью поворота и расположены вокруг коллектора 8 радиально под углом 120^о по отношению друг к другу. Каждый блок термосифонов 10 заключен в кожух 11, установленный плотно на внутренней поверхности корпуса 1 с возможностью поворота. В рабочем положении блоки термосифонов 10 размещены соответственно против вырезов 3-5 и в крышках 2, торцы кожухов 11 двух блоков термосифонов 10 установлены плотно к крышкам 2. К вырезам 3 в крышках 2 подсоединен газоход 12 для газообразного горячего теплоносителя, а к вырезу 5 газоход 13 для холодного. Термосифоны 10 могут быть выполнены с оребрением14.

Термосифонный теплообменник работает следующим образом.

Горячий теплоноситель подают по газоходу 12 через вырез 3 в крышке 2, который затем омывает один блок термосифонов 10, заключенный в кожух 11. Горячий теплоноситель отдает теплоту через стенки термосифонов 10 промежуточному теплоносителю, который кипит. Пар промежуточного теплоносителя поступает в коллектор 8, где конденсируется на конденсационных трубках 9, отдавая теплоту фазового перехода нагреваемому жидкому теплоносителю. Несконденсировавшийся пар поступает в блок термосифонов 10, который обдувается газообразным холодным теплоносителем, поступающим по газоходу 13. Холодный теплоноситель проходит по каналу, образованному внутренними поверхностями корпуса 1 и кожуха 11 и наружной поверхностью стенки коллектора 8. Промежуточный теплоноситель отдает теплоту фазового перехода холодному теплоносителю. Конденсат под действием сил тяжести стекает в нижний блок термосифонов 10. Малая часть пара будет поступать в третий блок термосифонов 10, расположенный в продольном вырезе корпуса 1, и отдавать теплоту фазового перехода окружающей среде. Конденсат будет стекать в нижний блок термосифонов 10.

Вследствие того, что коэффициенты теплоотдачи при вынужденной конвекции газообразного холодного теплоносителя, а тем более жидкого, значительно больше коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции, то соответственно в основном тепловой поток от горячего теплоносителя будет отводиться нагреваемым жидким и газообразным холодным теплоносителями.

При наружном загрязнении термосифонов 10 нижнего блока коллектор 8 поворачивают вокруг своей оси на 120^о по часовой стрелке, после чего загрязненную поверхность очищают через продольный вырез в корпусе 1. При повороте соответственно очищенный блок термосифонов 10 располагается напротив газохода 13, а блок термосифонов 10, омывавшийся холодным теплоносителем, омывается горячим. При повороте коллектора 8 обеспечивается несмешивание горячего и холодного газообразного теплоносителей за счет плотного прилегания кожухов 11 термосифонов 10 к внутренней поверхности корпуса 1 и крышкам 2.

При кратковременном аварийном отключении подачи нагреваемых жидкого и газообразного холодного теплоносителей конденсация пара будет осуществляться за счет отдачи теплоты к окружающей среде при некотором росте давления и соответственно температуры насыщения пара, что приводит к увеличению температурного перепада и соответственно теплосъем. При длительном отключении коллектор 8 поворачивают на 60^о. В этом случае горячий теплоноситель будет проходить между двумя наружными стенками кожухов 11 двух блоков термосифонов 10. Небольшой тепловой поток, который воспринимается нижней частью коллектора 8, будет отводиться термосифонами 10, расположенными в продольном вырезе корпуса 1 в окружающую среду.

Таким образом, предлагаемый термосифонный теплообменник является высоконадежным, взрывобезопасным устройством, способным работать в загрязненных горячих газах.

Формула изобретения

ТЕРМОСИФОННЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус с крышками и газоходами для горячего и холодного теплоносителей и установленные в нем блоки частично заполненных промежуточным теплоносителем термосифонов, закрепленных радиально на коллекторе и сообщающихся с ним, отличающийся тем, что блоки термосифонов установлены с возможностью поворота, расположены друг к другу под углом 120^o и каждый из них заключен в кожух, при этом корпус выполнен в виде горизонтально установленного цилиндра с продольным вырезом в верхней части четверти боковой поверхности, а на крышках выполнено по три выреза, соответствующих по форме и расположению вырезу в корпусе и кожухам двух блоков, причем в месте расположения последних к крышкам подсоединены упомянутые газоходы, а в коллекторе установлены конденсационные трубки с патрубками подвода и отвода жидкого теплоносителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2