ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1994 года по МПК F28C3/06 

Изобретение относится к теплообмену между двумя средами с применением жидкого промежуточного теплоносителя или без него и может быть использовано в оборудовании для бытового обслуживания населения, например, химчистках, оборудовании для нефтехимических отраслей промышленности и т. д.

Известен теплообменник, содержащий корпус с отверстиями для подачи паровоздушной смеси и отвода конденсата, а также змеевик с хладагентом, установленный в корпусе [1] .

Недостатком известной конструкции можно считать низкую производительность. Известна конструкция теплообменника, в котором производится теплообмен между двумя средами с использованием промежуточной жидкости [2, 3] . Наиболее близким из указанных по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа теплообменник, в котором реализуется способ, описанный в [3] .

Указанное устройство включает герметичный вертикальный корпус, заполненный промежуточной жидкостью. По оси корпуса размещен трубопровод, в который подается нагретый газ. Внутри корпуса в промежуточной жидкости размещен трубчатый змеевик, в котором циркулирует хладагент.

Известна конструкция разделителя смешанной жидкости, включающая бак с трубопроводами для подвода смешанной жидкости и трубопроводами отвода выделенных фракций ([1] , с. 183, 184, рис. 92-94).

Совместное использование известных теплообменника [3] и разделителя ([1] с. 184) обеспечивает охлаждение газообразного вещества, включающего внедрение фракции, а также последующее его разделение на составляющие. Однако, такая конструкция сложна и имеет низкую производительность.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения, помимо работы его в качестве теплообменника, режима работы, когда возможно совмещение операции теплообменника охлаждаемого газообразного вещества, например, паровоздушной смеси и разделения конденсата на фракции, а также их удаление. Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем вертикальный корпус, внутри которого размещены змеевик и газоподводящий трубопровод, последний из которых установлен по оси корпуса, и размещенный вне корпуса гидрозатвор, в отличие от известного, гидрозатвор выполнен в виде емкости и установленной в отверстие ее днища трубы, верхняя и нижняя части емкости подключены соответственно к верхней и нижней частям корпуса, в последнем ниже места подключения его верхней части выполнено отверстие, причем газопроводящий трубопровод и труба установлены с возможностью осевого перемещения. Наличие гидрозатвора, емкость которого связана каналами на верхнем и нижнем условиях с полостью корпуса теплообменника позволяет обеспечить разделение смеси промежуточной жидкости и конденсата в корпусе теплообменника, удаление тяжелой функции по каналу на нижнем уровне и поддержание нормальной работы гидрозатвора, благодаря каналу на верхнем уровне.

Возможность перемещения трубопровода для подачи газообразной смеси, а также трубы гидрозатвора обеспечивают три режима работы устройства: только для теплообмена как с промежуточной жидкостью, так и без нее, а также одновременно для теплообмена и средоразделения конденсата с выделением полученных фракций. Дополнительное отверстие расположено ниже отверстия канала, связывающего полости корпусов теплообменника и гидрозатвора на верхнем уровне, задает максимально допустимый уровень жидкости в корпусе теплообменника, обеспечивая работу гидрозатвора.

На чертеже изображена схема устройства в режиме теплообмена с промежуточной жидкостью и разделения конденсата, продольный разрез. Предложенный теплообменник содержит корпус 1, заполненный промежуточной жидкостью 2. При использовании устройства в оборудовании для чистки одежды это может быть вода.

В полости корпуса 1 располагаются змеевик 3, в котором циркулирует хладагент, и трубопровод 4 для подачи газообразного вещества. Трубопровод 4 имеет возможность перемещения вдоль продольной оси корпуса 1 фиксируется в заданном положении на его крышке, например гайкой с уплотнением (не показано). Трудопровод 4 заканчивается коробчатым распределителем 5 круглой формы. На боковой поверхности распределителя 5 имеются отверстия.

В состав устройства входит также гидрозатвор, который образован емкостью 7 и трубой 8, которая имеет возможность перемещения параллельно продольной оси корпуса 1 и в заданном положении неподвижно фиксируется известным образом относительно емкости 7. Емкость 7 гидрозатвора связана каналами 9 и 10 с корпусом 1 теплообменника соответственно на верхнем и нижнем уровнях. Канал 9 на верхнем уровне обеспечивает работоспособность гидрозатвора. Канал 10 на нижнем уровне предназначен для слива фракции, находящейся в нижней части корпуса 1 из теплообменника. Отверстие 11 корпуса 1 используется для отвода легкой фракции конденсата из корпуса 1 и располагается ниже канала 9. Отверстие 11 задает максимальный уровень жидкости в корпусе 1 в процессе теплообмена и разделения конденсата. Теплообменник может работать в режиме только теплообмена без промежуточной жидкости. В этом случае трубопровод находится на уровне канала 10, отверстие 11 закpыто вентилем 12, трубопровод 4 может находиться в любом положении по отношению к змеевику 3, но предпочтительно в нижней его части. В теплообменнике при работе в режиме только теплообмена с промежуточной жидкостью в корпусе 1 труба 8 определяет максимальный уровень промежуточной жидкости 2, покрывающий змеевик 3. В качестве промежуточной жидкости 2 может быть использован конденсат. В этом случае отверстие 11 закрыто с помощью вентиля 12. Распределитель 5 находится в нижней части змеевика 3. При работе теплообменника в режиме теплообмена и разделения конденсата на фракции труба 8 определяет максимально допустимый уровень тяжелой фракции конденсата в корпусе 1.

Вентиль 12 открыт, а отверстие 11 определяет максимальный уровень легкой фракции в корпусе 1.

Распределитель 5 находится в нижней части змеевика 3. Работа устройства одновременно в качестве теплообменника и разделителя происходит следующим образом. Газообразное вещество, например, паровоздушная смесь, подается по трубопроводу 4 в распределитель 5 и по отверстиям 6 барботирует через промежуточную жидкость 2 вверх вдоль змеевика 3.

При этом происходит конденсирование паровоздушной смеси и охлаждение конденсата. Охлажденный конденсат разделяется по удельным весам на две фракции, при этом тяжелая фракция опускается в нижнюю часть корпуса 1 и отводится из него через канал 10 и трубу 8 в отдельную емкость. Легкая фракция поднимается в верхнюю часть корпуса 1 и, достигнув уровня отверстия 11, через открытый вентиль 12 удаляется из корпуса 1. С помощью заданного положения трубы 8 гидрозатвора поддерживается допустимый уровень тяжелой фракции конденсата в корпусе 1 и исключается возможность поступления легкой фракции через канал 10 в трубопровод гидрозатвора. Работа теплообменника в режиме теплообмена как с промежуточной жидкостью так и без нее известна и не имеет особенностей. (56) 1. Минаев-Цикановский В. А. Аккуратов Ф. М. Машины и оборудования предприятий химической чистки одежды. М. : Машиностроение, 1972, т. I, с. 179.

2. Авторское свидетельство СССР N 742691, кл. F 28 С 3/06, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР N 601556, кл. F 28 C 3/06, 1978.

Использвание: теплоэнергетика, теплообмен, охлаждение паровоздушной смеси, разделение полученного конденсата. Сущность изобретения: вертикальный корпус 1, содержащий змеевмк 3 и газопроводящий трубопровод 4, в верхней и нижней частях сообщен каналами соответственно с верхней и нижней частями емкости 7, внутри которой с образованием гидрозатворы размещена трубы 8. Верхний канал обеспечивает работу гидрозатвора, а нижний используется для слива тяжелой фракции конденсата после разделения или для слива конденсата при работе в режиме теплообмена. Труба 8 и трубопровод 4 установлены с возможностью осевого перемещения для обеспечения работы в заданном режиме. Для вывода мягкой фракции и задания максимально возможного уровня жидкости в корпусе 1 ниже места подключения его верхней части выполнено отверстие 11. 1 ил.

ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий вертикальный корпус, внутри которого размещены змеевик и газоподводящий трубопровод, последний из которых установлен по оси корпуса, и размещенный вне корпуса гидрозатвор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, гидрозатвор выполнен в виде емкости и установленной в отверстии ее днища трубы, верхняя и нижняя части емкости подключены соответственно к верхней и нижней частям корпуса, в последнем ниже места подключения его верхней части выполнено отверстие, причем газоподводящий трубопровод и труба установлены с возможностью осевого перемещения.