ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1995 года по МПК F28D3/02 F28F9/02 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплообменным аппаратам системы газ-жидкость, и может быть использовано в химической промышленности и энергетике.

Известны кожухотрубные вертикальные теплообменники [1] предназначенные для нагрева отходящими газами жидкости. Конструктивные решения узлов трубчатки и межтрубного пространства теплообменников весьма многочисленны и определяются конкретными условиями их работы. Тем не менее всей этой группе кожухотрубчатых рекуперативных теплообменников присущи существенные недостатки. Главные из них: низкая эффективность, невозможность работать на загрязненных жидкостях и газах, а также сложность проведения ремонтно-восстановительных работ.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вертикальный кожухотрубный теплообменник пленочного типа с коллекторной камерой [2] Теплообменник содержит корпус, верхнюю коллекторную камеру с размещенной между корпусом и стенкой камеры кольцевой перегородкой с прорезями в нижней части, трубный пучок, верхнюю и нижнюю трубные решетки и патрубки для отвода и подвода рабочих сред.

Конструкция таких теплообменников упрощает доступ к внутренней поверхности трубчатки, однако практически исключает возможность доступа к наружной поверхности трубчатки и тем самым не позволяет работать на запыленных и влажных газах.

Цель изобретения повышение эксплуатационной надежности и упрощение сборки и разборки теплообменника и повышение его эффективности.

Указанная цель достигается тем, что в вертикальном кожухотрубном теплообменнике верхняя трубная решетка, установлена с зазором к корпусу и снабжена кольцевой обечайкой, последняя соединена с кольцевой перегородкой с помощью крышки, размещенной над верхним обрезом корпуса, а нижняя решетка установлена с зазором к корпусу и трубам пучка и с возможностью вертикального перемещения.

Поскольку предлагаемое решение имеет ряд признаков, которые отсутствуют в прототипе изобретения, следует считать вертикальный теплообменник по данной заявке соответствующим критерию "новизна". Сравнение предлагаемого решения с прототипом и другими многочисленными конструкциями в этой области техники позволяет сделать также вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными особенностями предложенной конструкции.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник; на фиг. 2 узел I на фиг. 1.

Теплообменник содержит кожух 1 с коническим днищем 2, трубчатку 3, закрепленную в трубной решетке 4. Трубная решетка снабжена кольцевой обечайкой 5, соединенной посредством крышки 6 с кольцевой перегородкой 7, образующими верхнюю кольцевую полость гидрозатвора. К кожуху крепится кольцевое днище 8 с обечайкой 9, образующие нижнюю полость гидрозатвора. На нижней части трубчатки установлена свободно перемещаемая перегородка 10, фиксируемая хомутами 11. Для подвода и отвода газа в межтрубное пространство кожух снабжен патрубками 12 и 13. Для подвода и отвода жидкости имеются патрубки 14, 15 и 16. Для заполнения жидкостью и опорожнения нижней полости гидрозатвора предусмотрены штуцеры 17 и 18.

Теплообменник работает следующим образом. Горячий газ поступает через патрубок 12 в межтрубное пространство теплообменника, охлаждается и отводится через штуцер 13. Нагреваемая жидкость через штуцер 14 подается в распределительную головку, образованную обечайкой 5 и трубной решеткой 4 и противотоком пленкой стекает по внутренней поверхности трубчатки 3. Трубчатка 3 закреплена только в решетке 4 и не крепится к кожуху 1, что в значительной степени упрощает сборку и разборку и обеспечивает легкий доступ к межтрубному пространству теплообменника.

Герметичность обеспечивается гидрозатвором, образованным верхней полостью гидрозатвора, содержащей элементы 5, 6, 7 и нижней полостью содержащей элементы 8 и 9. Гидрозатвор заполняется жидкостью через штуцер 17, а его постоянный уровень поддерживается переливным штуцером 18. Нижние концы трубчатки свободны и погружены в нагретую жидкость, стекающую по внутренним стенкам труб и собираемую в нижней части межтрубного пространства теплообменника. Образованный таким образом гидрозатвор исключает попадание газовой среды в трубное пространство теплообменника. Величина гидрозатвора поддерживается постоянной, благодаря штуцеру 15 для отвода нагретой жидкости. Для сведения к минимуму контакта газовой фазы с нагретой жидкостью в нижней части трубчатки несколько выше уровня жидкости в гидрозатворе установлена свободно перемещаемая перегородка 10, фиксируемая в заданном положении хомутами 11.

При работе с запыленными газами часть пыли оседает на перегородке 10 и периодически смывается благодаря ее затоплению, за счет изменения величины гидрозатвора. Уловленные частицы пыли оседают в конической части кожуха 1 и через штуцер 16 в виде пульпы периодически сливаются из теплообменника.

Для интенсификации межтрубное пространство теплообменника может быть снабжено поперечными или продольными перегородками, а наружная поверхность труб оребрена.

Технико-экономическая эффективность предложенного вертикального теплообменника складывается из главного преимущества конструкции упрощения сборки и разборки аппарата, обеспечивающей легкий доступ к межтрубному пространству, что в свою очередь позволяет поддерживать в течение длительного времени устойчиво высокую эффективность теплообменной поверхности.

Использование: в теплотехнике, в частности в теплообменных аппаратах системы газ-жидкость, применяемых в химической промышленности и энергетике. Сущность изобретения: повышение надежности и упрощение сборки обеспечивается установкой верхней трубной решетки 4 с зазором к корпусу, при этом она снабжена кольцевой обечайкой 5, которая соединена с кольцевой перегородкой 7 при помощи крышки 6. В нижней части перегородки 7 выполнены прорези для перетока жидкости. Нижняя трубная решетка установлена с зазором к корпусу и трубам и с возможностью вертикального перемещения. Трубчатка 3 закреплена только в решетке 4, что упрощает сборку и обеспечивает доступ к межтрубному пространству. Герметичность обеспечивается гидрозатвором, образованным элементами 5, 6, 7, 8 и 9. 2 ил.

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус, верхнюю коллекторную камеру с размещенной между корпусом и стенкой камеры кольцевой перегородкой с прорезями в нижней части, трубный пучок, верхнюю и нижнюю трубные решетки и патрубки для подвода и отвода рабочих сред, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности, а также упрощения процесса сборки и разборки, верхняя трубная решетка установлена с зазором к корпусу и снабжена кольевой обечайкой, последняя соединена с кольцевой перегородкой при помощи крышки, размещенной над верхним торцом корпуса, а нижняя трубная решетка установлена с зазором к корпусу и трубам пучка и с возможностью вертикального перемещения.