ПЛЕНОЧНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1998 года по МПК B01D53/18 

Описание патента на изобретение RU2104755C1

Изобретение относится к устройствам для проведения совместных процессов тепло- и массообмена и может быть использовано в химической, нефтехимической нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известна конструкция трубчатого абсорбера. Устройство содержит вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой, подключенные к корпусу штуцера отвода и подвода теплоносителя, штуцера ввода и вывода жидкости, подсоединенные к камерам с противоположных концов аппарата, газовые штуцера, подключенные к камерам с противоположных концов аппарата, трубу для подвода жидкости от штуцера ввода жидкости к верхней трубной решетке [1].

Аппарат работает следующим образом.

Через штуцер ввода жидкости исходная жидкость вводится в верхнюю камеру аппарата и поступает на верхнюю трубную решетку через трубу для подвода жидкости. Далее жидкость распределяется по теплообменным трубам и стекает по их внутренней поверхности в виде тонкой пленки. Противотоком пленке жидкости по теплообменным трубам движется газ, который подается в аппарат через газовый штуцер, подсоединенный к нижней камере. Удаление газа из аппарата осуществляется через газовый штуцер, подсоединенный к верхней камере, а жидкость выводится через штуцер вывода жидкости в нижней камере. Для подвода (или отвода) тепла к взаимодействующим газу и жидкости к корпусу аппарата подключены штуцера отвода и подвода теплоносителя.

Известная конструкция работает только при небольших расходах жидкости. При подаче в аппарат большого количества жидкости возникает сильная неравномерность распределения жидкости по теплообменным трубам, захлебывание теплообменных труб, близлежащих к трубе подвода жидкости за счет образования волны при истечении жидкости с большим напором. Т.о., имеет место значительное снижение эффективности тепломассообмена в аппарате при больших расходах жидкости.

Известна конструкция пленочного трубчатого тепломассообменного аппарата, которая наиболее близка к заявленному объекту. Известное устройство содержит вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой, подключенные к корпусу штуцера отвода и подвода теплоносителя, штуцера ввода и вывода жидкости, выполненные к камерам с противоположных концов аппарата, газовые штуцера, подключенные к камерам с противоположных концов аппарата, параллельно верхней трубной решетке установленную полку, снабженную отверстиями и бортами. В отверстиях полки герметично установлены патрубки (распределители жидкости) с отверстиями для стока жидкости. Полка и верхняя трубная решетка снабжены порогами с зубчатыми верхними торцами. Для подвода жидкости на полку штуцер ввода жидкости имеет трубу [2].

Устройство работает следующим образом.

Через штуцера ввода жидкости исходная жидкость вводится в верхнюю камеру аппарата и поступает на полку посредством трубы подвода жидкости, а на верхнюю трубную решетку непосредственно из штуцера. Далее жидкость перетекает через пороги с зубчатыми верхними торцами, распределяется по теплообменным трубам и стекает по их внутренней поверхности в виде тонкой пленки. Сток жидкости в трубы осуществляется посредством патрубком (распределителей жидкости) с отверстиями, которые герметично установлены в отверстия полки. Борта полки предназначены для поддержания уровня жидкости на полке и предотвращают ее стекание с полки. Противотоком пленке жидкости по теплообменным трубам двигается газ, который подается в аппарат через газовый штуцер, подсоединенный к нижней камере 9для организации нисходящего прямотока газа и жидкости газ вводится через газовый штуцер в верхнюю камеру, а выводится, естественно, из штуцера нижней камеры). Удаление газа из аппарата осуществляется через газовый штуцер, в верхней камере, а жидкость выводится через штуцер вывода жидкости в нижней камере. Для подвода (или отвода) тепла к взаимодействующим газу и жидкости к корпусу аппарата подключены штуцера отвода и подвода теплоносителя.

К недостаткам пленочного трубчатого тепломассообменного аппарата следует отнести невозможность работы при больших расходах жидкости ввиду возникновения сильной неравномерности распределения жидкости по теплообменным трубам, захлебывание теплообменных труб, близлежащих к месту подвода жидкости. Объясняется это возникновением волны при ударе большой массы жидкости о преграду (например, плоскость полки, пороги). Эти недостатки снижают эффективность тепломассообмена в аппарате, ограничивают верхний предел диапазона нагрузок по жидкости.

Задачей изобретения является повышение эффективности тепломассообмена при больших расходах жидкости и расширение диапазона нагрузки по жидкости.

Поставленная задача достигается тем, что патрубки в отверстиях полки выполнены со сплошными стенками, причем на центральном патрубке соосно установлены камера распределения жидкости со сплошными стенками, герметично закрытая с верхнего конца и открытая с нижнего конца, борта полки выполнены с зубчатыми верхними торцами, а труба для подвода жидкости от штуцера ввода жидкости к полке подключена тангенциально к камере распределения жидкости.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено на фиг.1 - вид сбоку пленочного трубчатого тепломассообменного аппарата; на фиг. 2 - Разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - возможные варианты выполнения борта полки с зубчатыми верхними торцами.

Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат содержит вертикальный корпус 1, верхнюю 2 и нижнюю 3 камеры, верхнюю 4 и нижнюю 5 трубные решетки и закрепленными в них теплообменными трубами 6 так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой 4. К корпусу аппарата подключены штуцера отвода 7 и подвода 8 теплоносителя, штуцера ввода 9 и вывода 10 жидкости выполнены к камерам 2 и 3 с противоположных концов аппарата, газовые штуцера 11, 12 подключены к камерам 2, 3 с противоположных концов аппарата. Параллельно верхней трубной решетке 4 установлена полка 13 с отверстиями 14 и бортами 15. В отверстиях 14 полки 13 герметично установлены патрубки 16 со сплошными стенками для прохода газа. Борта 15 полки 13 выполнены с зубчатыми верхними торцами. На центральном патрубке для прохода газа соосно установлена камера 17 распределения жидкости со сплошными стенками, герметично закрытая с верхнего конца и открытая с нижнего конца. К штуцеру 9 ввода жидкости выполнена труба 18 для подвода жидкости к полке, которая подключена тангенциально к камере 17 распределения жидкости.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость вводится в аппарат через штуцер 9 ввода жидкости. Далее она по трубе 18 подвода к полке поступает в камеру 17 распределения жидкости, соосно установленную на центральном патрубке 16 для прохода газа. Тангенциальное подключение трубы 18 к камере 17 распределения жидкости способствует безударному входу жидкости в аппарат с организацией вращательного движения по сплошной стенке камеры 17, которое гасит кинетическую энергию большой массы жидкости и при выходе жидкостного потока с нижнего открытого конца камеры 17 предотвращает возникновение волны. Формированию нисходящего вращательного движения потока в камере 17 способствует герметичность закрытия ее с верхнего конца. В противном случае наблюдался бы и выход жидкости с верха камеры 17, что увеличит вероятность образования брызг, пены и, как следствие, затопление близлежащих к камере 17 патрубков 16 для прохода газа. Гашению кинетической энергии потока жидкости при движении по полке 13 способствует наличие на пути движения препятствия в виде патрубков 16 со сплошными стенками для прохода газа, герметично установленных в отверстиях 14 в полке 13. Уровень жидкости на полке 13 устанавливается максимально по верхнему торцу борта 15 полки. Выполнение патрубков 16 со сплошными стенками необходимо для предотвращения попадания жидкости в патрубки 16, которые предназначены только для прохода газовой фазы через полку. Сток жидкости на верхнюю трубную решетку 4 осуществляется через прорези в верхних торцах борта 15 полки 13 на стенку камеры 2. Выполнение прорезей по всему периметру борта 15 способствует более равномерному распределению жидкости многочисленными мелкими потоками с малой скоростью истечения по всему периметру аппарата, что предотвращает волнообразование на верхней трубно решетке 4, увеличивает равномерность распределения жидкости по плоскости трубной решетки 4 и теплообменным трубам 6, исключает захлебывание теплообменных труб 6, и позволяет расширить диапазон нагрузки по жидкости (например: при осушке технологической жидкости использовался аппарат с вводом жидкости через штуцер ввода жидкости по трубе подвода жидкости на трубную решетку при плотности орошения 0,7 м3/м.ч. Замена аппарата на Аппарат согласно изобретению позволила поднять нагрузку по жидкости до 1,48 м3/м.ч. Испытания на модели показали результаты до 2,55 м3/м.ч.). Переток жидкости в теплообменные трубы 6 начинается в тот момент, когда жидкость поднимается до верхнего конца труб 6, выступающих над трубной решеткой 4. Газ поступает аппарат в нижнюю камеру 3 через штуцер 11 и далее по трубам 6 и патрубки 16 в камеру 2 и удаляется через штуцер 12. Таким образом, организуется противопоточное движение газа и жидкости в теплообменных трубах 6. Нисходящий прямоток газа и жидкости возможен при вводе газа в аппарат через штуцер 12 в верхнюю камеру 2 и выводе газа через штуцер 11. Жидкость по всем трубам 6 течет сверху вниз в виде пленки. Из труб 6 жидкость стекает в нижнюю камеру 3 и выводится из аппарата посредством штуцера 10 вывода жидкости. Для отвода или подвода тепла в пространство между корпусом 1 и трубами 6 посредством штуцеров 7, 8 подается и отводится теплоноситель.

Таким образом, данное выполнение пленочного трубчатого темпломассообменного аппарата позволяет повысить эффективность тепломассообмена при больших расходах жидкости и расширение диапазона нагрузки по жидкости.

Похожие патенты RU2104755C1

название год авторы номер документа
ПЛЕНОЧНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ 2023
  • Корнеев Михаил Александрович
  • Ковешников Анатолий Витальевич
  • Рубцов Дмитрий Викторович
RU2801516C1
Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат 1987
  • Косырев Владимир Михайлович
  • Живайкин Леонид Яковлевич
  • Бахтин Леонид Афанасьевич
  • Жестков Сергей Васильевич
  • Ульянов Владимир Михайлович
SU1416161A1
ГАЗЛИФТНЫЙ АППАРАТ 1996
  • Кононов В.Е.
  • Трофимов В.А.
  • Шипов В.П.
RU2091154C1
ПЛЕНОЧНЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ 2002
  • Фирсов В.М.
  • Карасёв Ю.В.
  • Бакаев В.А.
  • Петрик В.И.
  • Ступин А.Н.
RU2218970C2
8Тепломассообменный аппарат пленочного типа 1990
  • Смирнов Сергей Игоревич
  • Алексеев Владимир Александрович
  • Рузанов Сергей Романович
  • Степанов Арий Мильевич
  • Юсупов Ирек Галимович
  • Харин Олег Константинович
SU1699481A1
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ДИСПЕРСНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ 1998
  • Сулиманов Н.И.
RU2159918C2
ПЛЕНОЧНЫЙ ВЫПАРНОЙ АППАРАТ 1998
  • Истомин Н.Н.
  • Клыков М.В.
RU2144412C1
ГАЗЛИФТНЫЙ РЕАКТОР 1993
  • Кононов В.Е.
  • Трофимов В.А.
  • Шипов В.П.
  • Поротиков В.М.
  • Турович В.Е.
RU2070434C1
ЖИДКОСТНО-МАСЛЯНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 2000
  • Аверкиев Л.А.
  • Беленко В.И.
RU2170897C1
МНОГОХОДОВОЙ ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 1990
  • Абрамов Е.С.
  • Марков В.Н.
RU2034490C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 104 755 C1

Реферат патента 1998 года ПЛЕНОЧНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Использование: для проведения совместных процессов тепло- и массообмена в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: пленочный трубчатый темпломассообменный аппарат, содержащий вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы закрепленные в трубных решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой, подключенные к корпусу штуцера отвода и подвода теплоносителя, штуцера ввода и вывода жидкости, подсоединенные к камерам с противоположных концов аппарата газовые штуцера, подключенные к камерам с противоположных концов аппарата, параллельно верхней трубной решетке установленную полку, снабженную отверстиями и бортами, трубу для подвода жидкости от штуцера ввода жидкости к полке, имеет патрубки в отверстиях полки, выполненные со сплошными стенками, причем, на центральном патрубке соосно установлена камера распределения жидкости со сплошными стенками, герметично закрытая с верхнего конца и открытая с нижнего конца, борта полки выполнены с зубчатыми верхними торцами, а труба для подвода жидкости от штуцера ввода жидкости к полке подключена тангенциально к камере распределения жидкости. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 104 755 C1

Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат, содержащий вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные в трубчатых решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой, подключенные к корпусу штуцера подвода и отвода теплоносителя, штуцера ввода и вывода жидкости, подсоединенные к камерам с противоположных концов аппарата, газовые штуцера, подключенные к камерам с противоположных концов аппарата, полку, установленную параллельно верхней трубной решетке и снабженную отверстиями и бортами, патрубки, герметично установленные в отверстиях полки, а также трубу для подвода жидкости к полке от штуцера ввода жидкости, отличающийся тем, что патрубки в отверстиях полки выполнены со сплошными стенками, причем на центральном патрубке соосно установлена камера распределения жидкости со сплошными стенками, герметично закрытая с верхнего конца и открытая с нижнего конца, борта полки выполнены с зубчатыми верхними торцами, а труба для подвода жидкости к полке подключена тангенциально к камере распределения жидкости.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2104755C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Касаткин А.Г
Основные процессы и аппараты химической технологии
- М.: Химия, 1973, с
Шахтно-ступенчатая топка с цепной решеткой для торфа 1920
  • Сильницкий А.К.
SU443A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
SU, авторское свидетельство, 1416161, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 104 755 C1

Авторы

Смирнов С.И.

Рузанов С.Р.

Юсупов И.Г.

Злобин Н.М.

Колесников В.Я.

Даты

1998-02-20Публикация

1996-01-29Подача