УПРАВЛЯЕМЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ ЗМЕЕВИКОВОГО ТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ЖИДКОСТНЫХ НАГРУЗОК Российский патент 2023 года по МПК F28D7/02 F28F27/02 F28F9/02 

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Изобретение относится к теплообменнику и к способу функционирования такого теплообменника.

Змеевиковые трубчатые теплообменники используют, например, на заводах для сжижения природного газа. В данном случае первую текучую среду, испаряемую способом стекающей пленки, вводят в качестве хладагента со стороны царги. При указанном испарении может происходить так называемое неравномерное распределение хладагента по трубному пучку, при котором на некоторые трубы его поступает слишком много, а на другие трубы слишком мало. Для противодействия этому эффекту, например, со стороны трубы, т.е. количество среды, направляемой на трубный пучок, можно регулировать для обеспечения такого распределения среды, с помощью которого можно устранить неравномерное распределение первой среды или хладагента со стороны царги. В альтернативном варианте осуществления можно также регулировать количество первой среды или хладагента со стороны царги для компенсации неравномерного распределения.

При реализации управляемого распределителя жидкости необходимо обеспечить возможность подачи различного количества хладагента к разным областям трубного пучка.

В этой связи было обнаружено, что клапаны, расположенные во внутреннем пространстве или на трубном пучке, а также подвижные детали во внутренней части теплообменника сравнительно сложно реализовать.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка теплообменника и соответствующего способа непрямой теплопередачи, допускающего вытеснение, в частности непрерывное вытеснение, предназначенной для поверхностного связывания первой среды в радиальном направлении трубного пучка, и в то же время минимизация затрат на дополнительное оборудование.

Указанную задачу решают с помощью теплообменника, имеющего признаки по п. 1, и способа, имеющего признаки по п. 14.

Преимущественные изменения указанных аспектов изобретения определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения и описаны ниже.

Описан теплообменник по п. 1, содержащий:

- царгу, окружающую внутреннее пространство теплообменника, причем внутреннее пространство выполнено с возможностью приема первой текучей среды,

- внутреннюю трубу, проходящую во внутреннем пространстве,

- трубный пучок, содержащий несколько труб, намотанных вокруг внутренней трубы, причем трубный пучок выполнен с возможностью приема по меньшей мере одной второй текучей среды с возможностью опосредованной передачи тепла между первой средой и по меньшей мере одной второй средой, и

- распределитель жидкости, расположенный над трубным пучком во внутреннем пространстве, для подачи жидкой фазы первой среды к трубному пучку, причем распределитель жидкости содержит распределительные элементы, выступающие в радиальном направлении от внутренней трубы, кольцевой канал, проходящий выше распределительных элементов в направлении вдоль окружности царги, и коллекторный резервуар, сформированный внутренней трубой, при этом кольцевой канал и коллекторный резервуар выполнены с возможностью сбора первой среды.

В соответствии с изобретением распределительные элементы для подачи жидкой фазы первой среды к трубному пучку имеют по меньшей мере один первый контейнер и по меньшей мере один второй контейнер, отделенный от первого контейнера, причем первый контейнер сообщается по потоку с кольцевым каналом с возможностью введения жидкой фазы первой среды из кольцевого канала в по меньшей мере один первый контейнер и распределения оттуда по первой области трубного пучка через выпускные отверстия первого контейнера, и при этом по меньшей мере один второй контейнер сообщается по потоку с коллекторным резервуаром с возможностью введения жидкой фазы первой среды в по меньшей мере один второй контейнер из коллекторного резервуара и распределения оттуда по второй области трубного пучка через выпускные отверстия второго контейнера.

Каждый из распределительных элементов может иметь форму сегмента круга. Кроме того, два распределительных элемента, расположенных смежно в направлении вдоль окружности царги или внутренней трубы, могут быть соответственно разделены зазором, через который могут быть направлены трубы из трубного пучка (например, в штуцеры, обеспеченные на царге).

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения теплообменник содержит по меньшей мере один первый управляемый клапан, через который кольцевой канал может быть наполнен первой средой, и/или теплообменник содержит по меньшей мере один второй управляемый клапан, через который коллекторный резервуар внутренней трубы может быть наполнен первой средой.

Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения кольцевой канал сообщается по потоку с первым впускным отверстием, расположенным на царге с возможностью введения первой среды в кольцевой канал через первое впускное отверстие, причем первый клапан, в частности, расположен выше по потоку относительно первого впускного отверстия.

Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления коллекторный резервуар внутренней трубы сообщается по потоку со вторым впускным отверстием, расположенным на царге с возможностью введения первой среды в коллекторный резервуар через второе впускное отверстие, причем второй клапан, в частности, расположен выше по потоку относительно второго впускного отверстия.

Более того, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения в первый контейнер и во второй контейнер в каждом из случаев можно одновременно подавать переменные массовые потоки первой среды путем соответствующей регулировки клапанов.

Кроме того, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения первый контейнер и второй контейнер расположены над трубным пучком с возможностью изменения или регулирования количества жидкой фазы, подаваемой к трубному пучку на единицу площади и за единицу времени, в радиальном направлении трубного пучка путем регулировки двух клапанов.

Таким образом, вытеснение, в частности непрерывное вытеснение, предназначенной для поверхностного связывания жидкой фазы первой среды (например, хладагента) в радиальном направлении трубного пучка может быть достигнуто простым способом, при этом затраты на дополнительное оборудование предпочтительно относительно не повышаются.

Для эффективной регулировки распределения жидкой фазы в радиальном направлении с помощью контейнеров в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения применено такое расположение выпускных отверстий первого и второго контейнеров, с помощью которого можно устанавливать различающиеся в радиальном направлении значения количества жидкости. Например, второй контейнер может иметь выпускные отверстия, расположенные дальше вовнутрь в радиальном направлении, чем выпускные отверстия первого контейнера. Соответственно, второй контейнер может, например, иметь выпускные отверстия только для внутренней половины трубного пучка, тогда как первый контейнер имеет выпускные отверстия только для наружной половины трубного пучка.

В частности, благодаря расположению контейнеров над трубным пучком и путем соответствующей регулировки клапанов можно изменять или устанавливать указанное количество в радиальном направлении трубного пучка с возможностью монотонного увеличения указанного количества в направлении наружу или монотонного уменьшения в направлении наружу в радиальном направлении трубного пучка.

Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения по меньшей мере один первый контейнер сформирован первым распределительным элементом распределителя жидкости, а по меньшей мере один второй контейнер сформирован вторым распределительным элементом распределителя жидкости.

Кроме того, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения по меньшей мере один первый контейнер сформирован первой областью распределительного элемента, а по меньшей мере один второй контейнер сформирован второй областью распределительного элемента, отделенной от первой области.

В соответствии с одним вариантом осуществления в этом отношении предусмотрено, что две области расположены рядом друг с другом в радиальном направлении, вдоль которого проходит распределительный элемент. В этом случае в соответствии с одним вариантом осуществления может также быть предусмотрено отделение двух областей друг от друга (с точки зрения потока) перегородкой распределительного элемента, проходящей в радиальном направлении.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления может также быть предусмотрено противоположное относительно друг друга расположение двух областей в радиальном направлении, вдоль которого проходит распределительный элемент. В этом отношении в соответствии с одним вариантом осуществления может также быть предусмотрено отделение двух областей друг от друга проходящей в направлении вдоль окружности перегородкой внутренней трубы.

Дополнительный аспект настоящего изобретения относится к способу выполнения непрямой теплопередачи между по меньшей мере одной первой текучей средой и второй текучей средой с использованием теплообменника согласно изобретению, причем вторую среду вводят в трубный пучок, и при этом первый массовый поток первой среды вводят в по меньшей мере один первый контейнер через кольцевой канал, и причем (в частности, одновременно) второй массовый поток первой среды вводят в по меньшей мере один второй контейнер через коллекторный резервуар, при этом два массовых потока (например, с использованием указанных клапанов) регулируют для изменения или установки количества жидкой фазы первой среды, подлежащей подаче на единицу площади и за единицу времени к трубному пучку через выпускные отверстия по меньшей мере одного первого контейнера и выпускные отверстия по меньшей мере одного второго контейнера в радиальном направлении трубного пучка.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа два массовых потока первой среды регулируют с возможностью монотонного увеличения указанного количества жидкой фазы первой среды в радиальном направлении трубного пучка в направлении наружу или монотонного уменьшения в направлении наружу.

Варианты осуществления изобретения и другие признаки и преимущества изобретения разъяснены ниже со ссылкой на фигуры. Рассмотрим указанные фигуры.

На фиг. 1 представлен схематический вид в разрезе варианта осуществления теплообменника в соответствии с изобретением;

на фиг. 2 представлен схематический вид в разрезе вдоль плоскости A–A, показанной на фиг. 1;

на фиг. 3 представлен схематический вид в разрезе другого варианта осуществления изобретения; и

на фиг. 4 представлен схематический вид в разрезе другого варианта осуществления изобретения.

На фиг. 1 в сочетании с фиг. 2 представлен вариант осуществления теплообменника 1 в соответствии с изобретением, с помощью которого можно устранить неравномерное распределение первой среды M (например, хладагента), направляемой во внутреннее пространство 3, на трубном пучке 5 теплообменника 1.

Для этой цели теплообменник 1, в частности, содержит царгу 2, которая окружает внутреннее пространство 3, внутреннюю трубу 4, которая проходит во внутреннем пространстве 3 и вокруг которой размещены трубы 50 трубного пучка 5, причем трубный пучок 5 выполнен с возможностью приема по меньшей мере одной второй текучей среды M’ с возможностью опосредованной передачи тепла между первой средой M и по меньшей мере одной второй средой M’. При изготовлении теплообменника 1 внутренняя труба 4 выполняет функцию, в частности, внутренней основы или несущей конструкции для трубного пучка, причем отдельные трубы 50 намотаны на горизонтально установленную внутреннюю трубу 4 с применением промежуточных разделителей. Во время эксплуатации теплообменника 1 внутренняя труба 4 проходит вдоль вертикальной оси и предпочтительно поддерживает по меньшей мере одну часть нагрузки труб 50 трубного пучка 5. Отдельные трубы 50 предпочтительно спиралевидно намотаны на внутреннюю трубу 4 или вокруг нее по меньшей мере в секциях. Таким образом, такой теплообменник также называют змеевиковым трубчатым теплообменником 1.

Кроме того, теплообменник 1 имеет размещенный с привязкой к вертикальной оси или продольной оси z внутренней трубы 4 распределитель 6 жидкости, расположенный над трубным пучком 5 в пределах внутреннего пространства 3, для приведения в контакт с трубным пучком 5 жидкой фазы F первой среды M, причем распределитель 6 жидкости содержит распределительные элементы 60, которые выступают от внутренней трубы 3 в радиальном направлении R и которые, например, на виде в горизонтальной проекции вдоль продольной оси z, могут иметь форму сегмента круга (также см. фиг. 2–4). Каждый из распределительных элементов 60 имеет дно 60g, а также боковые стенки 60d, поднимающиеся от дна 60g и проходящие от внутренней трубы 4 наружу к кольцевому каналу 61.

Кроме того, распределитель 6 жидкости предпочтительно имеет кольцевой канал 61, проходящий вокруг распределительных элементов 60 или обходящий их в направлении U вдоль окружности царги 2, а также коллекторный резервуар 62, сформированный внутренней трубой 4, причем каждый из кольцевого канала 61 и коллекторного резервуара 62 выполнен с возможностью сбора первой среды M, которая, в частности, представляет собой двухфазную смесь. Первая среда может быть стабилизирована и дегазирована в коллекторном резервуаре 62 и в кольцевом канале 61 или впоследствии в контейнерах 60a, 60b или областях 60a, 60b с возможностью в итоге распределения жидкой фазы F первой среды или хладагента M по трубному пучку 5 посредством распределительных элементов 60.

Как показано на фиг. 1 и 2, распределительные элементы 60 формируют по меньшей мере один первый контейнер 60a и по меньшей мере один второй контейнер 60b, отделенный от первого контейнера 60a, причем по меньшей мере один первый контейнер 60a сообщается по потоку с кольцевым каналом 61 с возможностью введения жидкой фазы F первой среды М из кольцевого канала 61 в по меньшей мере один первый контейнер 60а и распределения оттуда по первой области 5а трубного пучка 5 через выпускные отверстия 600 дна 60g по меньшей мере одного первого контейнера 60а, и при этом по меньшей мере один второй контейнер 60b сообщается по потоку с коллекторным резервуаром 62 с возможностью введения жидкой фазы F первой среды М в по меньшей мере один второй контейнер 60b из коллекторного резервуара 62 и распределения оттуда по второй области 5b трубного пучка 5 через выпускные отверстия 601 дна 60g по меньшей мере одного второго контейнера 60b.

Как показано, в частности, на фиг. 2, распределитель 6 жидкости может содержать несколько (в данном случае, например, четыре) распределительных элемента 60, причем каждые два распределительных элемента 60, противоположные друг другу в радиальном направлении R, формируют первый контейнер 60a, который отделен по текучей среде относительно коллекторного резервуара 62 или внутренней трубы 4 (например, секцией 60f стенки внутренней трубы 4), и жидкая фаза F первой среды М поступает в него только снаружи через кольцевой канал 61, например через отверстие 61а внутренней стенки 61с кольцевого канала 61. Как показано на фиг. 2, внутренняя стенка 61c расположена напротив наружной периферийной стенки 61b кольцевого канала 61, причем обе стенки поднимаются от дна 61d кольцевого канала 61. Кольцевой канал 61 может также быть прикреплен к царге 2 с возможностью формирования, например, наружной стенки 61b царгой 2.

Кроме того, каждый из двух дополнительных распределительных элементов 60, расположенных напротив друг друга в радиальном направлении R, формирует второй контейнер 60b, причем соответствующий второй контейнер 60b в отличие от соответствующего первого контейнера 60a отделен по текучей среде относительно кольцевого канала 61 (например, секцией 60e внутренней стенки 61c кольцевого канала 61), а жидкая фаза F первой среды М поступает в него из внутренней части только через коллекторный резервуар 62 или внутреннюю трубу 4. Для этой цели стенка внутренней трубы 4 в каждом случае может иметь соответствующее отверстие 4a. Каждый из контейнеров 60a, 60b связан с областью 5a или 5b верхней стороны трубного пучка 5 (см. фиг. 1) с возможностью влияния различий в условиях доставки жидкости в области 5a, 5b на распределение жидкой фазы F по трубному пучку 5.

Для влияния на распределение жидкой фазы F, можно, например, обеспечить разное состояние жидкости в первом и втором контейнерах 60a, 60b и, таким образом, разные значения скорости потока. Кроме того, выпускные отверстия 600, 601 первого и второго контейнеров 60a, 60b могут быть расположены с возможностью регулирования различающихся в радиальном направлении количеств жидкости. Например, вторые контейнеры 60b, соединенные с внутренней трубой 4, могут иметь выпускные отверстия 601, расположенные дальше внутрь в радиальном направлении R, чем выпускные отверстия 600 первых контейнеров 60a. Например, вторые контейнеры 60b могут, таким образом, иметь только выпускные отверстия 601 для внутренней половины трубного пучка 5, а первые контейнеры 60a, соединенные с кольцевым каналом 61, могут иметь только выпускные отверстия 600 для наружной половины трубного пучка 5. В этом случае выпускные отверстия 600, 601 могут также иметь различный размер или может быть обеспечено перекрытие выпускных отверстий 600 первых контейнеров 60a с выпускными отверстиями 601 вторых контейнеров 60b относительно радиального направления.

Кроме того, как показано на фиг. 1, кольцевой канал 61 можно предпочтительно наполнить первой средой M через первый клапан 7 и через расположенное дальше первое впускное отверстие или штуцер 9 с возможностью аналогичного управления соответствующим массовым потоком первой среды M, поступающим в кольцевой канал 61 и первые контейнеры или распределительные элементы 60a. Кроме того, обеспечивают возможность наполнения коллекторного резервуара 62 первой средой M через второй клапан 8, а также через расположенное дальше второе впускное отверстие или штуцер 10, расположенный по центру царги 2 над коллекторным резервуаром 62 с возможностью аналогичного управления соответствующим массовым потоком первой среды M, поступающим в коллекторный резервуар 62, или вторые контейнеры, или распределительные элементы 60b.

Путем соответствующей установки клапанов 7, 8 или регулировки двух массовых потоков первой среды M теперь можно изменять количество жидкой фазы F, поступающей вдоль радиального направления R трубного пучка 5 к трубному пучку 5 или к областям 5a, 5b, для устранения неравномерного распределения жидкой фазы F во внутреннем пространстве 3.

В примере осуществления, показанном на фиг. 2, распределительные элементы 60, таким образом, наполняют снаружи через кольцевой канал 61 (первый контейнер 60a) или изнутри через коллекторный резервуар 62 (второй контейнер 60b), обеспеченный во внутренней трубе 4, чтобы при необходимости изменять или регулировать подачу жидкости к трубному пучку 5 в радиальном направлении R.

В отличие от этого на фиг. 3 представлен альтернативный вариант осуществления распределителя 6 жидкости, причем по меньшей мере один первый контейнер 60a сформирован первой областью 60a распределительного элемента 60 и при этом по меньшей мере один второй контейнер 60b сформирован второй областью 60b того же распределительного элемента 60, отделенной по текучей среде относительно первой области 60a. В этом случае предпочтительно обеспечить (в соответствии с фиг. 3) параллельное прохождение двух областей 60a, 60b от внутренней трубы 4 к царге 2 в радиальном направлении R, вдоль которого проходит распределительный элемент 60, причем две области 60a, 60b предпочтительно отделены друг от друга перегородкой 60c, проходящей в радиальном направлении R, распределительного элемента 60. В данном случае в первую область 60a, в свою очередь, жидкую фазу F первой среды M подают снаружи через кольцевой канал 61, и в частности через отверстие 61a во внутренней стенке 61c кольцевого канала 61. Кроме того, первая область 60a, например, отделена по текучей среде от внутренней трубы 4 или коллекторного резервуара 62 секцией 60f стенки внутренней трубы 4.

В по меньшей мере одну вторую область 60b жидкую фазу F первой среды M, напротив, подают из коллекторного резервуара 62 через отверстие 4a внутренней трубы 4, и она отделена по текучей среде относительно кольцевого канала 61, например, секцией 60e внутренней стенки 61c кольцевого канала 61.

В частности, в соответствии с фиг. 3 все (например, четыре) распределительных элемента 60 разделены таким образом на отдельные первую и вторую области 60a, 60b.

Кроме того, как показано на фиг. 3, в кольцевой канал 61 непостоянно подают жидкую фазу F через первый клапан 7, тогда как в коллекторный резервуар 62 непостоянно подают жидкую фазу F первой среды M через второй клапан 8.

Путем соответствующей установки клапанов 7, 8 или регулирования двух массовых потоков первой среды M в кольцевом канале 61 или в коллекторном резервуаре теперь можно изменять количество жидкой фазы F, поступающей вдоль радиального направления R трубного пучка 5 к трубному пучку 5 или к областям 5a, 5b, для устранения неравномерного распределения жидкой фазы F во внутреннем пространстве 3.

В этом случае в соответствии с одним вариантом осуществления также предусмотрено выполнение выпускных отверстий 600, 601 первого и второго контейнеров 60a, 60b с возможностью установки различающихся в радиальном направлении количеств жидкости. Например, вторые контейнеры 60b, соединенные с внутренней трубой 4, могут иметь выпускные отверстия 601, расположенные дальше внутрь в радиальном направлении R, чем выпускные отверстия 600 первых контейнеров 60a. Например, вторые контейнеры 60b могут иметь выпускные отверстия 601 только для внутренней половины трубного пучка 5, а первые контейнеры 60a, соединенные с кольцевым каналом 61, могут иметь выпускные отверстия 600 только для наружной половины трубного пучка 5 (см. выше).

На фиг. 4 представлен дополнительный вариант теплообменника 1 в соответствии с изобретением, причем и в этом случае по меньшей мере одна первая и по меньшей мере одна вторая область 60a, 60b сформированы распределительным элементом, при этом в отличие от фиг. 3 перегородка 60c, которая разделяет по текучей среде две области 60a, 60b, проходит в направлении U вдоль окружности царги 2 или внутренней трубы 4 с возможностью противоположного относительно друг друга расположения областей 60а, 60с в радиальном направлении R, вдоль которого распределительный элемент проходит от внутренней трубы к царге 2. В данном случае в первую область жидкая фаза F поступает, например, через отверстие 61a внутренней стенки 61c кольцевого канала, тогда как во вторую область 60b жидкая фаза F поступает из коллекторного резервуара 62 через, например, отверстие 4a внутренней трубы 4. В этом случае выпускные отверстия 600 первых контейнеров 60a расположены дальше наружу в радиальном направлении R, чем выпускные отверстия 601 вторых контейнеров 60b.

В частности, в соответствии с фиг. 4, как и в предыдущем случае, все (например, четыре) распределительных элемента 60 разделены таким образом на отдельные первую и вторую области 60a, 60b.

Как уже упоминалось ранее, в кольцевой канал 61 в соответствии с фиг. 4 непостоянно подают жидкую фазу F через первый клапан 7, тогда как в коллекторный резервуар 62 непостоянно подают жидкую фазу F первой среды M через второй клапан 8.

Путем соответствующей установки клапанов 7, 8 или регулирования двух массовых потоков первой среды M в кольцевом канале 61 или в коллекторном резервуаре 62 теперь можно изменять количество жидкой фазы F, поступающей вдоль радиального направления R трубного пучка 5 к трубному пучку 5 или к областям 5a, 5b, для устранения неравномерного распределения жидкой фазы F во внутреннем пространстве 3. Например, при увеличении массового потока первой среды M в коллекторном резервуаре 62 или уменьшении в кольцевом канале 61 в трубный пучок 5 через внутренние вторые области 60b будет подано большее количество жидкости F, чем через наружные первые области 60a.

Благодаря распределителю жидкости в соответствии с изобретением может быть обеспечено оптимальное реагирование на любое изменение со стороны процесса и устранено неравномерное распределение со стороны царги с возможностью в целом повышения эффективности теплообменника.

Две области 60a, 60b могут также быть реализованы с помощью разделенного кольцевого канала 61 (например, двух полукруглых кольцевых каналов или двух концентрических кольцевых каналов) или разделенной внутренней трубы 4 (например, пучка концентрических внутренних труб или внутренней трубы с разделенным диаметром). Распределительные элементы 60 могут также иметь любое другое пространственное разделение. Кроме того, для регулирования распределения жидкости в радиальном направлении трубного пучка также может быть использовано более двух клапанов или контейнеров.

Изобретение относится к теплообменнику (1), содержащему: царгу (2), окружающую внутреннее пространство (3) теплообменника (1), причем внутреннее пространство (3) выполнено с возможностью приема первой текучей среды (M); внутреннюю трубу (4), проходящую во внутреннем пространстве (3); трубный пучок (5), содержащий несколько труб (50), намотанных вокруг внутренней трубы (4), причем трубный пучок (5) выполнен с возможностью приема по меньшей мере одной второй текучей среды (M’) с возможностью опосредованной передачи тепла между первой средой (M) и по меньшей мере одной второй средой (M’), и распределитель (6) жидкости, расположенный над трубным пучком (5) во внутреннем пространстве (3), для подачи жидкой фазы (F) первой среды (M) к трубному пучку (5), причем распределитель (6) жидкости содержит распределительные элементы (60), выступающие в радиальном направлении (R) от внутренней трубы (3); кольцевой канал (61), проходящий над распределительными элементами (60) в направлении вдоль окружности (U) царги (2), и коллекторный резервуар (62), сформированный внутренней трубой (4), причем каждый из кольцевого канала (61) и коллекторного резервуара (62) выполнен с возможностью сбора первой среды (M). В соответствии с изобретением распределительные элементы (60) для подачи жидкой фазы (F) первой среды (M) к трубному пучку (5) формируют по меньшей мере один первый контейнер (60a) и по меньшей мере один второй контейнер (60b), отделенный от первого контейнера (60a). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Теплообменник (1), содержащий:

царгу (2), окружающую внутреннее пространство (3) теплообменника (1), причем внутреннее пространство (3) выполнено с возможностью приема первой текучей среды (M),

внутреннюю трубу (4), проходящую во внутреннем пространстве (3),

трубный пучок (5), содержащий несколько труб (50), намотанных вокруг внутренней трубы (4), причем трубный пучок (5) выполнен с возможностью приема по меньшей мере одной второй текучей среды (M’) с возможностью опосредованной передачи тепла между первой средой (M) и по меньшей мере одной второй средой (M’),

распределитель (6) жидкости, расположенный над трубным пучком (5) во внутреннем пространстве (3), для подачи к трубному пучку (5) жидкой фазы (F) первой среды (M), причем распределитель (6) жидкости содержит распределительные элементы (60), выступающие в радиальном направлении (R) от внутренней трубы (3); кольцевой канал (61), проходящий над распределительными элементами (60) в направлении вдоль окружности (U) царги (2), а также коллекторный резервуар (62), сформированный внутренней трубой (4), причем каждый из кольцевого канала (61) и коллекторного резервуара (62) выполнен с возможностью сбора первой среды (M),

отличающийся тем, что

распределительные элементы (60) для подачи жидкой фазы (F) первой среды (M) к трубному пучку (5) формируют по меньшей мере один первый контейнер (60a) и по меньшей мере один второй контейнер (60b), отделенный от первого контейнера (60a), причем по меньшей мере один первый контейнер (60a) сообщается по потоку с кольцевым каналом (61) с возможностью введения жидкой фазы (F) первой среды (M) из кольцевого канала (61) в по меньшей мере один первый контейнер (60a) и распределения оттуда через выпускные отверстия (600) по меньшей мере одного первого контейнера (60a) по первой области (5a) трубного пучка (5), и при этом по меньшей мере один второй контейнер (60b) сообщается по потоку с коллекторным резервуаром (62) с возможностью введения жидкой фазы (F) первой среды (М) из коллекторного резервуара (62) в по меньшей мере один второй контейнер (60b) и распределения оттуда по второй области (5b) трубного пучка (5) через выпускные отверстия (601) по меньшей мере одного второго контейнера (60b).

2. Теплообменник по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что теплообменник (1) имеет первый клапан (7), через который кольцевой канал (61) может быть наполнен первой средой (M), и/или тем, что теплообменник (1) имеет второй клапан (8), через который коллекторный резервуар (62) внутренней трубы (4) может быть наполнен первой средой (M).

3. Теплообменник по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что кольцевой канал (61) сообщается по потоку с первым впускным отверстием (9), расположенным на царге (2) с возможностью введения первой среды (M) в кольцевой канал (61) через первое впускное отверстие (9), причем первый клапан (7), в частности, расположен выше по потоку относительно первого впускного отверстия (9).

4. Теплообменник по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что коллекторный резервуар (62) внутренней трубы (4) сообщается по потоку со вторым впускным отверстием (10), расположенным на царге (2) с возможностью введения первой среды (M) в коллекторный резервуар (62) через второе впускное отверстие (10), причем второй клапан (8), в частности, расположен выше по потоку относительно второго впускного отверстия (10).

5. Теплообменник по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один первый контейнер (60a) и по меньшей мере один второй контейнер (60b) расположены над трубным пучком (5) с возможностью изменения количества жидкой фазы (F) первой среды (M), подаваемой к трубному пучку (5) на единицу площади и за единицу времени, в радиальном направлении (R) трубного пучка (5) путем регулировки двух клапанов (7, 8).

6. Теплообменник по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в по меньшей мере один первый контейнер (60а) и в по меньшей мере один второй контейнер (60b) в каждом из случаев можно одновременно подавать переменные массовые потоки первой среды (M) путем соответствующей регулировки клапанов (7, 8).

7. Теплообменник по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один первый контейнер (60a) сформирован первым распределительным элементом (60) распределителя (6) жидкости и что по меньшей мере один второй контейнер (60b) сформирован вторым распределительным элементом (60) распределителя (6) жидкости.

8. Теплообменник по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что по меньшей мере один первый контейнер (60a) сформирован первой областью (60a) распределительного элемента (60) и что по меньшей мере один второй контейнер (60b) сформирован второй областью (60b) распределительного элемента (60), которая отделена от первой области (60a).

9. Теплообменник по п. 8, отличающийся тем, что две области (60a, 60b) расположены рядом друг с другом в радиальном направлении (R), вдоль которого проходит распределительный элемент (60).

10. Теплообменник по п. 8 или 9, отличающийся тем, что две области (60a, 60b) отделены друг от друга перегородкой (60c) распределительного элемента (60), проходящей в радиальном направлении (R).

11. Теплообменник по п. 8, отличающийся тем, что две области (60a, 60b) расположены напротив друг друга в радиальном направлении (R), вдоль которого проходит распределительный элемент (60).

12. Теплообменник по п. 8 или 11, отличающийся тем, что две области (60a, 60b) отделены друг от друга перегородкой (60c), проходящей в направлении (U) вдоль окружности внутренней трубы (4).

13. Теплообменник по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что одно или более выпускных отверстий (600) по меньшей мере одного первого контейнера (60a) расположены дальше наружу в радиальном направлении (R) трубного пучка, чем выпускные отверстия (601) по меньшей мере одного второго контейнера (60b), или тем, что одно или более выпускных отверстий (601) по меньшей мере одного второго контейнера (60b) расположены дальше наружу в радиальном направлении (R) трубного пучка, чем выпускные отверстия (600) по меньшей мере одного первого контейнера (60a).

14. Способ выполнения непрямой теплопередачи между по меньшей мере одной первой текучей средой (М) и одной второй текучей средой (М’) с использованием теплообменника (1) по одному из предшествующих пунктов, причем вторую среду (М’) вводят в трубный пучок (5), и при этом первый массовый поток первой среды (М) вводят в по меньшей мере один первый контейнер (60а) через кольцевой канал (61), и при этом второй массовый поток первой среды (M) вводят в по меньшей мере один второй контейнер (60b) через коллекторный резервуар (62), причем два массовых потока регулируют для изменения количества жидкой фазы (F) первой среды (М), подлежащей подаче на единицу площади и за единицу времени к трубному пучку (5) через выпускные отверстия (600, 601) по меньшей мере одного первого контейнера (60а) и по меньшей мере одного второго контейнера (60b), в радиальном направлении (R) трубного пучка (5).