Теплообменная труба Советский патент 1984 года по МПК F28F1/40 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в хим ческой промьшшенности и других облас тях техники, связанных с производством и эксплуатацией теплообменного оборудования. Известно теплообменное устройство содержащее цилиндрический корпус, установленную в нем концентрично теп лообменную трубу и цилиндрические вставки с радиальными отверстиями, размещённые с зазором в кольцевом пространстве между трубой и корпусом. i3 Однако поскольку длина пути поток через направляющую конструкцию невел ка, возникают сложности при использо вании этого устройства для процессов при которых происходят химические ил каталитические воздействия. Известна теплообменная труба с открытыми торцами, содержащая внутре нюю направляющую вставку, размещенную с кольцевым зазором относительно сте ки трубы и образованную наклонными п регородками для поочередного изменения направления жидкости на противоположное 21 . Недостатками известной трубы являются сложность проведения процесса риформинга углеводородов и недостаточная интенсификация теплообмена при проведении таких процессов. Цель изобретения - интенсификация теплообмена и обеспечение процесса риформинга углеводородов. Поставленная цель достигается тем, что в теплообменной трубе с открытыми торцами, содержащей внутреннюю направляющую вставку, размещенную с кольцевым зазором относительно стенки трубы и образованную наклонными перегородками для поочередного изменения направления жидкости на проти воположное, вставка вьтолнена в виде пакета параллельных элементов с образованием каналов, наклоненных к оси .трубы и соединенных между собой последовательно через кольцевой зазор между вставкой и стенкой трубы. На фиг .1 показан, вариант выполнения теплообменной трубы со вставкой, выполненной из плоских пластинчатых элементов, чередующихся с эллиптическими профилированными элементами; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вариант выполнения трубы с концентрично расположенной обечайкой и вставюй в виде пакета, польпс конических элементов; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З, на фиг.5 .- теплообменмая труба с поперечными решетками, делящими вставку на ячейки, содержа-щие пакеты параллельных плоских элементов с отверстиями; на фиг.6 - то же, вид по оси трубы; на фиг.7 - то же, вид по оси, перпендикулярной плоскости элемента; на фиг.8 - вариант взаимно-перпендикулярного расположения элементов, на фиг.9 - характер движения потоков в каналах вставки; на фиг.10 - вариант выполнения трубы с продольной перемычкой, нафиг.11 - вариант вьтолнения трубы с двумя продольными перемычками. Теплообменная труба 1 с открытыми торцами содержит внутреннюю направляющую вставку 2, размещенную с кольцевым зазором 3 и образованную наклонными перегородками для поочередного изменения направления жидкости на противоположное. Вставка 2 вьтолнена в виде пакета параллельных элементов 4 с образованием каналов 5, наклоненных к оси трубы 1 и соединенных между собой последовательно через кольцевой зазор 3 между вставкой и стенкой трубы. В зазоре 3 между вставкой 2 и стенками трубы 1 может быть установлен дистанционирующий элемент (не показан), обеспечивающий заданную величину зазора. Верхний элемент вставки 2 может быть выполнен из перфорированного материала, например тонкой металлической сетки. Причем размер ичастота отверстий могут изменяться отучастка к участку по поверхности вставки, а форма поперечного сечения каналов 5 может быть треугольной, квадратной, прямоугольной, шестигранной или круглой. Толщина стенок каналов может быть равна 0,022 мм. Труба 1 имеет.-длину в 3-5 раз больше ее ширины. Угол наклона каналов 5 к общему направлению потока равен 20-80. В качестве элементов 4, из которых обрана вставка 2, могут быть использованы: керамические или металличесие соты, собранные и сваренные до азмещения их в трубе, либо стопки рофилированных пластин 6, не имеющих есткого соединения между собой. При том пластины б могут иметь на поерхности выступы.

Профилированные пластины 6 (фиг1 2) могут чередоваться с плоскими ластинами 7. Кроме того, элементы могут быть выполнены в форме спираи, а при выполнении трубы для рифор- 5 инга с расположенной концентрично внутри нее цилиндрической обечайкой (фиг.З и 4), элементы 4 могут быть выполнены 9 виде полых усеченных конусов, причем гладкие поверхности О чередуются с профилированными.

Теплообменная труба 1 может быть разделена на секции (фиг.10), в каждой из которых имеются параллельные элементы 4, но размещенные под углом,t5 противоположным углу в смежной секции. Стенки трубы 1 и другие поверхности могут быть покрыты химически или каталитически активными покрытиями.

Вставка 2 может выполнять функцию 20 катализатора, при этом она содержит опорный материал, например или металл, несущий катгшитически активный металл и возможно также слой окисляющего материала.25

В процессе риформинга создаются необходимые условия для проведения эндотермической реакции. Обычно температура на выходе катализатора составляет 600-ЮОО С,давление 5-100 бар зо и соотношение пара (моль пара/ атом) 2-8. Труба 1 имеет внутренний диаметр 40-150 мм.

При выполнении вставки 2 из элементов, представляющих чередующиеся плоскце 7 и профилированные 6 эллиптические пластины (фиг.1, 2, 9), поток имеет направления: А-В - через каналы между плоскими пластинами 7 и профилированными 6, а затем через зазор 3 меняется на В-С.

При установке внутри трубы полого цилиндрического элемента, размещенно-fго концентрично (фиг.З и 4), каналы в конструкции имеют радиальную составляющую направления потока, при этом вставка обеспечивает последовательно Центростремительный поток А, поток в контакте с внутренней стенкой В|, центробежный поток А(, поток в контакте с внешней стенкой В.

При выполнении вставки 2 в виде пакета пластин с отверстиями (фиг.З), поток проходит последовательно в направлении А-В, далее через зазор 2 и далее в направлении В-С.

Таким образом поток жидкости проходит поочередно через наклонные каналы внутри вставки 2 и зазор 3 между вставкой и стенкой трубы 1.

Применение предлагаемой теплооб- менной трубы позволяет существенно Интенсифицировать теплообмен и при использовании различных покрытий вставки обеспечить процессы риформинт. углеводородов.

в

. (PU8. 2

ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА с открытыми торцами, содержащая внутреннюю направляющую вставку, размещенную с кольцевым зазором относительно стенки трубы и образованную наклонными перегородками для поочередного изменения направления жидкости на противоположное, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и обеспечения процесса риформинга углеводородов, вставка выполнена в виде пакета параллельных элементов с образованием каналов, наклоненных к оси трубы и соединенных между собой последовательно через кольцевой зазор между вставкой и стенкой трубы. СО

В-З

PUQ. 4

Фив. 5

(Pus. 6

Фие, 7

fPue. 9