Тепломассообменный аппарат Шлейникова В.М. Советский патент 1986 года по МПК F28D7/08 F28F1/08 

1 .

Изобретение относится к тепломас сообменным аппаратам одно- или двухтрубным и может быть использовано для абсорбции, ректификации, очистк газов и теплообмена в холодильной,, химической и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - интенсификаци тепломассообмена путем обеспечения прямоточного движения фаз.

На чертеже схематически изображен тепломассообменный аппарат.

Аппарат содержит змеевик с горизонтальными синусоидальными трубами 1 с переточными патрубками 2 и гидрозатворами 3, внутреннюю трубу 4, патрубки ввода 5 и вывода 6 газов, патрубки ввода 7 и вывода 8 охлаждающего теплоносителя, патрубок 9 ввода жидкости на контактирование и сборник 10.

Тепломассообменный . аппарат работает следующим образом.

Абсорбция газо-аммиака водой. Аммиак поступает через патрубок 5 в межкольцевое пространство труб 1 и 4, в которое также поступает раство через гидрозатвор 3. Газожидкостная смесь движется в кольцевом пространстве со скоростью до 15 м/с. Посколку канал движения синусоидальной, то под действием центробежных сил укрепляющийся раствор все время отбрасывается во впадинах к поверхности наружной трубы, чем и достигается его интенсивное перемешивание с газом из-за изменения направления действия упомянутых сил. Непоглотившийся аммиак через переточные патрубки 2 переходит в выше расположенное кольцевое пространство для повторения процесса поглощения более слабым раствором5 и так продолжается до тех пор, пока он полностью не поглотится в самом верхнем кольцевом пространстве причем непоглотившиеся примеси выводятся через патрубок б, а свежий (слабый) раствор поступает на кон- тактирование (насыщение) через патрубок 9. I

Насыщающийся аммиаком раствор

стекает вниз из одного кольцевого пространства в другое через гидрозатворы 3 до тех пор, пока не образуется крепкий раствор необходимой концентрации, после чего он сливается в сборник 10, откуда может быть

92952

подан по назначению, например, с помощью насоса через теплообменник в генератор абсорбционной холодильной машины. При растворении аммиака в

5 растворе выделяется теплота абсорбции, которая отводится водой, подаваемой в центральную трубу через патрубок 7 и выводимую из нее через патрубок 8. В данном примере процесс

0 абсорбции аммиака протекает в кольцевом пространстве потому, что внутреннюю трубу удобно механически очищать от солей жесткости. При использовании других теплоносителей, не

5 вызывающих инкрустации теплообменных поверхностей, процесс абсорбции можно вести во внутренних трубах, которые в этом случае соединяются между собой патрубками 2 для перепуска

0 газа и гидрозатворами 3 для перепуска раствора из одной трубы 4 в другую, а охлаждение теплоносителем ведется путем его движения по межтрубному пространству. Возможен ва5 риант абсорбции газов в центральных трубах без внешних рубашек при оросительном их охлаждении водой.

Процесс ректификации смеси можно проследить, на примере разделения во- доаммиачного раствора абсорбционной- холодильной мащины (АХМ), Пары из генератора поступают через патрубок 5, а флегма - через гидрозатвор 3. При движений их в кольцевом пространстве труб 1 и 4 происходит обогащение паров аммиаком, а флегмы водой. Обогащенная аммиаком флегма из нижнего кольцевого пространства стекает через сборник 10 в генератор на дальнейшую отгонку аммиака из раствора, а пар через патрубки 2 поступает в выше расположенное кольцевое пространство на. дальнейшее контактирование с флегмой .и обогащение аммиаком. Этот процесс перехода паров из кольцевых пространств в выше расположенные продолжается до тех пор, пока из патрубка 6 не выйдет по существу чистый аммиак, который направляется в конденсатор, часть жидкости -из которого направ- .пяют на контактирование с паром через патрубок 9 в качестве флегмы. При неадеабатной ректификации с дефлегмацией через патрубок 8 вводят крепкий раствор или часть его из наноса, подогревают теплотой дефлегмации и выводят на разделение через

3 12492954

патрубок 7 в генератрр. Скоростьрубок 7, проходит через центральные

движения массообменивающихся притрубы 4 и выходит через патрубок 8,

ректификации фаз может достигатьа крепкий раствор аммиака входит че15 м/с и более, что обеспечивает ихрез патрубок 9, проходит противотоинтенсивное перемешивание и высокуюj ком межтрубные пространства труб 1

эффективность тепло- и массопере-и 4 и выходит в сборник (абсорбер) .

дачи.Необходимость в переточных патрубПроцесс теплообмена без массооб-ках 2 Б таких процессах отпадает. мена можно проследить на примереДвижение теплообменивающихся сред охлаждения слабого раствора аммиакаю по синусоидальным каналам увеличива- на выходе из генератора абсорбцион-ет коэффициент теплопередачи из-за ной холодильной машины (АХМ) крепкимуменьшения толщины пограничных слона выходе из насоса. В таком случаеев и лучшего перемешивания самих слабый раствор поступает через пат-сред.

Тепломассообменный аппарат, содержащий размещенный в вертикальной плоскости змеевик с горизонтальными ветвями, соединенными по концам переточными патрубками, отличающийся тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена путем обеспечения прямоточного движения фаз, в нем ветви змеевика выполнены синусоидальными и в зоне переточных патрубков дополнительно соединены посредством гидрозатворов. ю со to со СП