Конденсатор-испаритель Советский патент 1993 года по МПК F25B39/00 F28D9/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к теплообменной аппаратуре, работающей в условиях кипения и конденсации рабочих сред и может быть использовано в установках разделения воздуха.

Целью изобретения является снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления конденсатора-испарителя при обеспечении надежных гидродинамических. условий работы.

Указанная цель достигается тем, что в конденсаторе-испарителе содержатся корпус с размещенными в нем одним или несколькими пластинчато-ребристыми теплосбменными элементами, коллекторами с патрубками для входа и выхода конде.н- сирующейся среды, согласно изобретению теплообменные элементы выполнены в виде параллелотрямма. причем угол наклона стороны параллелограмма с параллельно ей расположенными каналами конденсации составляет к горизонтали 5-15°. а каналы

кипения расположены под углом 0-15° к вертикали,

Кроме того, коллекторы размещены на поверхности кипения.

С целью исключения гидравлической неравномерности/а также с целью сохранения проходного сечения для циркулирующей среды, площади боковых сечений входа и выхода кипящей среды равновелики пло- щадям сечений.занятых коллекторами, а насадка, установленная в зоне боковых сечений каналов кипения, выполнена перфорированной. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый конденсатор-испаритель отличается тем. что он выполнен в виде параллелограмма, с углом наклона стороны параллелограмма и каналами конденсации к горизонтали 5-15° и каналами кипения с углом наклона к вертикали 0-15°.

При наклоне каналов, конденсации менее 5° слив конденсата затруднен, что приводит к заполнению каналов конденсации и

со

ся

СЛ

отключению поверхности теплообмена, а увеличение угла наклона более 15° приводит к увеличению габаритов аппарата, а также увеличению влияния гидростатического столба кипящей жидкости, затапливающей теплообменный элемент, на рабочий температурный напор конденсатора-испарителя. При наклоне каналов кипения более 15° к вертикали затрудняется эвакуация пара из них, существенно возрастает гидравлическое сопротивление, происходит запарива- ние каналов кипения и, как следствие, отключается часть рабочей поверхности теплообмена.

Размещение коллекторов на поверхности кипения позволяет располагать тепло- обменные элементы в вертикальном корпусе меньших размеров.

Выполнение площадей боковых сечений входа и выхода кипящей среды равновеликими площадями сечений, занятых коллекторами, а насадки, установленной в зоне боковых сечений каналов кипения, перфорированной, исключает гидравлическую неравномерность и сохраняет проходное сечение для циркулирующей среды.

На фиг. 1 изображен предлагаемый конденсатор-испаритель; на фиг. 2 - полость конденсации теплообменного элемента; на фиг. 3 - полость кипения теплообменного элемента.

Конденсатор-испаритель содержит корпус 1, внутри которого расположены друг над другом теплообменные элементы 2, выполненные- в виде параллелограмма. Полость кипения разделена перегородкой 3 на две, сообщающиеся между собой, переливной трубой 4. Также имеется труба 5 для отвода пара кипящей жидкости из нижней полости в верхнюю и далее в общий патрубок 6.

В плоскость входа и выхода кипящей среды вынесены коллекторы входа 7 и.выхода 8 конденсирующейся среды; В теплооб- менных элементах 2 чередуются каналы кипения 9 и конденсации 10. В каналах кипения, расположенных под коллектором 7 и над коллектором 8, установлена перфорированная насадка 11 с измененным углом наклона.

Конденсатор-испаритель работает следующим образом.

Пар на конденсацию подается в полости конденсации 10 теплообменных элементов 2 через коллекторы 7.

.Образующийся конденсат самотеком в наклонных каналах с углом наклона 5-15° сливается в коллектор выхода 8.

Кипящая жидк ость за счет циркуляци- онного напора, возникающего между жидкостью в корпусе 1 и парожидкостной смесью в каналах кипения, входит в каналы кипения снизу и, частично испаряясь, переливается в полость корпуса 1 через верхние

кромки теплообменного элемента 2. При этом периметр перелива равен периметру верхнего сечения теплообменного элемента 2, что обеспечивает устойчивый режим циркуляции. Каналы кипения, оказавшиеся с

одной стороны зёглушенными коллекторами для ввода и вывода конденсирующейся среды, имеют выход в полость корпуса через боковые поверхности. Переливная труба 4, размещенная в корпусе 1, установлена таким образом, что обеспечивает заданный уровень заполнения кипящей жидкостью верхнего теплообменного элемента, а избыточное количество жидкости переливается в нижнюю полость кипения. Пары, образовавшиеся в нижней полости кипения, через трубу 5 отводятся через верхнюю полость в общий отводящий патрубок 6.

Выполнение теплообменных элементов в виде параллелограмма с углом наклона

стороны параллелограмма к горизонтали 5- 15° и размещение коллекторов на поверхности кипения позволяет устанавливать теплообменные элементы друг над другом в вертикальном корпусе меньших размеров,

что снижает металлоемкость и трудоемкость изготовления.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Конденсатор-испаритель, содержащий корпус с размещенными в нем коллекторами, одним или несколькими пластинчато-ребристыми теплообменными элементами с каналами конденсации и каналами кипения, коллекторы с патрубками для ввода и вывода кипящей среды, о т л ичающийся тем, что, с целью снижения металлоемкости и трудоемкости изготовления конденсатора-испарителя при обеспечении надежных гидродинамических условий работы, теплообменные элементы

выполнены в виде параллелограмма, причем угол наклона стороны параллелограмма с параллельно расположенными ей каналами конденсации составляет к горизонтали CF 5-t5°.

2. Конденсатор-испаритель по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона каналов кипения к вертикали составляет /3 0-15°. . .

, 3, Конденсатор-испаритель по пп. 1 и 2,

о т л и ч а ю щ и и с я. тем , что коллекторы размещены на поверхности кипения.

4. Конденсатор-испаритель по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью исключения гидравлической неравномернести, сохранения проходного сечения для циркулирующей среды, площади боковых сечений патрубков ввода и вывода кипящей среды равновелики площадям сечений, занятых коллекторами, а насадка, установленная в зоне боковых сечений каналов кипения, выполнена перфорированной.

Использование: изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к теплообменной аппаратуре, работающей в условиях кипения и конденсации рабочих сред, и может быть использовано в установках разделения воздуха. Сущность изобретения заключается в том, что конденсатор-испаритель содержит корпус 1, внутри которого расположены друг над другом теплообменные элементы 2, выполненные в виде параллелограмма. Полость кипения разделена перегородкой 3 на две, сообщающиеся между собой переливной трубой 4. Труба 3 служит для отвода пара кипящей жидкости из нижней полости в верхнюю и далее в общий патрубок 6. Коллекторы ввода 7 и вывода 8 размещены на поверхности кипения. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.