Вертикальный теплообменный аппарат Советский патент 1993 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплообмен- ной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, химической и нефтехимической отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков, а именно: повышение надежности за счет предотвращения нежелательного проникновения одной рабочей среды в другую в случае потери герметичности при использовании в качестве теплопередающих элементов тепловых труб.

Указанная цель достигается тем, что вертикальный теплообменный аппарат, содержащий корпус с крышками и камерами для нагреваемой и греющих рабочих сред, имеющими патрубки входа и выхода сред, размещенную в корпусе между камерами перегородку с герметично установленными в ней теплопередающими элементами, верхние концы которых расположены в камере для нагреваемой рабочей среды, и ребра дополнительно оснащен установленной в корпусе под перегородкой и над камерой для греющей рабочей среды с образованием дренажной полости дополнительной перегородкой с отверстиями w гильзами, верхние концы которых герметично закреплены в отверстиях дополнительной перегородки, а нижние - размещены в камере для греющей рабочей среды, причем в каждой из гильз размещена зона испарения тепловой трубы с образованием кольцевого зазора, заполненного теплопроводным материалом.

Кроме того, ребра расположены на наружных поверхностях гильз.

На чертеже схематично изображен теплообменный аппарат, продольный разрез.

Вертикальный теплообменный аппарат содержит корпус 1 с крышками 2,3 и патрубками 4 и 5 соответственно для входа и выхода греющей рабочей среды, а также патрубками 6 и 7 eooTBetcTseHHO для входа и выхода нагреваемой рабочей среды. В корпусе 1 между камерами 8 и 9 соответственно для греющей и нагреваемой рабочих сред размещена перегородка 10, в которой герметично закреплены теплопередагащие элементы в виде тепловых труб 11, верхние концы которых (зоны конденсации) расположены в камере 9 для нагреваемой рабочей среды. Направляющие перегородки 12 связаны частью периметра с корпусом 1 и образуют с ним канал для прохода нагреваемой рабочей среды. В корпусе 1 под перегородкой 10 и над камерой 8 для греющей рабочей среды расположена дополнительная перегородка 13, образующая с ними дренажную полость 14 с патрубком

15 для сообщения ее с дренажной линией (на чертеже не показана), в которой давление меньше, чем давление каждой из рабочих сред. В отверстиях 16, выполненных в

дополнительной перегородке 13 герметично закреплены верхние концы гильз 17, а нижние концы ее размещены в камере 8 для греющей рабочей среды. Внутри каждой гильзы 17 размещены концы с зонами испарения тепловых труб 11 с образованием кольцевого зазора 18, заполненного теплопроводным материалом. Целесообразно ребра 19 располагать на наружных поверхностях гильз 17.

5 Вертикальный теплообменный аппарат работает следующим образом.

Греющая рабочая среда поступает в камеру 8 через патрубок 4 для входа греющей рабочей среды и обтекает внешние поверх0 нести гильз 17, Нагрев зон испарения тепловых труб 1 происходит за счет передачи тепла от греющей рабочей среды к гильзам 17 и теплопроводному материалу, размещенному в кольцевых зазорах 18. 8 резуль5 тате внутри тепловых труб 11 происходит испарение промежуточного теплоносителя, которым предварительно частично заполняют полость каждой тепловой трубы 11с последующей герметизацией ее. В качестве

0 промежуточного теплоносителя используют, например, воду, спирты и т.п. Греющая рабочая среда выводится из камеры 8 через патрубок 5.

. Нагреваемую рабочую среду подают в

5 камеру 9 через патрубок б. Нагреваемая рабочая среда поперечно обтекает зоны конденсации тепловых труб 11, заключенных между трубной доской 10 и направляющими перегородками 12, которые устанаеливают0 ся вдоль пучка поочередно с определенным шагом. При этом происходит испарение п ромежуточного теплоносителя и отвод тепла от поверхности тепловых труб 11. к нагреваемой рабочей среде, которая в результате

5 нагревается за счет теплоты парообразования. Образовавшиеся при этом пары промежуточного теплоносителя конденсируются и конденсат под действием гравитационных, капиллярных или других сил возвращается

0 в зону испарения, что обеспечивает непрерывность передачи тепла от поверхности тепловых труб 11 к нагреваемой рабочей среде, которая выводится из тёплообменно- го аппарата через патрубок 7.

5 Процессы теплопередачи в отдельных тепловых трубах 11 различных конструкций широко исследованы и обобщены, что позволяет получить соответствующие соотношения для расчета теплообменника в целом.

В случае потери герметичности тепловых труб 11, а также при возникновении утечек рабочих сред в местах соединения тепловых труб 11с перегородкой 10 и гильз 17 с дополнительной перегородкой 13 не происходит нежелательное взаимодействие рабочих сред, т.к. в теплообменном аппарате предусмотрены дренажная полость 14, в которой давление меньше, чем давление каждой из рабочих сред, и возможность заполнения кольцевых зазоров 18 теплопроводным материалом, который при работе теплообменнрго аппарата находится в расплавленном состоянии, препятствую-1 щим проникновению одной рабочей среды в другую.

В зависимости от уровня температур в теплообменном аппарате могут быть использованы различные материалы для заполнения кольцевых зазоров 18, например, свинец, олово, припои марок ПОСК, ПОС и др., сплавь Розе, Вуда и др., органические соединения: нафталин, глицерин и т.п.

В случае разрыва гильз 17 греющая рабочая среда через теплопроводный материал, находящийся в расправленном состоянии, выходит через него в дренажную полость 8,;Таким образом исключается нежелательное взаимодействие рабочих сред, например, при подогреве питьевой воды теплоносителем, содержащим опасные для жизни токсичные или радиоактивные вещества.

Технико-экономический эффект при использовании предложенного теплообмен

ного аппарата возникает за счет предотвращения нежелательного проникновения одной рабочей среды, обладающей токсичным или радиоактивными свойствами, в другую в случае потери герметичности теплорбмен- ных поверхностей, что повышает надежность и эффективность эксплуатации его.

формула изобретения

1. Вертикальный теплообменный аппарат, содержащий корпус с крышками и камерами для нагреваемой и греющей рабочих сред, снабженными входными и выходными патрубками и разделенными перегородкой с герметично установленными в ней теплопередающими элементами, верхние концы которых расположены в камере для нагреваемой рабочей среды, а нижние в камере для греющей среды, отличаю- щ и и с я тем. что, с целью повышения надежности за счет предотвращения смешения рабочих сред в случае потери герметичности при использовании в качестве

теплопередающих элементов тепловых труб, в камере для греющей рабочей среды под перегородкой установлена с образованием дренажной полости дополнительная перегородка с отверстиями, в которых верхнимм концами закреплены гильзы, охватывающее нижние концы тепловых труб с образованием кольцевых полостей, заполненных теплопроводным материалом.

2. Аппарат по п. 1,отличающийся тем, что гильзы снаружи снабжены ребрами,

Использование: в энергетической, химической и нефтехимической отраслях. Сущность изобретения: корпус 1 с помощью перегородки 10 разделен на камеры 8, 9 для нагревающей и нагреваемой рабочих сред. Камеры 8, 9 сообщены между собой посредством тепловых труб 11. В камере 8 установлена дополнительная перегородка 13с отверстиями 16. В них верхними концами укреплены гильзы 17, Последние охватывают нижние концы труб 11с образованием кольцевых полостей 18. Эти полости 18 заполнены теплопроводным материалом. Гильзы 17 снабжены снаружи ребрами 19. Между перегородками 10, 13 образована дренажная полость. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.