Вихревой вертикальный кожухотрубчатый теплообменник Советский патент 1977 года по МПК F28D7/00 

1

Изобретение относится к теплообменным аипаратам, применяемым преимущественно в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и газовой промышленностях для охлаждения ггазожидкостных, парогазовых и парожидкостных смесей с одновременной конденсацией паров и сепарацией жидкой дисперсной фазы (аэрозолей).

Наиболее близким решением из известных является вихревой вертикальный кожухотрубчатый теплообменник с трубами, закрепленными в трубных решетках и имеющими вихревые энергоразделители. Часть труб по концам снабжена каплеотбойниками, выполненными в виде концентрично размещенных стаканов, имеющих наклонные прорези с внутренней отбортовкой, а другая часть труб заглушена с холодного конца и выполнена с кольцевыми прорезями, размещенными над уровнем верхней трубной решетки для отсоса жидкой фазы под действием разрежения.

На «холодных и «горячих концах вихревых труб установлены сепарирующие устройства.

Для удаления жидкости с верхней (съемной) трубной решетки «холодные концы нескольких вихревых труб заглушены и имеют сверления на уровне трубной решетки, а энергоразделители для создаиия разрен ения в трубах выполнены с осевыми отверстиями сечением менее /4 сечения трубы.

Такая конструкция и метод удаления жидкости с верхней трубной решетки пригодиы

только для чистых жидкостей. При отсосе жидкостей, содержащих механические примеси, окислы металлов, €оли п т. п., возможно засорение отложениями осевых отверстий энергоразделителей.

Кроме того, в трубе, в области плоского торцового среза энергоразделителя, между вращающимися потоками уходящего через осевое отверстие «холодного и входящего через сопловые вводы исходного газа образуется вакуумная кольцевая зона, в которую затягивается часть входящего газа, а при наличии в составе его жидкости - вместе с жидкостью, которая уносится «холодным потоком. Таким образом, часть газа не участвует в

процессе энергетического разделения, что снижает эффективность работы отдельной вихревой трубы и аппарата в целом.

Цель изобретеиия - иовыщение термодинамической эффективности при использовании

загрязнеииых сред.

Эта цель достигается тем, что участок каждой заглушенной с «холодного конца трубы выполнен в виде инн ектора. На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник, общий вид; на фиг. 2 - конструктивные изменения узлов и деталей вихревых труб.

Теплообменник содержит кожух 1; штуцеры 2 и 3 соответственно для подвода и отвода хладагента; трубные решетки 4 и 5 с закрепленными в них тенлообменными вихревыми трубами 6, 7 и прямоточными трубами 8; энергоразделители 9, имеюш,ие осевое отверстие-диафрагму и рабочую часть в форме усеченного конуса с винтовой нарезкой, образуюш,ей сопловые каналы для ввода газа в трубу и насадок, наружная поверхность которого плавно сопрягается с внутренней поверхностью сопловых каналов и сходит к осевому отверстию энергоразделителя; «холодные трубы 10; трубы 11, заглушенные сверху и имеюшие отверстия на уровне съемной трубной решетки 12 с инжекционными устройства ми 13; промежуточный кожух 14 со штуцером 15 для подвода среды в камеру Л; уплотнительные устройства, монтируемые на трубах 10, 11 и 16, состояшие из колец 17, приваренных к трубам, уплотнительного материала 18, налсим,ных колец 19 и специальных гаек 20; верхнюю крышку 21 с перегородкой 22, отбойниками 23 и 24 и штуцерами 25 и 26 для отвода сред из камер Б и В соответственно; нижнюю крышку 27 с отбойником 28 и штуцерами 29 и 30 для отвода жидкости и газа соответственно. Вихревой вертикальный кожухотрубчатый тенлообменник работает следуюшим образом. Газожидкостная (паролсидкостная, парогазовая) смесь через штуцер 15 поступает в приемно-распределительную камеру А. Дросселируясь в каналах винтовой нарезки энергоразделителей 9, поток в виде вихревых струй вводится в трубы 6 и 7 тангенциально их внутренней поверхности, где происходит энергетическое разделение нотока на две составляюш,ие: «горячую, выходяшую из труб 6 и 7 в камеру Г и через штуцер 29 из аппарата, и «холодиую, выходяшую через диафрагмы энергоразделителей 9 и трубы 10 в камеру В 5 и через штуцер 25 из анпарата; часть «горячего потока («вторичный горячий поток) из камеры Г проходит через теплообменные трубы 8, где дополнительно охлаждается, в камеру В, откуда выводится через штуцер 26.

0 Жидкая фаза, приносимая исходным газом или образуюш,аяся в результате конденсации некоторых компонентов исходного газа, под действием центробел ной силы отбрасывается на внутреннюю поверхность труб 6 и 7 и выходит с «горячим потоком в камеру Г, где отделяется от газа при его контакте с отбойником 28 и стекает в конденсатосборник. Жидкость, уносимая «холодным и «вторичным горячим потоком в камеры Б и В, отделяется от

0 газа с помошью отбойников 23 и 24 и накапливается на решетке 12, с которой отсасывается инл екционнымн устройствами 13 через отверстия в трубах 11 внутрь вихревых труб 7 и выходит с газом в камеру Г. Из камеры Г

5 жидкость выводится через штуцер 29.

Хладагент для охлаждения теплообменных труб 6, 7 и 8 подается через штуцер 2 в камеру Д, омывает трубы и выводится через штуцер 3.

Формула изобретения

Вихревой вертикальный колсухотрубчатый тенлообменник по авт. св. № 407178. отличаюшийся тем, что, с целью повышения его термодинамической эффективности при использовании загрязненных рабоких сред, участок каледой заглушенной с холодного конца трубы выполнена в виде инл ектора.

21

27

20

Фие.г