Тепло-массообменный элемент Советский патент 1979 года по МПК F28F13/18 

Внутренняя поверхность этой теплообменной трубы представляет собой последовательно расположенные поверхности вращения, предназначенные для интенсификации теплопередачи от жидкости, протекающей в трубе, через ее внутреннюю поверхность. Внешняя поверхность трубки имеет сплошное покрытие из пористого металла, которое интенсифицирует теплопередачу от металла стенки через жидкость, находящуюся с ней в контакте. Такая труба рекомендуется для использования в любых теплопередающих устройствах.

В этой теплообменной трубе процесс парциальной конденсации может происходить с высокими значениями коэффициентов теплообмена и с высокой термодинамической эффективностью в том случае, если производится постоянный отсос сконденсировавшейся жидкости по пористому слою и удаление ее с поверхности, на которой происходит конденсация,что не предусмотрено в заявленной конструкции. В то же время конструкция трубки не позволяет производить конденсацию пара с одновременным испарением конденсата без смешения с основным газовым потоком.

Целью предлагаемого изобретения является интенсификация процесса конд нсации при одновременном полном отделении на этом же элементе конденсата от перерабатываемого газового потока.

Указанная цель достигается тем, что тепло-массообменный элемент снабжен внутренней и наружной непроницаемыми перегородками, плотно прилегающими к внутренней и наружной поверхности теплообменной трубы, установленными перпендикулярно ее оси и делящими гепломассообменныйэлемент на обогреваемую и охлаждаемую части, причем внутренняя и наружная непроницаемые перегородки смещены друг относительно друга на расстояние, равное -толщине внутренней перегородки и расположены в одной плоскости, разделяющие ее на охлаждаемую и обо1 реваемую части, причем перегородки смещены друг относительно друга на расстояние, равное толщине внутренней перегородки, и расположены в одной плоскости. Наличие внутренней и наружной непористых перегородок позволяет на одном конце теплообменной трубы осуществить процесс конденсации компонентов перерабатываемого газового потока, а на другом ее конце - испарение сконденсировавшейся фракции без смешения с основным газовым потоком, что позволяет отказаться от последующей сепарации последнего.

Внутренняя и наружная разделяющие непроницаемые перегородки расположены в параллельных плоскостях (т. е. смещены друг относительно друга). Между непроницаемой непористой перегородкой и капиллярно-пористым покрытием

трубы установлено уплотнение. Наличие.уплотнения позволяет избежать перетока , основного газового потока из охлаждаемой части трубы в обогреваемую.

Обе перегородки теплоизолированы- Теплоизоляция внутренней и наружной непроницаемых перегородок позволяет свести до минимума теплопотери, вызванные теплопритоком из обогреваемой части трубы в охлаждаемую.

Тепло массообменный элемент может иметь наружное капиллярно-пористое покрытие, в этом случае внутри трубы могут быть установлены интенсификаторы процесса теплообмена (например, турбулизующие вставки)Если капиллярно-пористое покрытие нанесено на внутренней поверхности тепломассообменного элемента, то на наружной поверхности могут быть установлены интенсификаторы теплообмена (например, ребра).

Тепло-массообменный элемент имеет наружную систему подвода и отвода потоков, участвующих в процессе тепло-массообмена, разделенную наружной непроницаемой перегородкой на зоны (камеры).

На фиг. 1 изображен общий вид тепломассообменного элемента с наружным капиллярно-пористым покрытием; на фиг. 2 дан общий вид тепло-массообменного элемента с внутренним капиллярно-пористым покрытием.

Тепло-массообменный элемент состоит из трубы ( с капиллярно-пористым покрытием 2 и имеет внутреннюю непроницаемую перегородку 3 с теплоизоляцией 4 и наружную 5 непористую перегородку 5 с теплоизоляцией 6. Между перегородкой и капиллярнопористым слоем установлено уплотнение 7.

В зависимости от количества конденсируемого пара конструктивные размеры элемента подбираются таким образом, что не происходит переполнения капиллярно-пористого слоя конденсатом и, следовательно, не. может произойти срыв его с трубки и вынос с потоком газа, что исключает необходимость последующей сепарации потока газа. 5 Тепло-массообмеиный элемент работает следующим образом. Перерабатываемый газовый поток, омывая охлаждаемую поверхность трубы I с капиллярно-пористым слоем 2, охлаждается и частично конденсируе тся на пористой поверхности 2. Образовавшийся конденсат под действием капиллярных сил проникает в поры слоя 2 и распространяется длине трубы 1 внутри капиллярнопористого слоя 2.

На обогреваемом конце элемента проис5 /одит испарение конденсата, который в виде паров удаляется из капиллярно-пористого слоя 2. Таким образом происходит постоянный подсос конденсата из зоны конденсации в зону испарения. Внутренняя и наружные перегородки препятствуют смешиванию перерабатываемого газового потока и испаренного конденсата с одной стороны трубы и хладагента и теплоносителя с другой стороны. Теплоизоляция 4 и 6 ограничивает переток тепла из зоны обогрева в зону охлаждения. Теплоотдача в указанных зонах повышается за счет установки ребер. Устройство позволяет проводить процесс конденсации при постоянном удалении пленки конденсата с охлаждаемой поверхности, что значительно интенсифицирует теплообмен при конденсации. Осуществление процесса испарения жидкости в капиллярнопористой структуре позволяет проводить его достаточно эффективно при весьма малых температурных напорах. Конструкция работоспособна при любой ориентации в пространстве, так как капиллярные силы намного превосходят силы тяжести. Применение тепло-массообменных элементов в аппаратах позволит интенсифицировать процессы теплЬ-массообмена при парциальной ионденсации, а, следовательно, уменьшить Металлоемкость конденсаторов на 30-40 /о. Кроме того, применение указанных элементов позволит отказаться от металлоемких сеяараторов и транспортных коммуникаций от конденсатора к сепаратору. Отказ от сепараторов приводит к уменьшению потерь давления газового потока, а, следовательно, к уменьшению энергозатрат на создание дополнительного перепада давления. Конструкция позволяет проводить процесс при меньших, чем у существующих конструкций перепадах температур, следовательно, проводить процесс конденсации на более высоких изотермах, что позволит избеОснобиой газйВый поток

Риг1 жать изменения энергозатрат на получение холода, а для обогрева испарительной части устройства использовать тепло более низкого потенциала. В то же время уменьшение недорекуперации при теплообмене позволит использовать меньшее количество дорогостоящего низкотемпературного Холода. Формула изобретения . Тепло-массообменный э,«емент, состоящий из теплообменноД трубы произвольного сечения, имеющей непрерывное по длине трубы капиллярно-пористое покрытие, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса конденсации при одновременном полном отделении на этом же элементе конденсата от перерабатываемого газового потока, элемент снабжен внутренней и наружной непроницаемыми перегородками, плотно прилегающими к внутренней и наружной поверхности теплообмен«ой трубы, установленными перпендикулярно ее оси и делящими тепло-массообменный элемент на обогреваемую и охлаждаемую части. 2.Элемент по п. I, отличающийся тем, что внутренняя и наружная непроницаемые перегородки смещены друг относительно друга на расстояние, равное толщине внутренней перегородки. 3.Тепло-массообменный элемент по я. U отличающийся тем, что внутренняя и наружная непроницаемые перегородки расположены в одной плоскости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3837396. кл. F 28 В 9/08, 1973. 2.Патент Франции № 2076034, кл. F 28 F 1/(Ю. 1У7К ларцбшийса ноенсат теп/юноситет уд теяланвсители

HcnapufyiuU Си л.чЗенtpm

noffSof

теплоносители

г.г