Кожухотрубный теплообменник Советский патент 1980 года по МПК F28D7/00 F25B33/00 

Изобретение относится к кожутсотруб- ным теппообменникаМя преимущественно для высокотемпературного нагрева жидкостейв имеющих ограниченную термическую стойкостьг например, масляных тенлоносителейя водоаммиачного раствора и др„ и может использоваться в химической, нефтяной нефтехимической и дру гих отраслях промышленности. Известен газовьгй комсухотрубный гене ратор для абсорбционной бро дистО Литиевой холодильной установки, который представляет собой цилиндрический кожу- хотрубный теплообменник затопленного типа, ссжтоящий из корпуса с размещенными в нем теппообменными трубами, закрепленными в верхней и нижней трубньи рэигетках. Топливный газ сжигается в газогорелочном устройстве, и продукты сгорания по жаротрубному пространству направляются в распределительную камеру Далее дымовые газыр равномерно распределяясь по пучку горизонтальных дымогаршзгх труб меньшего диаметра, проходят в противопаяожном направлении и, попадая в сборн по камеру, через штуцер отсодятся в атмосфе- РУ 1. Недостатком известной конструкции является ТО; что значитеттькая разница температур дь мовых газов на входе и вьрсоде из дымогарных труб приводит к неравномерности температурного напора по длине аппарата, что, в свою очередь, монсет привести к разложению нагреваемой среды: кроме того низкий коэ(|)фи-диент теплоотдачи со стороны газового потока, т.е. низкий КПД существенным образом влияет на габариты и пес аппарата, Наиболее близким техническим роте- нием к изсйратению является кожухотрубный теплообменник, преимуществен но генератор абсорбционной хоподильноГ маиганы, содержащий вертикально располоясенный трубный пучок, закрепленный в верхней и нижней трубньрс решетках и дополнительный трубный .

расположенный в межтрубном пространстве и закрепленный нижним концом в трубной доске 2j.

Однако известный кожухотрубный теплообменник характеризуется неравномерностью распределения температурного поля по длине труб и небольшой интенсивностью теплообмена.

Цель изобретения - выравнивание температурного поля по длине труб и интенсификапия теплообмена.

Это достигается тем, что трубы дополнительного пучка установлены с осевым зазором к верхней трубной решетке и Ё местах крепления к трубной доске заключены в цилиндрические стаканы, установленные с осевым зазором относительно нижней решетки.

На фиг. 1 изображен кожухотрубный теплообменник, фронтальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.

Кожухотрубный теплообменник имеет корпус 1, верхнее днище 2 и газораспре делительную камеру 3.

Внутри корпуса размещен, вертикально расположенный трубный пучок 4, закрепленный в верхней и нижней трубных решетках 5 и 6. Корпус 1 и газораспределительная камера 3 разделены дополнительной трубной доской Т, .в которой жестко закреплен дополнительный трубный пучок 8, равномерно расположенный в межтрубном пространстве с осевым зазором по отношению к верхней трубной решетке. Для предотвращения перегрева слабого раствора -,в местах крепления трубного пучка 8 предусмотрены защитные цилиндрические стаканы 9, установленные с осевым зазором относительно нижней решетки 6.

Теплообменные трубы пучка 4 расположены так, что образуют вершины правильных шестиугольников, в центре которых размещен трубный пучок 8.

В верхнем днище смонтированы штуцер 10 для подвода крепкого водоамми- ачного раствора на выпаривание и отвода газообразного аммиака и паров воды на ректификацию, и распределительные ксшпачки 11, служащие для равномерного распределения водоаммиачного расрвора по теплообменным трубам пучка 4

Для подвода горяче1о газа в газораспределительной камере предусмотрен штцер 12, а для отвода слабого раствора и газа в нижней части корпуса раомеше ны штуцеры 13, 14 соответственно.

В корпусе теплообменника для создания поперечного обтекания газами тепловоспринимающей поверхности теплообменных труб установлены поперечные перегородки 15.

Теплообменник работает следующим образом.

Крепкий водоаммиачный раствор через штуцер 10 подается в верхнее днище 2, где с ПОМОЩ11Ю распределительных, колпачков 11, направляется в теплообменные трубы пучка 4. Горячие продукты сгорания в виде газа через штуцер 12 противотоком поступают в распредели5 тельную камеру 3, откуда распределяются по дополнительному трубному пучку 8,расположенному в межтрубном пространстве и являющемуся своеобразным излучателем тепловой энергии. 0В процессе выпаривания крепкого

водоаммиачного раствора газообразный аммиак и пары воды поднимаются вверх, и через распределительные колпачки 11 направляются в верхнее днище 2, а слаг5 бый раствор стекает вниз корпуса 1,

и через штуцер 13 вьшодится из теплообменника. .

Горячий газ, покинув трубный пучок 8, осуществляет конвективный обогрев 0 теплообменньрс труб пучка 4, поперечно омывая их благодаря перегородкам 15, и через штуцер 14 вьшодится из теплообменника

5Выравнивание температурного напора по длине теплообменных труб происходит следующим образом: теплообмен- ные трубы получают тепло как непосредственно от дымовых газов, омываю0 щих их, так и от трубного пучка, однако, в нижней части теплообменника доля теплового потока, получаемая теплообменными трубами от остьшших дымовых газов ми1тмальная, тогда как доля теп5 па, получаемая от трубчатьпс излучателей максимальная.

В верхней части теплообменных труб наоборот- доля теплового потока от ды- . мовых газов максимальная, тогда как 50 доля теплового потока от дополнительного трубного пучка - минимальная.

Такое техническое решение является оптимальным, поскольку все теплообменные трубы, являющиеся тепловосприни- 55 мающими, работают в одинаковом тепловом режиме.

Использование изобретения позва;1ит увеличить коэффициент теплопередачи 5 между газом и кипящим водоаммиачным раствором на 10-12%, что, пстественно, приведет к умеш шению тегашобмэнной поверхности и веса теплообменника. Кроме того, противоположное направление потоков теплоносителя и газа по трубному и межтрубному пространствам способствует выравниванию температу1 ного режима по высоте теплообменника и даст возможность применять газы высоких температур. По сравнению с известными аналогич ными аппаратами использование изобрете ния позволит сократить затраты на изго товление данных теплообменников примерно на 25-ЗО%. Экономический эффект от внедрения изобретения составит 350 тыс.руб. в год и суммарный годовой экономический эффект от его использования в народном хозяйстве составит около 6-50 тыс. руб. в год. Форму VI а изобретения Кожухотрубный теплообменник, преиму щественно генератор абсорбционной холо/;

5

/Z ,326 дильяой машины, содержащий вертикально расположенный трубной пуюк, закрегленный в верхней и нижней трубных решетках и дополнительный трубный пучок, расположенный в межтрубном пространстве и закрегшенный нижним концом в трубной доске, от.л И чающий с я тем, что, с целью выравнивания температурного поля по длине труб и интенсификации теплообмена, трубы дополнительного пучка установлены с осевым зазором к верхней трубной решетке и в местах крепления к трубной доске заключены в цилиндрические стаканы, установленные с осевым зазором относитэльно нижней регдетки. Источники информации, принятые во внимгчие при экспертизе 1.Патент США № 3266266, кл. 62-476, опублик. 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 591680, кл. F28D 7/ОО, 1976.