Конденсатор Советский патент 1980 года по МПК F25B39/04 F28B1/02 

1

Изобретение относится к области конденсационных теплопередающих устройств, в частности к конденсаторам-стабилизаторам теплового режлма с буфером неконденсирующегося газа, и может быть применено в головном узле обращения фаз низкотемпературной разделительной колонны, духораздедительной установки, содержаИзвестен конденсатор-испаритель воздухоразделительной установки, содержащий теплообменные пакеты, между которыми расположены вытеснители, заполненные газом, неконденсирующимся при температуре кипения испаряющейся жидкости

1.

Данный конденсатор надежен в работе, поскольку снабжен вытеснителями, заполненными газом, однако в нем не может быть обеспечено саморегулирование работой.

Саморегулирование работы осуществлено в конденсаторе-стабилизаторе, содержащем вертикальный корпус с размещенным в нем с кольцевым зазором стаканом, снабженным патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, и буферную емкость, сообщающуюся с кольцевым зазором 2.

Стабилизация теплового потока в таком конденсаторе достигается изменением площади конденсации путем перемещения

пар-газ, однако конденсатору присущ недостаток, заключающийся в наличии процесса неконтролируемого постепенного вымораживания конденсирующейся среды иа

5 повер.хности конденсации в случае охлаждения конденсатора криогенным .хладагентом (особенно, в зоне границы иар-газ). Вымораживание среды при больщих объемах твердой фазы, во-первых, ухудшает основной технологический процесс, во-вторы.ч, может привести к прекращению процесса стабилизации теплового режима (например, путем образования пробки льда, полностью перекрывающей линию, связывающую полость конденсации с буферной емкостью). Наличие постоянного неконтролируемого процесса вымораживания конденсирующейся среды снижает эксплуатационную надежность устройства.

20 Цель изобретения

устранение выщеуказанного недостатке повышение надеЖНОсти.

Эта цель достигается тем, что в коль25 цево.м зазоре коаксиальио корпусу размещена цилиндрическая перегородка, в полости между которой и стакано.м уста ювлены вытеснители в виде заглушенных с торцов труб, расположенных по периметру стакана с заданным шагом. Ma фиг. 1 изображен предлагаемый конденсатор; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1. Конденсатор содержит корпус 1, стакан 2, патрубок 3 для подвода хладагента, патрубок 4 для его отвода, буферную емкость 5, перегородку 6, кольцевой зазор 7, трубы 8. Конденсатор ппжним торцом непосредственно присоединяется к технологической установке, например, к разделительной колонне. Работа конденсатора осуществляется следующим образом. В рабочих условиях конденсируюи1аяся среда поступает в конденсатор из технологической установки, конденс- :руется на поверхности стакана 2 и стекает обратно вниз в виде жидкой пленки и капель. Внутрь стакана 2 через патрубок 3 поступает жидкий кипяищй хладагент, образующий пары, которые отводятся через патрубок 8. Конденсирующаяся среда и неконденсирующ.ийся буферный газ создают в зазоре между стаканом 2 и перегородкой 6 границу раздела, перемещение которой вверх или вниз меняет протяженность зоны конденсации, при этом давление в конденсаторе (и, соответствепно, температура насыщения конденсирующейся среды) стабил.изируется в оиределеипых заданных пределах. Если температура кипения хладагента значительно ниже температуры затвердевания конденсирующейся среды, то на поверхности стакана 2 молсет начаться процесс вымораживания с постепенным накоплением твердой фазы конденсирующейся среды. Однако наличие трубы 8 ириводит к тому, что уже при малых количествах образовавшейся твердой фазы происходит резкое сокращение площади конденсации, чему способствует и эллипсный проф.иль труб 8. Трубы 8 выполняются тонкостепными (например, с толщиной 0,,2 мм), из материала с низкой теплопроводностью (например, из пластмассы или нержавеющей стали), «х концы заглушены, внутри же находится газ. В связи с этим, трубки 8 сами практически не пропускают тепловой поток и при заполнении зазоров между трубами 8 и поверхностью стакана 2 твердой фазой (характеризуюп eйcя низкой теплопроводностью) одиовременно с резким сокращением площади конденсации имеет место резкое увеличение термического сопротивления между конденсирующейся средой и поверхностью стакана 2. При правильном расчете параметро;в устройства можпо достигнуть увеличение этого термического сопротивления при наращивании льда в десятки раз, что в основной зоне конденсации приостановит процесс вымораживания при доетиже 1Ш-1 толщины льда относительной малой величины. Иначе протекает процесс вымораживаппя в зоне границы конденсируюн1,аяся среда - буферный газ. В этой зоне пар диффундирует в буферный газ и затем вымораживается на поверхности стакана 2, процесс идет медленно при очень малых тепловых потоках, и поэтому наращивание льда пе может его ограничить. При достаточно длительной непрерывной работе конденсатора лед полностью заполнит зазоры между трубами 8 и верхняя его граница начнет приближаться к перегородке 6. Перегородка 6 в конденсаторе размешена так, что с наружной стороны она всегда и по всей высоте контактирует с конденсирующейся средой, поэтому перегородка 6 всегда нагрета до температуры насыщения конденсирующейся среды. Следовательно, для льда, наращиваемого на поверхности стакана 2, перегородка 6 является горячей стенкой, с приближением к которой тепловой поток от нее ко льду растет, и рост льда прекращается до полного перекрытия зазора между конденсирующейся средой и неконденсирующимся газом. Пагреваемая снаружи перегородка 6, таким образом, предотвращает перекрытие связи с буферной емкостью пробкой льда в зоне конденсатора, занятой неконденсирующимся газом. Тем самым, обеспечивается высокая эксплуатационная надежность конденсатора. Использование описываемого коиденсатора в разделительной колонне позволит повысить надежность работы последней н упростить ее конструкцию за счет устранения промежуточного испарительно-конденсадионного цикла. Формула и 3 о б ) е т е н и я Конденсатор, содержащий вертикальный корпус с размещенным в нем с кольцевым зазородм стаканом, снабженным патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, и буферную емкость, сообщающуюся - с кольцевым зазором, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в кольцевом зазоре коаксиально корпусу размещена цилиндрическая перегородка, в полости между которой и стаканом установлены вытеснители в виде заглушенных с торцов труб, расположенных по периметру стакана с заданным шагом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

«Труды Всесоюзной научно-технической конференции по нрименению радиоактивных и стабильных изотопов, М., Изд-во АН СССР, 1958, с. 127.

1.Авторское свидетельство СССР № 412458, кл. F 28 D 9/00, 1971.

2.Мюлендорф Ю. К. и др. «Конденсатор-стабилизатор теплового режима.