Теплообменник-конденсатор

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(46) Дата публикации 2002.12.30 71) Заявитель Гродненское производственное республиканское унитарное предприятие ГПО Азот(73) Патентообладатель Гродненское производственное республиканское унитарное предприятие ГПО Азот(57) 1. Теплообменник-конденсатор, содержащий горизонтальный корпус, жестко соединенный на концах с трубными решетками, теплопередающие трубки, жестко закрепленные в трубных решетках и заполняющие рядами по высоте перфорацию направляющих перегородок, размещенных внутри корпуса по нормали к его оси и имеющих односторонний сегментный вырез, размещенный противоположно в смежных направляющих перегородках, штуцера ввода парогазовой смеси, вывода парогазовой смеси и конденсата, отличающийся тем, что в нижних рядах перфорация перегородок не заполнена теплопередающими трубками, а в нижней части корпуса установлен штуцер вывода конденсата. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что одна или несколько перфораций перегородок не заполнены теплопередающими трубками, начиная с нижнего ряда. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что штуцер вывода конденсата предпочтительно установлен посередине корпуса.(56) 1. Промышленные тепломассообменные процессы и установки / Под ред. А.М. Бакластова. - М. Энергоатомиздат, 1986. 2. ГОСТ 15122-79. Теплообменники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками. - М. Госкомитет по стандартам (прототип). Полезная модель относится к устройствам теплообменным устройствам и может использоваться в системах конденсации пара или парогазовой смеси в химической, нефтеперерабатывающей, теплоэнергетической и др. отраслях промышленности. В качестве аналога полезной модели выбран теплообменник, содержащий горизонтальный корпус, внутри которого установлена соосно теплопередающая труба и жестко соединенная на концах с корпусом, штуцера ввода и вывода парогазовой смеси 1. Основным недостатком известного устройства является низкая производительность устройства по теплообмену из-за слаборазвитой поверхности теплопередачи, а также изза отсутствия разделительных перегородок, обеспечивающих увеличение времени пребыванию парогазовой смеси в устройстве. В качестве прототипа полезной модели выбран теплообменник, содержащий горизонтальный корпус, жестко соединенный на концах с трубными решетками, теплопередающие трубки, жестко закрепленные в трубных решетках и заполняющие рядами по высоте перфорацию направляющих перегородок, установленных внутри корпуса по нормали к его оси и имеющих односторонний сегментный вырез, размещенный противоположно в смежных направляющих перегородках, штуцера ввода и вывода парогазовой смеси 2. Основным недостатком известного устройства является ограничение его использования системами без изменения агрегатного состояния фаз в межтрубном пространстве. При использовании устройства в технологических системах, сопровождающихся процессом конденсации фаз, имеет место низкая производительность устройства. Причина этого обусловлена высоким гидравлическим сопротивлением межтрубного пространства как для прохода конденсата, так и для прохода парогазовой смеси. Конденсат может перетекать из одной секции устройства, образуемой перегородками с верхним размещением сегментного среза, в другую секцию устройства только через зазоры в перегородке, образованные наружной стенкой теплопередающих трубок и перфорацией перегородки. Так как величина этих зазоров небольшая (во избежание нежелательного проскока газа без охлаждения и конденсации), то гидравлическое сопротивление этих зон для прохода жидкости (конденсата) высокое. Так как переток конденсата из секции в секцию осуществляется за счет гидростатического столба жидкости, то для осуществления процесса перетока конденсата высота столба жидкости в корпусе устройства превосходит высоту сегментного зазора между перегородкой и корпусом. Это существенно повышает гидравлическое сопротивление межтрубного пространства и запирает его для прохода парогазового потока. Повышение сопротивления проходу жидкой и парогазовой фаз в межтрубном пространстве практически исключает применение известного устройства в системах с конденсацией фаз. Задача, решаемая полезной моделью, - расширение области технологического применения устройства за счет его использования в процессах с частичной или полной конденсацией фаз в межтрубном пространстве. Сущность полезной модели заключается в том, что в известном устройстве, содержащем горизонтальный корпус, жестко соединенный на концах с трубными решетками, теплопередающие трубки, жестко закрепленные в трубных решетках и заполняющие рядами по высоте перфорацию направляющих перегородок, установленных внутри корпуса по нормали к его оси и имеющих односторонний сегментный вырез, размещенный противоположно в смежных направляющих перегородках, штуцера ввода и вывода парогазовой смеси, перфорация в нижних рядах направляющих перегородок не заполнена теплопередающими трубками,а в нижней части корпуса установлен штуцер вывода конденсата. При этом одна или несколько перфораций направляющих перегородок не заполнены теплопередающими трубками, начиная с нижнего ряда. Штуцер вывода конденсата предпочтительно установлен посередине длины корпуса. Сущность отличительных признаков полезной модели и их влияние на решение задачи состоит в следующем. В нижних рядах перфорация направляющих перегородок не заполнена теплопередающими трубками. Такое техническое решение обеспечивает увеличение площади проходного сечения в направляющих перегородках. Это снижает сопротивление проходу (перетоку) конденсата по секциям и препятствует затоплению сегментных зазоров. В результате снижается гидравлическое сопротивление межтрубного пространства как для прохода конденсата, так и для прохода парогазового потока, что и является основой повышения производительности устройства. В нижней части корпуса установлен штуцер вывода конденсата. Такое решение исключает накопление конденсата в устройстве и обеспечивает работоспособность. 2 728 Одна или несколько перфораций направляющих перегородок не заполнены теплопередающими трубками, начиная с нижнего ряда. Такое техническое решение обеспечивает работоспособность устройства в технологических условиях с различающимся паросодержанием (на входе или на выходе), так и максимальную движущую силу процесса перетока конденсата за счет гидростатического давления, что способствует решению задачи. Штуцер вывода конденсата предпочтительно установлен посередине длины корпуса. Такое техническое решение снижает время пребывания конденсата в устройстве (за счет уменьшения пройденного пути), что повышает производительность процесса вывода конденсата из устройства и способствует решению задачи. Отличительные признаки заявляемой полезной модели придают ей новое технологическое свойство по сравнению с прототипом. Так, теплообменник-прототип предназначен для осуществления процессов теплообмена без изменения агрегатного состояния фаз в межтрубном пространстве. Заявляемая полезная модель предназначена для использования в процессах теплообмена как без изменения, так и с изменением агрегатного состояния фаз в межтрубном пространстве (т. е. для процессов конденсации). При этом заявляемая модель, используемая в качестве теплообменника (т.е. без изменения агрегатного состояния фаз), обладает более низким гидравлическим сопротивлением по сравнению с прототипом, что повышает ее производительность (нагрузку) по газовой фазе по отношению к прототипу без снижения эффективности теплообмена. Таким образом, новые технические характеристики заявляемой модели существенно расширяют область ее технологического применения. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства, фронтальный разрез, на фиг. 2 - размещение теплопередающих трубок в перфорированных перегородках, разрез п фиг. 1. Теплообменник-конденсатор содержит горизонтальный корпус 1, жестко соединенный на концах с трубными решетками 2, теплопередающие трубки 3, жестко закрепленные в трубных решетках 2. Внутри корпуса по нормали к его оси размещены перфорированные направляющие перегородки 4. Перфорация перегородок 4 выполнена в виде сквозных отверстий 5. Теплопередающие трубки 3 размещены по высоте рядами, заполняющими перфорацию 5 перегородок 4. В нижних рядах перфорация 5 перегородок 4 не заполнена одной или несколькими теплопередающими трубками 3. Перегородки 4 снабжены односторонним сегментным вырезом 6, размещенным противоположно в смежных перегородках. В верхней части корпуса 1 размещены штуцера 7 и 8, соответственно ввода и вывода парогазовой смеси. В нижней части корпуса 1 размещен штуцер 9 вывода конденсата. Устройство работает следующим образом. Парогазовая смесь поступает в межтрубное пространство теплообменника-конденсатора через штуцер 7, движется в нисходящем направлении, обтекая теплопередающие трубки 3 и частично охлаждается. При этом происходит частичная конденсация паровой фазы с образованием конденсата. Конденсат гравитационно стекает в нижнюю часть корпуса 1, где сливается в пленку конденсата и движется через отверстия 5 в перегородках 4 к штуцеру 9, через который выводится из устройства. Газопаровой поток проходит в нижней части устройства через сегментный вырез 6 и изменяет свое направление на восходящее движение. Газопаровой поток совершает по длине устройства волнообразное движение вверх-вниз, сопровождаемое его охлаждением и частичной конденсацией, и выходит из устройства через штуцер 8. Конденсат, образованный на участке теплопередающих трубок 3 между штуцерами 9 и 8, стекает гравитационно в нижнюю часть корпуса, где сливается в пленку конденсата и движется через отверстия 5 в перегородках 4 к штуцеру 9, через который выводится из устройства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.