Конденсатор-испаритель

ш 55248 Союз Советсклх Социалистических Республик(22) Заявлено 13,06,74 (21) 2033072/26Г 251 5/00 1 .280 9/00 соединением заявкиосударственный комнтет овета Министров СССР по делам изобретенийн открытнй 23) Приоритет публиковано 3 77. Бюллетень12) УДК 621,59(088.8 ата опубликования описания 11.04.7(72) Авторы изобретения Позняк и В. Ф. Густов Орлов, В) КОНДЕНСАТОР-ИСПАРИТЕЛ 1Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и касается конденсатора-испарителя, который может быть применен в установках разделения воздуха, используемых в химической, газовой, металлургической и других отраслях народного хозяйства.Известны конденсаторы-испарители, включающие теплообменник, сепаратор и опускную трубу, В этих конденсаторах-испарителях испарение кислорода происходит при кипении на поверхности теплообмена за счет подвода тепла конденсирующегося азота.Известны также конструкции конденсаторов-испарителей, в которые кипение кислорода происходит на внешней или на внутренней поверхности прямых или витых трубок, с развитой теплообменной поверхностью.Недостатком известных конструкций конденсаторов-испарителей является то, что при кипении кислорода на поверхности теплообмена осаждаются (накипеобразование) взрывоопасные примеси, которые всегда в незначительном количестве имеются в жидком кислороде. Количество высаживающихся взрывоопасных примесей зависит от концентрации их в жидком кислороде и от гидродинамики двухфазного потока в парогенерирующих каналах. Увеличение скорости циркуляции и уменьшение паросодержания потока приводит к уменьшению количества высаживающихся на поверхности теплообмена примесей и, наоборот,уменьшение скорости циркуляции и увеличение паросодержанпя потока на выходе из парогенерирующих каналов приводит к интен 5 сивному их накапливанию, взрыву и разрушению аппарата или его элементов 3.Целью изобретения является обеспечениевзрывобезопасной работы конденсатора-испарителя и повышение эффективности процесса10 теплбобмена в этих аппаратах.Это достигается тем, что конденсатор-испаритель, включающий теплообменник, сепаратор и опускную трубу, содержит тяговую трубу с продольными параллельными каналами,15 размещенную между теплообменником и сепаратором,На фиг. 1 изображен предлагаемый конденсатор-испаритель, общий вид; на фиг, 2 -разрез по А - А на фиг, 1; на фиг. 3 график20 изменения температуры кислорода по высотециркуляционного контура конденсатора-испарителя, причем за начало отсчета температурывзята температура насыщения, соответствующая давлению в сепараторе.25 Конденсатор-испаритель содержит теплообменник 1, тяговую трубу 2, сепаратор 3, опускную трубу 4, Для уменьшения эквивалентного диаметра каналов тяговая труба 2 выполнена в виде корпуса 5, заполненного гладкой30 насадкой б с проставочными листами 7. Воз.можна несколько другая компоновка аппарата, когда теплообменник 1 может быть установлен под наклоном илп горизонтально, а в качестве регулярной насадки в тяговой трубе могут быть использованы трубы небольшого диаметра и т, д.Аппарат работает следующим образом. Конденсируемый газ, например газообразный азот, под давлением около 6 кгс/см- поступает в каналы конденсации. Образовавшийся конденсат стекает вниз и через коллектор выводится из аппарата. Из этого коллектора выводят неконденснрующиеся примеси, которые вместе с азотом могут поступать в каналы конденсации. Сепаратор 3, опускную трубу 4, тяговую трубу 2 заполняют испаряемой жидкостью, например жидким кислородом. Поступая из опускной трубы 4 (точки 0) в каналы подогрева теплообменника 1 кислород подогревают за счет конденсации второго потока, например, газообразного азота. Выйдя из каналов теплообменника 1 (точка с), жидкий кислород распределяется по каналам тяговой трубы и при дальнейшем движении вверх кислород достигает температуры насыщения (точка д). Далее по мере движения вверх давление кислорода уменьшается, что приводит к уменьшению температуры насыщения и испарению части кислорода. Температура кислорода уменьшается до температуры, соответствующей давлению в сепараторе. Далее кислород без изменения температуры подают вниз по опускной трубе 4, и цикл повторяют. Образовавшиеся пары кислорода выводят через патрубок из сепаратора 3. Циркуляция япдкости создается за счет разности веса столба жидкости в опускной трубе 4 и веса парожидкостной смеси на высоте ай (фпг. 3) парообразователя в тяговой трубе 2.В циркуляционный контур конденсатораиспарителя могут быть подключены два переключающихся адсорбера для очистки кислорода от взрывоопасных примесей.Выполненные в качестве примера расчетыконденсатора-испарителя предлагаемой конст 5 рукции показывают, что при применении в качестве теплообменника одного пластинчаторебристого пакета размером 1500 р,500 К 500 ммс гладкой насадкой размером бр,0,2 мм притемпературном напоре на входе в аппарат 2,510 и 0,5 Са - на выходе необходима скоростькислорода в каналах аппарата 0,8 м/сек, Приэтом плотность теплового потока в теплообменнике составляет 1400 в 15 ккал/мчас,Нужную скорость кислорода в аппарате может15 создать циркуляцнонный контур с высотой тягового участка 3 м и эквивалентным диаметром каналов 10 мм,В случае организации кипения кислорода наповерхности теплообмена при прочих равных20 условиях плотность теплового потока так жесоставит приблизительно 1500 ккал/мчас,Конструкция конденсатор-испарителя потепловым характеристикам не уступает применяемым в настоящее время и одновременно25 имеет важное преимущество, а именно исключена возможность отложения твердой накипи взрывоопасных примесей на поверхностиаппарата за счет отсутствия парообразованияна поверхности теплообмена и сравнительно30 высокой скорости движения жидкого кислорода (0,5 - 1 м/сек).Ф о р мул а изобретенияКонденсатор-испаритель, включающий теп лообменник, сепаратор, опускную трубу, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения взрывобезопасной работы и повышения эффективности теплообмена, он содержит тяговую трубу с продольными параллельными 40 каналами, размещенную между теплообменником и сепаратором.552481 тавитель В. Ивочкин Редактор Т. Пилипенко Техред Л, Гладкова Корректор Н, Аук Тираж 709 ПодписноеСовета Министров СССРоткрытийкая наб., д. 4/5 аказ 691/8 Изд.307 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушс