Фильтр-теплообменник

Союз СоветскикСоциалнстическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 912219Опубликовано 150332, Бюллетень Ю 10 Дата опубликования описания 150382(71) Заявитель Новополоцкий политехнический институт(5) ФИЛЬТР-ТЕПЛООБМЕННИК Изобретение относится к очистке жидкостей и газов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для одновременного проведения процессов Фильтрования и нагрева (охлаждения) различных жидкостей, расплавов и газов в широком диапазоне температур.Известен фильтр-теплообменник, содержащий сосуд с перфорированными, стенками, покрытыми фильтрующимиО тканями, и теплообменное устройство, установленное под сосудом 13.Недостатком этого фильтра является низкая производительность, лимитируемая низкой интенсивностью тепло 5 обмена. Раздельное выполнение фильтрующего элемента и теплообменного устройства увеличивает габариты и усложняет конструкцию, увеличивает20 потери тепла. Кроме того, указанный фильтр-теплообменник обладает узкой областью эксплуатационных возможностей, так как фильтрующие ткани имеют ограниченное применение из-за малой прочности и низких химической и тепловой стойкости.Известен также фильтр, содержащий корпус, металлокерамический Фильтрующий патрон (цилиндр) с расположенной внутри по оси полой теплообменной трубой, которая обогревается кипящим теплоносителем. Фильтруемая жидкость после прохождения фильтрующей перегородки нагревается в кольцевом канале между обогревающей трубой и фильтрующей перегородкой и здесь за счет снижения вязкости создаются хорошие условия для транспортировки фильтрата внутри патрона 21.Однако указаннь 1 й фильтр характеризуется,низкой производительностью, ограничиваемой малой интенсивностью теплообмена между обогревающей трубой и фильтрующей перегородкой.Это обусловлено тем, что обогревающая труба расположена после Фильтру 9229 4ющей перегородки, в результате чеготепловой поток направлен против движения жидкости и полностью поглощается жидкостью после выхода ее изФйльтрующей перегородки. В итогечерез перегородку протекает ненагретая жидкость с большой вязкостью,что приводит к высокому сопротивлению перегородки и малому расходу,Кроме того, производительностьФильтра снижается вследствие необходимости остановки его частой для,смены или регенерации однородной по.ристой перегородки, быстро загрязняемой при работе в режиме поверхностного фильтрования. Этот фильтримеет также ограниченную областьприменения вследствие того, что внем реализуется передача тепла только в одном направлении от обогревающей трубы к фильтрату. ОхлаждениеФильтрата исключается конструкциейобогревающей трубы, которая имеетодин открытый нижний конец для одновременной подачи пара вверх в трубуи возврата конденсата вниз под действием силы тяжести,Цель изобретения - повышение производительности и упрощение конструкции, расширение эксплуатационныхвозможностей путем обеспечения условий как нагрева, так и охлажденияфильтрата в широком диапазоне температур,указанная цель достигается тем, что в фильтре-теплообменнике, содержащем корпус, металлокерамическую перегородку и теплообменные трубки, Фильтрующая перегородка выполнена из последовательно установленных по потоку слоев грубой и тонкой очистки, при этом теплообменные трубки размещены в слое грубой очистки.Слой грубой очистки имеет более высокую проницаемость и больший размер пор по сравнению с аналогичными характеристиками второго слоя - слоя тонкой очистки. Более высокая проницаемость первого слоя обусловлена вь 1 полнением противоречивых требований по достаточной толщине слоя для возможности размещения внутри его теплообменных трубок при соблюдении условия не превышения допустимого сопротивления этого слоя из-за уменьшения его площади фильтрования при размещении в нем теплообменных трубок. В этом слое происходит теплообмен между теплообменными трубками и Фильтратом, Практически через всю Фильтрующую перегородку движется нагретая жидкость с низкой вязкостью, что снижает сопротивление и увеличивает производительность фильтра,Одновременно первый слой является слоем грубой очистки, улавливающим крупные частицы загрязнений. Этот слой работает в условиях объемного Фильтрования, тем самым значительно увеличивая грязеемкость всего Фильтра, что увеличивает его производительность вследствие сокращения простоев на замену или регенерацию,Во втором слое (слой тонкой очистки) происходит окончательная очистка нагретого (охлажденного) Фильтрата.Размещение теплообменных трубок для протока теплоносителя внутри Фильтрующей пористой металлокерамической перегородки обеспечивает предельную интенсивность теплообмена между Фильтратом и теплоносителем. Это позволяет проводить фильтрование в термостатированных условиях при легко контролируемой температуре. При этом тепло, в зависимости от соотношения между температурами Фильтрата и теплоносителя (охладителя), может передаваться как от теплоносителя к Фильтрату, так и от фильтрата к охладителю.Монолитное размещение теплообменных трубок внутри пористой металлоке рамической перегородки может быть выполнено, например, в результате несложной технологической операцииспекания трубок в Форме с металлическими порошками или волокнами.Изготовление Фильтрующей металлокерамической перегородки и тепло- обменных трубок в виде единого элемента позволяет упростить конструкцию Фильтра-теплообменника, сократить потери тепла (хопода), уменьшить габариты и использовать в широком диапазоне температур - от криогенных до температур расплавленных металлов.На чертеже схематически изображен предлагаемый фильтр-теплообменник.фильтр-теплообменник содержитдвухслойную металлокерамическую Фильтрующую перегородку, состоящуюиз слоя 1 грубой очистки и слоя 2тонкой очистки, установленную в корпусе 3. Слой 1 рубой очисткиаж 733 Подписно каз 122 ВНИИПИ город, ул. Проектная,нт",Филиал ППП 5 9122 расположен со стороны входа потока фильтруемого вещества 1 и в этом слое размещены теплообменные трубки 5 для протока теплоносителя (охладителя). Проницаемость и размер пор слоя 1 больше аналогичных характеристик слоя 2, Фильтрующая перегородка может иметь различную формуплвстина, цилиндр и другие,фильтр-теплообменник работает 1 О следующим образом.Например при передаче тепла от протекающего по трубкам 5 теплоносителя к Фильтрату. При движенииФильтруемого вещества М через слой и 1 грубой очистки происходит объемное Фильтрование, при котором наиболее крупные частицы загрязнении захватываются крупными ;орами по всему объему слоя. При этом одновременно тепло от теплообменнцх трубок 5 передается теплопроводностью внутрьпористого металла и далее от его развитой внутрипористой поверхности отдается конвекцией потоку фильтрата, д Теплообмен завершается внутри слоя 1. Завершение очистки нагретого Фильтрата происходит при его движении через слой 2 тонкой очистки.Использование предлагаемого Фильт- о ра-теплообменника позволяет по сравнению с известными повысить производительность и упростить конструкцию; расширить эксплуатационные возможности путем обеспечения условийкак нагрева, так и охлаждения фильт"рата в широком диапазоне температур. Формула изобретения фильтр-теплообменник, содержащий корпус, металлокерамическую Фильтрующую перегородку и теплообменные трубки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, упрощения конструкцйи" и расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения условий.как нагрева, так и охлаждения фильтрата в широком диапазоне температур, фильтрующая перегородка выполнена из последовательно установленных по потоку слоев грубой и тонкой очистки, при этом теплообменные, трубки размещены в слое грубой очистки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 71621, Ил, В 01 0 35/18, 1946.2. Авторское свидетельство СССР М 63 Ц 63, кл. В 01 О 3 У 18, 25.02.76,