Испаритель криогенной жидкости

(51) 4 Г 28 Р 7 00 7/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОЙ ИЦКОСТИ(57) Изобретение позволяет повысить эффективность работы и надежность испарителя. Раскрепленныев трубных досках теплообменные элементы выполнены из наружной трубы 6,внутренней трубы 7, снабженной с одной стороны заглушкой 13, расположенной между трубами гофрированной ЯО 1493856 А 1 2 насадки 8 и дополнительной трубки 9, установленной в трубе 7. Нижние концы трубы 6 свободны, а верхняя трубная доска выполнена в виде мембраны, что позволяет снять т-ные деформации. Трубка 9 сообщена с полостью трубы 7 в верхней части, а полость трубы 6 - с входным патрубком для теплоносителя. Заглушка 13 м.б. выполнена с конусной направляющей частью 14, а трубка 9 верхним торцом может упираться в конусную часть 14 и имеет сливные окна 15, расположенные под торцами, что обеспечивает противоток в движении теплоносителя и рабочей среды и увеличивает т-ру криогенного газа на выходе, Тепловая эффективность испарителя повышается за счет улучшения контактного сопротивления. 1 з,п.дглы, 2 ил.Изобретение относится к устройствам для испарения криогенной жидкости и может быть использовано преимущественно в технике низкотемпе 5ратурного разделения воздуха пригазификации криогенных продуктов,Целью изобретения является повышение эффективности работы и надежности 1 ОНа фиг. 1 изображено устройство,общий вид, разрез; на фиг. 2 - узелверхней части теплообменного элемента.Испаритель содержит корпус 1 спатрубком входным 2 для теплоносителя и выходньм 3 с входньм коллектором 4 криогенной жидкости и выходным коллектором 5 паза, Внутрикорпуса 1 вертикально расположенпучок теплообменных элементов, образованных из наружных труб 6, внутренних труб 7, между которыми расположены насадка 8, во внутреннюютрубу 7 введена дополнительная трубка 9. Верхняя трубная доска 10 выполнена в виде мембраны 11 и в нейзакреплены наружные трубы 6. Нижние торцы труб 6 свободны и полость,заполненная насадкой 8, сообщена сколлектором 4. Внутренние трубы 7закреплены в нижней части на доске 12, а в верхней части заглушеныпробками 13, выполненными с направляющей конусной частью 14. Дополнительные трубки 9 центрированы втрубах 7 за счет фиксации верхнихконцов в направляющую конусную часть14 пробок 13. Под верхними торцамитрубок 9 выполнены сливные окна 15. 4 ОВ нижней части трубки 9 закрепленыв доске 16.Испаритель работает следующимобразом,Теплоноситель напржыр.горячаЯвода или пар, через патрубок 2 подается снизу в дополнительные трубки 9 и через окна 15 поступает вовнутреннюю трубу 7, сливается сверху вниз и выводится из аппарата через патрубок 3, размещенный в корпусе 1 между трубными досками 12и 16, В процессе нагрева труб 7 происходит их объемное расширение. После прогрева испарителя через входной коллектор 4 подается криогенная55/жидкость, которая чеРез свободныеконцы наружной трубы 6 поступает внасадку 8, испаряется и выходит из коллектора 5. Б результате охлаждения наружные трубы 6 сжимаются, авнутренние трубы 7, нагреваясь, расширяются. Это обеспечивает в процессе эксплуатации испарителя за счетразности температур разных среднатяг между насадкой 8 и трубамиби 7,Конструктивное выполнение испарителя позволяет во время работы улучшить контактное сопротивление и повьппает тепловую эффективность устройства при снижении трудоемкости изготовления. Выполнение верхней трубной доски в виде мембраны позволяетснять температурные деформации.. В конструкции мембрана разделяет жидкий и газообразный криогенныйпродукт. Перепад давлений на нейравен гидравлическому сопротивлениюнасадки 8, А так как высота трубокв испарителях не превьппает 2-3 м,то и гидравлическое сопротивлениев зависимости от режимных параметров незначительно, порядка 0,010,02 ат, Поэтому в целях экономииметалла можно устанавливать мембранную перегородку. Кроме того, следует учитывать то, что насадка 8 расположена между трубами б и 7, жестко закрепленными в трубных досках10 и 12 соответственно, Трубная доска 10 (мембрана) находится при температуре горячего газа, например70-90 К. Возникающие температурныедеформации создают сдвиговые напряжения на насадку, могут изменитьее профиль и, в конечном счете,ухудшить теплообмен, Тонкая мембрана компенсирует сдвиговые деформациина насадку,Дополнительные трубки сообщаютсяс полостью внутренней трубы черезсливные окна, расположенные под торцами. Это обеспечивает противотокв движении теплоносителя и рабочейсреды и увеличение температуры криогенного газа на выходе при тех жеэнергетических затратах. При прямотоке горячая вода или пар Т370 Комывает стенку с криогенным продуктом Т70-90 К. Из-за большой разности температур стенки образуетсяпаровая пленка, которая являетсятермическим сопротивлением и ухудшает теплоотдачу к криогенной жидкости, что в конечном итоге увеличиваетдлину теплообменного элемента, приВ устройстве при повышении давления на переходном режиме работы оттесненная криогенная жидкость попадает в межтрубное пространство с меньшим гидравлическим сопротивлением, а не на обогреваемую поверхность. В результате генерация пара уменьшается, колебательный процесс в системе сглаживается, Снижается трудоемкэсть изготовления теплообменных элементов, которые не требуют предварительного уплотнения при сборке насадки с наружными внутренними трубами, натяг насадки с трубами обеспечивается за счет физических свойств сжатия и расширения материала при направленном действии процессов охлаждения и нагрева труб, Снижаются габаритные размеры в результате интенсификации процессов теплообмена, Повышение эксплуатационной надежности достигается самокомпенсацией тепловых напряжений, Между 5 14 протинотоке теплоноситель греет уже горячий криогенный газ,Для фиксации дополнительной трубки используется коническая заглушка, это не является дополнительным гидравлическим сопротивлением потоку теплоносителя. 938566корпусом и теплообменными элементами нет жесткой связи.Формула изобретения 51. Испаритель криогенной жидкости, включающий вертикальный корпусс входным и выходным патрубками ипучок раскрепленных в трубных досках теплообменных элементов, выполненных из наружной трубы, внутренней трубы, снабженной с одной стороны заглушкой, расположенной междутрубами гофрированной насадки и дополнительной трубки, установленной 15 по внутренней трубе, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности работы и надежности, нижние концы наружной трубысвободны, а верхняя трубная доскавыполнена в виде мембраны, при этомдополнительная трубка сообщена сполостью внутренней трубы н верхнейчасти, а полость наружной трубы -с входным патрубком.25 2. Испаритель . по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что заглушкавнутренней трубы выполнена с конусной направляющей частью, а дополнительная трубка верхним торцом упира- О ется в последнюю и снабжена сливными окнами, расположенными под торца- мио1493856 Состанитель Н. АлексееваРедактор М. Бандура Техред М.Дидык Корректор А, Обручар оиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 Закав 4088/37 Тираж 569 ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва,Подписноео иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб д. 4/5