Теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 111) А 4 Г 28 1) 7/О СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯ И ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1/23-087(57) Изобретение может найти пр ние в криогенной технике. Целью ретения является повышение наде работы в процессе охлаждения см путем предотвращения выморажива конденсирующихся компонентов н лопроводных матрицах. Теплообме сепаратор используется в состав дроссельной криогенной установк й инст стиЛавренче отник о СССР 982.(21) 42824 (22) 09.07 (46) 30. 10 (71) Одесс тут холод (72) Н,И, ко, Ю,И, С (53) 6215 (56) Автор 11 ф 106411189. Бюл. Р 40кий технологичесильной промышленнГригоренко, Г.К.имоненко и А.А.7(088.8)ское свидетельсткл, Г 28 0 7/1 О имене- изобжности сей иятеп- ник1518645 работающей на смеси холодильных агентов. Прямой поток с повышенным давлением через входной патрубок 3 поступает в участок 15 этого патрубка.Двигаясь в зазоре между участком 155 и трубой 14, поток подогревает трубу 14 и дренажный патрубок 7, предотвращая замерзание контактирующих с ними жидких компонентов. Обратный поток 10 поступает в теплообменник через вход-, ной патрубок 4 и проходит через перфорационные отверстия 11 в матрицах 8, чередующиеся с прокладками 9. Изобретение относится к теплообменникам матричного типа и может най ти применение в качестве конденсатора в криогенной технике, в частности в дроссельных системах, работающих на многокомпонентных смесях.Цель изобретения - повышение на дежности работы в процессе охлаждения смесей путем предотвращения вымораживания конденсирующихся компонентов.На фиг. 1 показано устройство, 30 разрез; на фиг. 2 - теплообменниксепаратор в составе дроссельной криогенной установки, работающей на смеси холодильных агентов; на Фиг, 3 горизонтальное сечение теплообмен ника.Устройство (фиг. 1) содержит верхний 1 и нижний 2 фланцы с входными 3 и 4, выходными 5 и 6 и дренажным пат" рубком 7. Между фланцами 1 и 2 уста новлены матрицы 8, чередующиеся с прокладками 9. В матрицах имеются перфорационные отверстия 10 и 11, образующие каналы соответственно прямого (охлаждаемого) и обратного потоков, 45 Часть матриц 8 со стороны входного патрубка 3 прямого (охлаждаемого) потока в зоне их контакта с этим потоком выполнена в виде конусов 12 с отверстиями 13, обращенными вниз. Через отверстия 13 с зазором проходит заглушенная в нижней части труба 14, которая охватывает участок 15 входного патрубка 3 прямого потока. Участок 15 введен в полость теплообменника со стороны Фланца 1 в зону, где ожидается конденсация компонентов прямого потока, Труба 14 снаружи содержит соосные ей конденсатосборниКонденсат Фреоца собирается на верхних поверхностях конусов 12 и двигается в сторону осевых отверстий 13,Собираясь в кольцевых зазорах, каплипопадают в конденсатосборник 17 и подренажному патрубку 18 выводятся иэтеплообменника. Защита от вымораживания достигается эа счет теплового контакта капель и конденсатосборника 17с трубой 14, а также теплоизоляцией 19участка дренажного патрубка 18 и нагревом этого патрубка с помощью элемента 20. 2 э.п. ф-лы, 3 ил. ки 16, 17. Еонденсатосборник 16, установленный на нижнем торце трубы 14, совмещен с дренажным патрубком 7, проходящим в полости этой трубы. Конденсатосборник 17 снабжен дренажным пат" рубком 18, который выведен из теплообменника через канал обратного потока с перфорационным отверстием 11, снабжен слоем теплоизоляции 19 и нагревательным элементом 20. Дренажные патрубки 7 и 18 содержат дроссельные вентили 21 и 22Криогенная установка (фиг. 2) на базе теплообменника содержит компрессор 23 с концевым теплообменником 24, вентиль 25 нижней ступени охлаждения, охлаждаемый объект 26.Устройство работает следующим образом.Прямой поток с повышенным давлением и состоящий, например, из трехкомпонентной смеси азота, этана и фреона 143, через входнсй патрубок 3 поступает в участок 15 этого патрубка. Двигаясь в зазоре между участком 15 и трубой 14, поток подогревает трубу 14 и дренажный патрубок 7, предотвращая замерзание контактирующих с ними жидких компонентов. Обратный поток (чистый азот), температурой более низкой, чем температура прямого потока, поступает в теплообменник через входной патрубок 4 и проходит через перфорационные отверстия 11 в матрицах 8, чередующиеся с прокладками 9. За счет теплопроводности происходит снижение температуры внутренней части 12 матриц 8. В прямом потоке, проходящем через перфорационные отверстия 10, начинает происходить конденсация фреона 143. Капли фреона К со 5 58645 6бираются преимущественно на верхних Чистый азот, охлажденный в нижнейповерхностях конусов 12 и под дейст- части теплообменника до температурывием сил гравитации двигаются в сто- около 85 К, дросселируется в вентирону осевых отверстий 13. Собираясьле 25 нижней ступени охлаждения ив кольцевых зазорах между матрица после отвода тепла. от охлаждаемогоми 8 и трубой 14, капли К попадают в объекта поступает в патрубок 4 обконденсатосборник 17 и по дренажному ратного потока. В теплообменнике обпатрубку 18 выводятся из полости теп- ратный поток способствует понижениюлообменника. Охлаждение в теплообмен-температуры и конденсации компонен 1 Онике фреона 143 ниже температуры трой- тов прямого потока.ной точки, равной 162 К, не допусти-После дросселирования этих компомо из-за возможности образования твер- нентов в вентилях 21, 22, они вводятдой фазы и забивания межреберных ка- ся в канал обратного потока. Такоеналов и перфорационных отверстий 10. 15 решение позволяет исключить иэ схемыЗащита от вымораживания жидкого ком- установки внешние ступени предварипонента достигается путем теплового тельного охлаждения. Таким образом,контакта капель К и конденсатосбор" данный теплообменник позволяет повыника 17 с трубой 14, а также с помо- сить надежность работы при охлаждещью изоляции 9, установленной на 20 нии многокомпонентных рабочих тел.участке дренажного патрубка 18, омы- Удаление конденсата и предотвращениеваемого обратным потоком. С этой же его от замерзания способствует сни"целью на упомянутом патрубке уста- вению термического сопротивления межновлен нагревательный элемент 20, а ду теплопроводной матрицей и омываюсам патрубок может находиться в теп щим ее потоком.ловом контакте с трубой 14. формула изобретенияАналогичным образом происходит Теплообменник, содержащий фланпроцесс конденсатообразования этанаФ цы с входными, выходными и дренажныкоторый собирается в конденсатосбор- ми патрубками, перфорированные матринике 16 и выводится по дренажному патдр У пат р цы с кольцевыми прокладками, образуюрубку 7, проходящему внутри трубы 14.щие каналы для прямого и обратногоТакой технический прием дает возмож- потоков, о т л и ч а ю щ и й с я тем,ность повысить технологичность аппа.что, с целью повышения надежности рарата и упростить его сборку, Кроме боты при охлаждении смесей путем предтого, вывод патрубка 7 через отноотвращения вымораживания конденсирусительно теплую зону теплообменника ющихся компонентов, он дополнительнопрепятствует переохлаждению этана до снабжен трубой и конденсатосборникатемпературы тройной точки (90 К), чтоми, матрицы, контактирующие с прямыммогло иметь место в нижних участкахпотоком, выполнены в виде конусов степлообменника и при тепловом контак 40 вершинами, обращенными вниз, и снабте с обратным потоком. РегулированиеУ Р ие жены осевыми отверстиями, через которасхода фреона и этана осуществляетрые с зазором проходит заглушенная вся дроссельными вентилями 21, 22, в нижней части труба, охватывающая входкоторых происходит падение давления ной патрубок прямого потока, прикомпонентов при одновременном снижении ,Р д Р енном снижении этом снаружи трубы соосно с ней усР УР ажДенный пРЯмой тановлены конденсатосборники.поток, состоящий практически из чис. Теплообменник по и. 1, о т л итого азота, и нагретый обратный по- ч а ю щ и й с я тем, что один иэ конток выводятся иэ теплообменника че- денсатосборников установлен на нижнемрез выходные патрубки 4 и 5.торце трубы и совмещен с дренажнымпатрубком, проходящим в полости этойДроссельная криогенная установка трубы.на базе данного теплообменннка рабо. Теплообменник по и. 2, о т л и"тает следующим образом (фиг. 2). Сжа . ч а ю щ и й с я тем, что по крайнейтая в компрессоре 23 трехкомпонент- мере один из дренажных патрубков вы-55ная газовая смесь поступает в конце- веден из полости теплообменника черезвой теплообменник, где приобретает канал для обратного потока, снабжентемпературу, близкую к температуре теплоизоляцией и нагревательным элеокружающей среды. ментом.1518645 ставитель А. Симоменкохред Л.Сердюкова Корректор Т.Пали Редактор В. Ковтун Подписное аз 6593/44 Тираж Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 1 ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, о изобретениям и о 35, Раушская наб рытиям при ГКНТ ССС 4/5