Теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК О 7/00 5 МИТЕТОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(57) Использование: теплообменные ства различного назначения. Сущно бретения; в кожухе 1 размещен вертикальных труб разного диамет бы большего диамегра 3 располож периферии пучка и их диаметр прев 2 - 4 раза диаметр труб 2, располож центральной части пучка. В труба размещен промежуточный зернисть риал. 2 ил,ский инсти ьный инже я ин СССР2,3,ССС(71) Волгоградский политехнитут и Межотраслевой регионнерный центр "Ритм"(56) Авторское свидетельствоЪ 500695, кл. Р 28 О 7/00, 19Патент Франции М 23006кл. Р 28 Е 19/00, 1977, опублиАвторское свидетельствоМ 1191724, кл, Р 28 О 7/16, 1Патент Франции й). 2152кл, Р 28 О 7/00, 1973, опубли устроисть изопучок ра. Труены по ышает в енных в х 2 иЗ )й мате.Изобретение относится к тепловым процессам нагревания, охлаждения, испарения, конденсации и устройствам для их реализации, конкретно к теплообменным аппаоатам со слоем зернистого материала.Известен кожухотрубный теплообменник в корпусе которого размещен пучок труб, в межтрубном пространстве засыпан слой мелкозернистого материала, Корпус выполнен с раширением в верхней части, имеет карманы для слива жидкого теплоносителя, штуцеры для ввода и вывода среды трубного пространства, а также для ввода и вывода жидкого теплоносителя. Жидкий теплоноситель подается через распределитель, выполненный в виде перфорированной пластины,Известен способ предотвращения образования отложений на внутренних поверхностях аппаратов, который реализуется на устройствах следующей конструкции. В трубном пространстве вертикального теплообменника размещают зернистый материал, приводимый в псевдоожиженное состояние восходящим потоком теплоносителя, Каждая труба в таком аппарате в нижней части снабжена устройством распределения теплоносителя, Для исключения уноса зернистого .материала из трубного пространства предусматривается расширение верхних участков каждой трубы трубного пучка.Известен также теплообменный аппарат, содержащий кожух и установленный в нем пучок теплообменных труб, подключенных к раздающему коллектору, снабженному подводящим патрубком, расположенным по оси пучка труб. Подводящий патрубок снабжен диффузором, В раздающем коллекторе, которым является нижняя крышка, и труоном пучке помещен зернистый материал. Над трубным пучком установлена ограничительная сетка и выполнены карманы, Теплообменный аппарат имеет расширение в верхней части.Недостатком подобных аппаратов является уменьшение их эксплуатационной надежности, связанное с уносом зернистого материала из аппарата при увеличении скорости подачи теплоносителя. Это вызывает необходимость изготовления дополнительных устройств для распределения подачи теплоносителя на входе в аппарат. расширения верхних участков каждой трубы трубного пучка или верхней части корпуса и установки ограничительной сетки, что усложняет конструкцию и затрудняет ее техническое обслуживание,Наиболее близким к предлагаемому является теплообменник, в корпусе которого101520 бы большего диаметра располокены по и. - риферии пучка, и ри этом диаметр указанных труб превышает в 2 - 4 раза диаметр труб, расположенных в центральной части пучка, а суммарная площадь поперечного сечения труб большего диаметра равна суммарной площади поперечного сечения труб меньшего диаметра,На фиг, 1 общий вид; на фиг. 2- сечение А-А на фиг, 1,Теплообменный аппарат состоит из кожуха 1 с патрубками подвода и отвода теплоносителя межтрубного пространства, теплообменного пучка с трубами меньшего диамз 1 ра 2 и большего диаметра 3 (см, фиг.2), расположенных по периферии трубного пучка, подводящего патрубка 4 теплоносителя в трубное пространство, снаб кенного отражательным колпачком 5, верхней крышки б с отводящим теплоноситель патрубком и нижней крышки 7, являющейся приемной камерой и раздающим коллектором теплоносителя и зернистого материала, Вернистый материал 8 размещен в 1 рубном пространстве и приемной камере теплообменника,Теплообменный аппарат работает следующим образом,Один из теплоносителей подается вмежтрубное пространство, Второй теплоноситель подается в трубное пространство с зернистым материалом. Наибольший коэффициент теплоотдачи при псевдоохижении зернистого материала обеспечивается при порозности слоя, равной= 0,7-0,8, Такая порозность достигается при двух- и трехкратном расширении слоя соответственню, Поэтому зернистый материал загружается в 25 30 35 40 4550 55 в трубных досках закреплен пучок вертикальных труб одного диаметра, а в межтрубном пространстве располокем подводящийколлектор в виде пучка труб, диаметр которых превышает диаметр другой асти ггучкаНедостатком данного теплообменника является то, что при размещении в трубах зернистого материала в нем невозмокно организовать его циркуляцию между трубами различного диаметра, что уменьшаеэксплуатационную надежность аппарата.Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности при размещении в трубах промежуточного зернисто; с материала.Поставленная цель достигае 1 ся тем, что в теплообменнике, содержащем. кожух и закрепленный в трубных досках пу юк вертикальных труб, часть из когорых имеет диаметр, превышающий диаметр другой ча- сти пучка, и патрубки подвода и отвода сред трубного и межтрубного пространства, труа и парат в кол ичестве, необходимом для полного заполнения приемной камеры и заполнения на 40 - 500/О по высоте труб теплообменного пучка. При подаче через подводящий патрубок теплоносителя зернистый материал в трубах приводится в псевдоожиженное состояние, занимая при штатной рабочей скорости всю высоту труб большего диаметра, а в трубах меньшего диаметра граница уровня зернистого материала располагается несколько ниже, Этот режим работы проходит при оптимальной средней порозности, равной а= 0,75, и обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи со стороны зернистого материала.При превышении регламентного расхода теплоносителя часть зернистого материала начинает выноситься из труб большего диаметра, так как при одинаковом гидравлическом сопротивлении в трубах различного диаметра, обусловленном их объединением в общий коллектор верхней и нижней крышками, в трубе с большим диаметром скорость теплоносителя больше, чем в трубе с меньшим диаметром. Вынесенные частицы зернистого материала вследствие резкого уменьшения скорости потока осаждаются на поверхность трубной решетки и попадают в трубы с меньшим диаметром, где уровень зернистого материала не достигает верхнего края трубы, Дополнительное количество зернистого материала, попавшего в трубы с меньшим диаметром, увеличивая общий вес слоя в трубе, приводит к его опусканию и избыточное количество частиц зернистого материала вытесняется из нижней части трубы в приемную камеру(нижнюю крышку), Оттуда частицы засасываются в трубы с большим диаметром, Таким образом, возникает циркуляция частиц зернистоо материала, что предотвращает их унос из аппарата, причем в самих трубах сохраняется порозность зернистого слоя в оптимальных пределах е = 0,7 - 0,8 и она не зависит от скорости подачи теплоносителя, Увеличение скорости подачи теплоносителя увеличивает только скорость циркуляции зернистого материала,Диаметр больших труб должен превышать диаметр меньших труб в 2 - 4 раза. Левая граница интервала обусловлена тем, что при б 2/о 12, где о 1 - диаметр меньшей трубы, б 2 - диаметр большей трубы, разность скоростей в трубах .незначительна. Поэтому становится малой разность уровней псевдоожиженных слоев в трубах и циркуляция материала неустойчива. С увеличением отношения 02/б 1 интенсивность циркуляции в трубах увеличивается,5 10 15 20 25 30 35 так как увеличивается разность уровней и соответственно разность порозностей материала в трубах. При б 2/б 14 порозность слоя в большей трубе становится больше е= 0,8, а в меньшей - меньше = 0,7, что приводит к ухудшению теплоотдачи,Так как количество зернистого материала, циркулирующего в системе (через большие и малые трубы), должно быть постоянным, то площадь проходных сечений больших и малых труб должна быть равной,При размещении труб большего диаметра по периферии обеспечивается дополнительное увеличение разности скоростей движения теплоносителя в трубах с большим и меньшим диаметром за счет направления отражательным колпачком основного потока теплоносителя к периферии, Следствием этого является увеличение разностей уровней зернистого материала, что улучшает и стабилизирует его циркуляцию,В процессе эксплуатации в трубах теплообменных аппаратов образуется накипь и водный камень, откладывается ил, растительность, что значительно увеличивает гидродинамическое сопротивление проточной части теплообменного аппарата и повышает термическое сопротивление теплопередачи. В результате необходимо чистить аппарат через каждые 2 - 4 мес, Псевдоожижение обеспечивает непрерывную очистку трубок, следствием чего является высокая и стабильная интенсивность теплообмена. По сравнению с прототипом, предлагаемое устройство обеспечивает исключение уноса зернистого при увеличении расхода теплоносителя, что повышает эксплуатационную надежность. Кроме того, устройство просто в изготовлении и удобно при эксплуатации.Формула изобретения Теплообменник, содержащий кожух, закрепленный в трубных досках пучок вертикальных труб, часть из которых имеет диаметр, превышающий диаметр другой части пучка, и патрубки подвода и отвода сред трубного и межтрубного пространств, о тл ичающийся тем,что,сцельюповышения эксплуатационной надежности при размещении в трубах промежуточного зернистого материала, трубы большего диаметра расположены по периферии пучка, при этом диаметр указанных труб превышает в 2 - 4 раза диаметр труб, расположенных в центральной части пучка, а суммарная площадь поперечного сечения труб большего диаметра равна суммарной площади поперечного сечения труб меньшего диаметра.1740942 ОО оставитель Л,Реваехред М,Моргента Корректор Т Малец Редактор А.Дол роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 аказ 2076 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, ЖРаушская наб., 4/5