Горизонтальный испаритель

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК А 5 Р 28 О 5/00, Р 28 Е 9/2 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектный институт по переработке газаи Вуктыльское газопромысловое управление(56) Добровольский А.П, Судовые холодильные машины и установки, - Л,: Судостроение, 1969, с.94.(54) ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ (57) Сущность изобретения, в зазоре между трубным пучком и корпусом размещены продольные перегородки 8, выполненные из упругого пружинящего материала и имеющие уклон в сторону пучка, а патрубки для ввода испаряемого и вывода испаренного продуктов расположены по разные стороны от перегородок 8, которые шарнирно закреплены на трубном пучке и в месте крепления подпружинены, Конструкция обеспечивает интенсивное пленочное испарение на всех трубах пучка. 3 з,п,ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к теплообменным устройствам, в частности к аппаратам для охлаждения газов и испарения жидкости или отпарным блокам установок подготовки и переработки газов и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.Известны теплообменники-испарители, содержащие кожух с пучком теплообменных труб для выпаривания продукта, находящегося в кожухе, либо для охлаждения продукта, движущегося в трубках,Например, в конструкции подогревателя с паровым пространством (рис,61, стр,188 в книге Г.П.Вихман, С.А.Круглов "Основы конструирования аппаратов и машин нефтегазоперерабатывающих заводов", "Машиностроение", М 1978, 328 с,) имеется пучок труб, закрепленных в трубной доске, который размещается внутри кожуха. Трубная доска крепится на кожухе и закрывается камерой с патрубками ввода- вывода теплоносителя, На кожухе имеются патрубки для входа испаряемой жидкости и вывода образующихся паров, Однако пучок размещен в кожухе так, что глубина погруженная трубок пучка в испаряемую жидкость различна, поэтому гидростатическое давление в слоях жидкости контактирующих с нижними трубками пучка выше, чем в слоях контактирующих с верхними трубками и процесс испарения интенсивно идет только в верхних слоях жидкости, т.е, на верхних трубках пучка, Кроме того, так как температура движущегося по трубкам теплоносителя меняется, то температурный перепад между жидкостью нижних слоев и охлаждаемой средой или средой, нагревающей испаряемую жидкость будет меняться в зависимости от высоты расположения трубок в трубном пучке, поэтому интенсивность теплообмена в теплообменнике низкая.Недостатком описанной конструкции является низкая интенсивность теплообмена.Наиболее близким по конструктивным признакам и достигаемому положительному Эффекту и предлагаемой конструкции теплообменника-испарителя является конструкция теплообменника-испарителя (А,П,Добровольский, "Судовые холодильные машины и установки", Судостроение, Ленинград, 1969, с,94) в которой содержится кожух с патрубками ввода испаряемого продукта, выполненными в виде перфорированных труб вмонтированных в кожух.Теплообменник работает следующим образом. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поток жидкости, подаваемый на испарение через коллектор и патрубки вводится внутрь кожуха теплообменника и через перфорацию патрубков орошает наружную поверхность теплообменных труб. Охлаждаемый продукт через патрубок ввода подается внутрь теплообменных труб, движется внутри и, передавая тепло через их стенки испаряемому продукту, охлаждается и выходит из теплообменника через патрубок выхода. Испаряемая жидкость воспринимает тепло от охлаждаемого продукта и испаряется с поверхности труб, Образовавшиеся пары испаряемой жидкости отводятся из кожуха теплообменника-испарителя через патрубки вывода испаренного продукта,Недостатком описанной конструкции является трудность распределения испаряемой жидкости по поверхности теплообменных труб по всей глубине трубного пучка, в зависимости от геометрического положения труб; наиболее полно снабжаются жидкостью ближайшие к перфорированным патрубкам трубки трубного пучка, а увеличение расхода жидкости приводит к нарушению режима кипения и затоплению нижних рядов трубок, эффективность теплообмена низкая.Кроме того, такая конструкция не позволяет обеспечить полное выкипание всех компонентов кипящей жидкости из-за того, что жидкий хладагент стекает вдоль стенок кожуха, минуя трубный пучок, и попадает в нижнюю часть кожуха, таким образом труднокипящие компоненты жидкости выносятся в коллектор вывода паров не выкипая, что снижает эффективность работы теплообменника,В случае вывода паров через верхний патрубок, пары, образующиеся в слоях жидкости, залегающей в нижней части кожуха, движутся минуя трубный пучок между пучком и кожухом и не перемешивают жидкость, что сдерживает ее выкипание, Невыкипевшие компоненты таким образом обречены оставаться в нижней части кожуха. Для их вывода необходимо периодически останавливать подачу испаряемой жидкости и дренировать аппарат, то снижает надежность его работы.Таким образом, как верхняя, так и нижняя подача жидкости малоэффективна; изза неполного выкипания жидкости интенсивность теплообмена, эффективность и надежность работы аппарата низкая,Целью изобретения является интенсификация теплообмена и повышение эффективности и надежности работы испарителя,Указанная цель достигается тем, что в известном испарителе, содержащем корпус с патрубками ввода теплоносителя и патрубками вывода теплоносителя и испаренного продукта и размещенный внутри корпуса трубный пучок, между корпусом и трубным пучком вдоль его оси, по обе стороны трубного пучка размещены перегородки, а патрубки ввода жидкого испаряемого продукта и вывода его образовавшихся паров размещены по разные стороны от перегородки, причем, с целью улучшения подачи жидкости по всем трубкам трубного пучка, перегородки имеют ук лон в сторонутрубного пучка, выполнены из гибкого пружинящего материала, например, путанной проволочной сетки, и в случае достаточно плотного расположения перегородок, они полностью занимают часть внутренного обьема корпуса между патрубками ввода и вывода испаряемого продукта в зазоре, не занятом трубным пучком, а для уплотнения прилегания перегородок друг к другу и к корпусу аппарата перегородки закрепления на трубном пучке шарнирно и в месте крепления подпружинены,Заявляемая совокупность признаков позволяет осуществить распределение испаряемой жидкости по всей глубинетрубного пучка и равномерно подавать жидкость на трубки вне зависимости от высоты их расположения в трубном пучке, а в случае необходимости увеличения подачи испаряемой жидкости на пучок создать препятствие и затруднить ее движение в зазоре между пучком и корпусом за счет гидродинамического сопротивления и гарантированно обеспечить ее подачу на трубки и пленочное кипение ее на поверхности трубок при стекании жидкости, попавшей на перегородку или ячейки проволочной сетки, в направлении трубного пучка, А, кроме того, исключить движение испаряемых паров мимо трубного пучка в пространстве между корпусом и пучком и обеспечить перемешивание кипящей жидкости в корпусе за счет движения испаряемых паров преимущественно через пучок, в случае подачи жидкости снизу, а выхода паров в верхней части корпуса, Тем самым препятствуя накоплению труднокипящих компонентов хладагента в корпусе аппарата. А за счет шарнирного закрепления и подпружинивания гибких перегородок на трубном пучке плотно прижать перегородки друг к другу и корпусу аппарата, увеличив тем самым гидравлическое сопротивление движению жидкости или образовавшихся из нее паров мимо трубного пучка.5 10 Известных в науке и технике решений, содержащих признаки, отличительные от прототипа, не обнаружены,На фиг,1 показан продольный разрез теплообменника-испарителя; на фиг,2 - разрез А - А на фиг,1 (с верхней подачей испаряемой жидости как один из возможных вариантов).Предлагаемый теплообменник-испаритель содержит корпус 1 с размещенным внутри трубным пучком 2, патрубки подвода 3 и отвода 4 теплоносителя, патрубки отвода паров испаренного продукта 5, патрубки ввода испаряемого жидкого продукта 6 иэ коллекто ра 7, и перегородки 8, выполненные изгибкого пружинящего материала, например, проволочной сетки, и размещенные внутри корпуса между корпусом и трубным пучком по всей его длине, в пространстве 20 ограниченном с одной стороны внутреннейповерхностью кожуха, а с другой - боковой поверхностью трубного пучка, с уклоном в сторону трубного пучка. Перегородки закреплены на трубном пучке (на трубках пуч ка) на шарнирах 9 и в месте крепленияподпружинены пружинами 10.Теплообменник работает следующимобразом.Теплоноситель через патрубок 3 вхо дит внутрь теплообменных трубок 2 и выходит охлажденным через патрубок 4, отдавая тепло испаряемому на поверхности тепло- обменных трубок жидкому продукту, подаваемому внутрь корпуса 1 из коллектора 7 35 через патрубки 6, Жидкость из патрубков 6вводится внутрь корпуса 1 на пучок 2 и перегородки 8 и под действием гравитационных сил или гидродинамических сил движущихся в направлении патрубка выхо да 5 паров испаряемой жидкости увлекаетсяна трубки трубного пучка с каждой перегородки или с каждого звена проволочной сетки в случае выполнения перегородки из проволочной сетки) равномерно смачивает 45 наружную теплообменную поверхность трубок, обеспечивая пленочное испарение жидкости на теплообменных трубках,В случае нижнеи подачи жидкости в корпус под перегородки и выхода паров через 50 верхние патрубки, образовавшиеся в результате кипения пары жидкости встречая сопротивление своемудвижению эа счет перегородок, движутся только через трубный пучок, перемешивая и увлекая за собой не выкипевшую жидкость, и удерживают ее натрубках теплообменного пучка, препятствуя ее стеканию вниз и,способствуя ее полному выкипанию, а пружины при этом плотно прижимают перегородки друг к другу и ккорпусу аппарата, увеличивая гидродина1763838 Формула изобретения 10 га Составитель В,АндреевскийРедактор Т.Иванова Техред М,Моргентал Корректор З,Салка Заказ 3447 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 мическое сопротивление движению испаряемой среды мимо трубок трубного пучка.Технико-экономическое сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что данная конструкция теплообменника-испарителя позволяет за счет исключения движения испаряемой жидкости и ее паров минуя трубный пучок обеспечить интенсивное пленочное испарение жидкости на всех трубках пучка, вне зависимости от высоты их положения в трубном пучке, что позволяет увеличить средний по пучку коэффициент теплопередачи с поверхности теплообменных труб в 3 - 5 раз, по сравнению с прототипом, и исключить накопление невы- кипевшей жидкости в нижней части кожуха и затопление теплообменной поверхности нижних рядов труб. Это позволяет повысить эффективность работы теплообменника-испарителя. Кроме того исключить потребность в периодических нарушениях режима работы испарителя для вывода невыкипевшей жидкости, что повышает надежность его работы.Внедрение изобретения возможно в любой отрасли промышленности использующей искусственный холод и рибойлеры для отпарки жидкостей. 1. Горизонтальный испаритель, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода5 теплоносителя и соответственно, испаряемого и испаренного продуктов и трубныйпучок, размещенный в корпусе с зазоромотносительно его внутренней поверхности,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью10 интенсификации теплообмена, повышенияэффективности и надежности в работе, онснабжен продольными перегородками, установленными в зазоре между кожухом итрубным пучком, а упомянутые патрубки для15 испаряемого и испаренного продуктов расположены на корпусе по разные стороны отперегородок.2. Испаритель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что перегородки расположены с20 уклоном в сторону трубного пучка.3. Испаритель по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что перегородки выполненыиз гибкого пружинящего материала, например путаной проволочной сетки,25 4. Испаритель по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что перегородки шарнирно закреплены на трубном пучке и в месте крепленияподпружинены.