Тепло-массообменный аппарат

982707 ОПИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеснубпик(088.8) публикова ата опубл делам нзебрет рыти 72) Авторы изобрете Н. П, Рябченк раснодарский ордена политехни(54) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППА конструкциям иков и можетения процесса мической проотносится к теплообменн но для прове пищевой и х Изобретениекожухотрубныхбыть использовадефлегмации вмышленностях,Известен дкорпуса, внутриевик, двух тордля подвода ифлегмы 11 . адает низкои вследствие фазе.оженному по эффекту тех- тепломассоий цилиндриышками, труб- между корпубменных труб,етках, патрунциально подбки для ввода оединенные к ки вывода пафлегматор, состоящий из которого расположен змеовых крышек и патрубков отвода парового потока и Однако этот аппарат облразделяющей способностьюналичия байпаса по паровойНаиболее близким к предлконструкции и достигаемомуническим решениям являетсобменный аппарат, содержащческий корпус с торцовыми крные решетки, установленныесом и крышкамипучок теплоозакрепленный в трубных решбок для подвода пара, тангесоединенный к корпусу, натруи вывода хладагента, подсторцовым крышкам, и патрубра и конденсата 12. вания описания 28.11.82 П.,Любченков и К. Н, О оного Кровного Знамена гааПнЧВСКМ Ц 1 й институт ВЖЛВЦДд Известный аппарат обладает рядом недостатков.Свободное сечение для прохода парового потока - величина постоянная, в то время как количество парового потока не прерывно уменьшается. Уменьшается скорость пара в дефлегматоре. Снижается интенсивность турбулентных пульсаций, а в ряде случаев (при больших флегмовых числах К, например, отборе ЭАФ в процессе получения коньячного спирта К = 100 - 120) режим движения пара становится лами - нарным. Последнее приводит к тому, что при соприкосновении с теплообменными трубка-.ми пограничные слои пара полностью конденсируются, а ядро парового потока вследствие отсутствия должного турбулентного перемешивания не подвергается конденсации, а пограничные силы пара, соприкасающиеся с теплообменными трубками, полностью конденсируются, при этом, как известно, состав конденсата равен составу пара. Разделение смеси при больших флегмовых числах происходит только за счет массообмена между образующимся конденсатом и паровым потоком. Однако отсутствие турбулентного перемешивания и не 982707гя,гея. генц,.е гь конструкции к массо- ,омецу мъц; фазами не позволяют получить разделяюшей способности более одной теоретической тарелки. Кроме того, в указанной конструкции имеет место байпае и неравномерное обтекание паровым потоком трубного пучка.Вышеуказанные недостатки снижают разделяющую способность, исключают исполь:ювацие его для выделения ЭАФ непосредственно из парового потока. Последнее позволило бы уменьшить энергозатраты, металлоемкость установки и уменьшить инерционность процесса получения коньячного спирта. 51 О Целью изобретения является интенсификация процессов за счет обеспечения турбу.ц пцоп движения пара и равномерного обтекания им ицлообменных труб.оставленная цель достигается тем, что и гецломаесообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с торцовыми крышками, трубные решетки, установленные между корпусом и крышками, пучок тепло- обменных труб, закрепленный в трубных решетках, патрубок для подвода пара, тангенциально подсоединенный к корпусу, пат рубки для ввода и вывода хладагента, подсоединенные к торцовым крышкам, и патрубки вывода лара и конденсата, пучок теплообменных труб расположен эксцентрично оси корпуса, образуя серповидный канал для пара, соединенный с тангенциальным патрубком для подвода пара, а патрубок вывода пара выполнен со скошенным входным концом, расположенным в центре пучка теплообменных труб и направленным навстречу потоку пара. 35На фиг.,1 изображен аппарат, продольный разрез, общий вид; на фиг. 2 - сечение А - А на фиг. 1.Тепломассообменный аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1 с двумя трубными решетками 2 и 3, в которых закреплен 40 пучок теплообменных труб 4, торцовых крышек 5 и 6, патрубков для подвода 7 исходного парового лотока, для отвода 8 оставшейся неконденсировавшейсячасти парового потока для подвода 9 охлаждаю гцей воды, для отвода 10 охлаждающей воды, для отвода 11 флегмы. Патрубок 7 закреплен в корпусе 1 тангенциально. Для упрощения разборки аппарата патрубок 8 пропущен через сальниковое уплотнение 12, закрепленное в крышке 5, фланец 13 за креплен на патрубке 8 с помощью резьбового соединения. Пучок теплообменных трубок 4 размещен в цилиндрическом корпусе 1 эксцентрично его оси, что исключает унос конденсата, стекающего с трубного пучка.Аппарат работает следующим образом.Охлаждающая вода подается через патрубок 9 и отводится через патрубок 10.Исходный паровой поток (смесь компонентов различной летучести) поступает через патрубок 7 тангенциально к корпусу аппарата, огибает внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса, распределяясь равномерно по всему периметру трубного пучка. На периферии пучка возникает избыточное давление(по отношению к центру пучка), под давлением которого пар проходит между трубками 4 в центр пучка. Контактируя с поверхностью трубок 4, пар частично конденсируется. Конденсат, представляющий флегму, стекает по трубкам 4 вниз и отводится из аппарата через патрубок 11. Оставшаяся несконденси)овавшаяся часть парового потока выводится,из аппарата через патрубок 8,По мере продвижения пара в аппарате уменьшается свободное сечение между теплообменными трубками 4, так как движение осуществляется от периферии к центру пучка, Это позволяет обеспечить постоянную скорость движения и сохранить турбулентный режим движения при непрерывном уменьшении массы парового потока, что создает интенсивное перемешивание ядра парового потока, а следовательно, ичастичную конденсацию с участием всей массы пара,Паровой поток перед поступлением в пучок теплообменных трубок 4 распределяется равномерно по всему кольцевому пространству между корпусом 1 аппарата и трубным пучком (за счет тангенциального его ввода в аппарат) и лишь затем проходит в .зазоры между теплообменными трубками в направлении от периферии к центру. Такая организация движения пара в тепломассообменном аппарате исключает появление байпасов и неравномерности обтекания трубного пучка.Конденсат, стекающий с трубного пучка, пересекает поток пара в нижней части кольцевого пространства между корпусом и трубным пучком. При больших массовых расходах исходного парового потока в этом месте может возникнуть унос конденсата. Для предотвращения уноса целесообразно трубный пучок 4 устанавливать в корпусе 1 аппарата ассиметрично (фиг. 2), смещая пучок относительно оси корпуса 1 вверх. Свободное сечение нижней части кольцевого прохода между корпусом 1 и пучком трубок 4 увеличивается, следовательно, скорость парового потока уменьшается и исключается унос конденсата.Таким образом, предложенная конструкция тепломассообменного аппарата обладает следуюшими преимуществами по сравнению с известной конструкцией, Во-первых, процесс дефлегмации проводится в условиях турбулентного режима движения пара, несмотря на непрерывное уменьшение его количества, во-вторых, исключено возникновение байпасов и неравномерного обтекания пучка трубок, Все это позволяет про.98 водить процесс дефлегмации в оптимальных условиях и увеличить его разделяющую спо.- собность.В предложенной конструкции используется новое сочетание ранее известных элементов, однако именно это сочетание обеспечивает увеличение разделяющей способности, Последнее позволяет использовать процесс. дефлегмации для выделения ЗАФ из парового потока при получении коньячного спирта, что позволит получить экономический эффект за счет уменьшения расхЬда греющего, металлоемкости установки и инерционности процесса получения коньячного спирта. формула изобретенияТепломассообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с торцовыми крышками, трубные решетки, установленные между корпусом и крышками, пучок теплообменных труб, закрепленный в труб 27076ных решетках, патрубок для подвода пара,тангенциально подсоединенный к корпусу,патрубки для,ввода и вывода хладагента,подсоединенные к торцовым крышкам, ипатрубки вывода пара и конденсатора, отличаюиийся тем, что, с целью интенсификации процессов за счет обеспечения турбулентного движения пара и равномерного обтекания им теплообменных труб, пучок теплообменных труб расположен эксцентричнооси корпуса, образуя серповидный каналдля пара, соединенный с тангенциальнымпатрубком для подвода пара, а патрубоквывода пара выполнен со скошенным входным концом, расположенным в центре пучка теплообменных труб и направленным на 5. встречу потоку пара.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Цыганков. П. С. Брагоректификационные установки. М., Пищевая промышленность, 1970, с. 2472. Патент США2666499, кл. 261 в 1,опублик; 19.01.54.982707 А-А витель А. ТИ. Верес734нного комтений иРаушска ятко б., д. 4/5 Проектная,1303филиал Редактор В. Иван Заказ 9770/8 ВНСостаТех ред Тираж ИПИ Государстве по делам изобреМосква, Ж - 35 ПП Патент, г. Корректор АПодписноеитета СССРоткрытийя наод, ул. 4