Тепломассообменный аппарат

(19) 01) 4 А СУД АРСТВ О ДЕЛАМ И Й НОмитет сссР БРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГИЙИСАНИ ВИДЕТ СНОМ А в огоий ин о СССР3.в.(71) Горьковский ордена ТрудоКрасного Знамени политехничеститут им. А.А.Жданова(56) 1. Авторское свидетельстВ 366332, кл. Р 28 0 3/02, 192. Рамм В.М. Абсорбция газМ., 1976, с. 308. ЛОМАСС 00 БМКННЫЙ АППА- корпус, внутри котоучок теплообменныхнижнюю трубные решет ода охлаждающего аген ый над нижней трубной решеткой, и Патрубок вывода охлаждающего агента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена путем турбулизации охлаждающего агента, он снабжен дополнительным патрубком ввода охлаждающего агента, размещенным под верхней труб. ной решеткой, и пластинами с горизонтальными гофрами, установленными в межтрубном пространстве, а патрубок вывода охлаждающего агента расположен от нижней трубной решетки на расстоянии 1/4-1/3 высоты пучка ) теплообменных труб между решетками.2. Аппарат по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что пластины раз- В мещены по высоте отдельными блоками, при этом пластины одного блока смещены относительно пластин предыдуще- С го блокаИзобретение относится к устройствам для проведения совместных процессов тепло- и массообмена и можетбыть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей 5и других смежных отраслях промьппленности, в частности, на стадиях абсорбции и сушки газа в производствесерной кислоты.1 ОИзвестен вертикальный пленочныитеплообменник, состоящий из вертикальной теплообменной трубчатки,верхней распределительной камерыи распределительного устройства,обусловливающего пленочное стекание 15теплоносителя по наружным стенкамтеплообменных труб, что приводитк значительному повьппению коэффициента теплоотдачи от стенок трубк теплоносителю и, следовательно,к общей интенсификации теплообмена 1 .Недостатком данной конструкцииаппарата является нисходящее прямоточное движение теплоносителей, что25уменьшает значение движущейся силыпроцесса - среднюю разность температур.Наиболее близок к предлагаемому30 теплообменному аппарату по техничес. кой сущности абсорбер с восходящим движением пленки, состоящий из пучка труб, закрепленных в трубных решетках, патрубков для подвода и отвода газа и жидкости, а также патрубка для под 35 вода охлаждающего агента, который расположен над нижней трубной решеткой, и патрубка для отвода охлаждающего агента, который расположен под верхней трубной решеткой. Движу - 40 щщся снизу вверх газ увлекает.жидкость в виде пленки по внутренним поверхностям теплообменных труб в направлении своего движения. Абсорбция в этом случае ведется при боль 45 ших скоростях газа, чем достигаются высокие коэффициенты маасопередачи. Охлаждающий агент, служащий для отвода тепла реакции, подается в межтрубное пространство, движется снизу50 вверх сплошным потоком и выводится нерее верхний нетрубох 2.Недостатком известной, конструкции аппарата является низкая интенсивность теплообмена, обусловленная ма лой скоростью движущегося сплошным потоком в межтрубном пространстве теплоносителя. Цельизобретения - повышение интенсивности теплообмена путем турбулизации охлаждающего агента.Указанная цель достигается тем, что тепломассообменный аппарат; включающий корпус с патрубками ввода к вывода фаэ, внутри которого раз. мещен пучок теплообменных труб, верх. нюю и нижнюю трубные решетки, патрубок ввода охлаждающего агента, расположенный над нижнейтрубной решеткой, и патрубок вывода охлаждающего агента, снабжен дополнительным патрубком ввода охлаждающего агента, размещенным под верхней трубной решеткой, и пластинами с горизонтальными гофрами, установленными в межтрубном пространстве, а патрубок вывода охлаждающего агента расположен отнижней трубной решетки на расстоянии 1/4-1/3 высоты пучка теплообменных труб между решетками.Пластины размещены по высотеотдельными блоками, при этом пластины одного блока смещены относительно пластин предыдущего блока.Дополнительный патрубок ввода охлаждающего агента находящийся под верхней трубной решеткой, обусловливает пленочное стекание охлаждающего агента по наружным стенкам тепе лообменных труб,что приводит к значительному повышению коэффициента теплоотдачи от стенок труб к охлаждающему агенту и, следовательно, к общей интенсификации теплообмена. Поток охлаждающего агента, поступающий через патрубок над нижней трубной решеткой, охлаждает ее и теплооб. менные трубы в нижней части, иначе тепло реакции, выделяющееся в этой зоне, повысит температуру решетки и стенок труб, значительно снизит коррозионную стойкость материала, особенно в условиях агрессивных сред, и, как следствие, приведет к быстрому выходу аппарата из строя. Блоки пластин с горизонтальными гофрами, расположенные в этой зоне в межтрубном пространстве, турбулиэуют и перераспределяют по сечению аппарата поток охлаждающего агента, поднимающегося снизу вверх, что приводит к увеличению интенсивности теплообмена. Угол поворота блоков пластин относительно друг друга зависит от размещения труб в трубных решетках. Например, при размещении40 55 труб по вершинам правильного треугольника величина угла составляет60 (фиг. 2-4), Расттоложентте выводного патрубка охлаждающего агентаобусловлено следующими причинами:5коэффициент теплоотдачи верхнейчасти аппарата при пленочном стекании охлаждающего агента составляетпорядка. 3000-6000 Вт/м град анижней части 600-800 Вт/м град. 10(с учетом турбулизации потока), чтосоответствует усредненным по всейвысоте теплообменной поверхностиФзначениям коэффициента теплоотдачи1200-2500 Вт/м град. В прототипепри движении теплоносителя сплошнымпотоком по межтрубному пространствузначение коэффициента теплоотдачисоставляет 400-600 Вт/и град. Поэтому увеличение высоты расположения патрубка вывода охлаждающегоагента от нижней трубной решеткиболее 1/3 высоты пучка теплообменныхтруб ведет к уменьшению суммарногокоэффициента теплоотдачи от стенок 25труб к охлаждающему агенту и, какследствие этого, к увеличению поверхности теплообмена и размеров аппарата в целом. Уменьшение высотырасположения выводного патрубка менее 1/4 высоты пучка теплообменных труб от нижней трубной решетки веб. дет кт к уменьшению поверхности теплоомена в этойзоне и, следовательно, к уменьшению интенсивности охлаждео ния реакционной смеси внутри тепло- обменных труб, что приводит к увеличению ее температуры и снижению коррозионной стойкости материала теплообменных труб в агрессивныхсредах.Таким образом уменьшение высоты Ь р асположения патрубка вывода охлаждающего агента менее 1/4 от высоты теплообменных труб ведет к увеличению температуры стенки со стороны кислоты, выше допустимой, коррозии трубок и быстрому выходу аппарата из строя. Увеличение высоты более 1/3,нецелесообразно в связи с уменьшением усредненного коэффициента теплопередачи что ведет к уменьшению интенсивФности теплообмена в аппарате.На фиг. 1 приведен аппарат, общий вид; на фиг. 2 в , сечение А-А на фиг. 1; на Фиг. 3 - сечение Б-Б иа фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - конфигурация пластин н первом по ходу движения охлаждающего агента блоке, на фиг. 6 - конфигурация пластин остальных блоков, на фиг, 7 - разрез Г-Г на фиг. 5.Тепломассообменный аппарат состоит из пучка труб 1, закрепленных в трубных решетках 2. Камера 3 снабжена патрубками 4, расположенными соосно с трубами 1. Между верхними обрезами патрубков и нижними обрезами труб оставлены щели 5. Под нижней трубной рашеткой расположено распределительное устройство 6. Для подвода и отвода газа, жидкости и охлаждающего агента служат патрубки соответственно 7-13. В межтрубном пространстве установлены блоки пластин с горизонтальными гофрами 14.Устройство работает следующим образом.Газ через патрубок 7 поступает в камеру 3 и через патрубки 4 попадает в трубы 1. Жидкость поступает через патрубок 9 в камеру 3 и через щели 5 в трубы 1. Увлекаемая движущимся газом жидкость течет в виде пленки по внутренней поверхности этих труб снизу вверх. По выходе из труб 1 жидкость сливается на верхнюю трубную решетку и выводится через патрубок 10, а газ уходит через патрубок 8. Один из потоков охлаждающего агента поступает через натрубок 12 в распределительное устройство 6, где распределяется по наружным поверхностям теплообменных труб и пленкой стекает вниз. Другой поток охлаждающего агента поступает через патрубок 11 в межтрубное йространство и движется вверх через блоки пластин с горизонтальными гофрами 14.1Поток охлаждающего агента поступает через патрубок 11 на первый блок пластин, заполняет его и поднимается вверх. Так как пластины пос-. ледующего блока выполнены с поворотом относительно йластин предыдущего блока, охлаждающий агент перераспределяется по сечению. аппарата, что ис ключает возможность местного перегрева теплообменных трубок, Пройдя все блоки, охлаждающий агент выво" дится через патрубок 13." Пластины в сечении могут иметь гофрировку многих видов. Один из них показан на фиг. 7, причем толщина листа Я и величина гофрировки азависят от диаметратруб и их размещения в трубных решетках,. Наличие гофр при поперечном их обтекании охлашдающим агентом приводит к турбулизации потока и, как 5 следствие этого, интенсификации процесса теплообмена,(увеличение коэффициента теплоотдачй со стороны охлаадающего агента с 400-600 до 600 - 800 Вт/мф.град.).Предлагаемый аппарат характеризуется большей интенсивностью теплообмена по сравнению с прототипом, обладая при этом высоким коэффициентоммассопередачи; Например, при указанных выше значениях коэффициентов теплоотдачи величина коэффициента теплопередачи в предлагаемом аппаратепо сравнению с прототипом увеличивается в среднем в 3 раза, что позволяет снизить капитальные затраты только на одной сернокислотной установкепроизводительностью 1000 т в суткина 300-450 тыс. руб,сгг, 5 Закаэ 85681 Подлисно НИИПИ Филиал ППП ф Уагород. атент 1, л. Проектная,