Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат

 

Изобретение относится к трубчатым тепломассообменным аппаратам различного назначения, может быть использовано в химической, нефтехимической и смежных отраслях промьшшенности для проведения процессов абсорбции , десорбции, выпаривания и позволяет повысить эффективность работы аппарата за счет улучшения равномерного распределения жидкости по трубам в условиях меняющейся нагрузки по трубам. Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат.содержит распределительную камеру с распреде.« лителями, которые снабжены отверстиями для прохода жидкости и установлены в верхней части каждой вертикальной тепломассообменной трубы, закрепленной в трубной решетке. Аппарат снабжен также нечетным количеством полок с бортами по краям. Эти полки установлены в распределительной камере параллельно трубной решетке и снабжены отверстиями, через которые с обеспечением герметичности пропущены распределители. В этих распределителях имеются дополнительные отверстия для прохода жидкости в трубы, размещенные над полками на высоте , равной высоте размещения отверстий для прохода жидкости над трубной решеткой. При этом аппарат снабжен штуцерами, обеспечивающими попарно встречную подачу жидкости на полку и трубную решетку. 4 ил. i (Л с:

„„Я0„„1416161

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (А1 (51) 4 В О1 D 53/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4182213/31-26 (22) 16.01.87 (46) 15.08.88. Бюл. № 30 (71) Горьковский политехнический институт им.А.А.Жданова (72) В ° М.Косырев, Л.Я.Живайкин, Л.А.Бахтин, С,В.Жестков и В.M.Óëüÿíoâ (53) 66.071.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1114353, 1980. (54) ПЛЕНОЧНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛОМАССО-

ОБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к трубчатым тепломассообменным аппаратам различного назначения, может быть использовано в химической, нефтехимической и смежных отраслях промьппленности для проведения процессов абсорбции, десорбции, выпаривания и позволяет повысить эффективность работы аппарата за счет улучшения рав-. номерного распределения жидкости по трубам в условиях меняющейся нагрузки. по трубам. Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат содержит распределительную камеру с распреде лителями, которые снабжены отверстиями для прохода жидкости и установлены в верхней части каждой вертикальной тепломассообменной трубы, закрепленной в трубной решетке. Аппарат снабжен также нечетным количеством полок с бортами по краям.

Эти полки установлены в распределительной камере параллельно трубной решетке и снабжены отверстиями, через которые с обеспечением герметичности пропущены распределители. В этих распределителях имеются дополнительные а отверстия для прохода жидкости в трубы, размещенные над полками на высоте, равной высоте размещения отверстий для прохода жидкости над трубной решеткой. При этом аппарат снабжен штуцерами, обеспечивающими попарно встречную подачу жидкости на полку и трубную решетку. 4 ил.

1416161

Изобретение относиися к способам распределения жидкости в пленочных трубчатых тепломассообменных аппаратах различного назначения и устройст5 вам для их осуществления и может быть использовано в химической, нефтехимической и смежных отраслях промьппленности для проведения процессов абсорбции, десорбции, выпаривания, а 1р также при нагревании и охлаждении жидкостей в пленочных теплообменных аппаратах.

Цель изобретения — повышение эффективности работы аппарата эа счет 15 улучшения равномерного распределения жидкости по трубам в условиях меняющейся нагрузки по орошению.

Обеспечение равномерности распределения жидкости по всем трубам аппа- 20 рата достигается тем, что градиенты ровня жидкости, возникающие при ее гечении по полке и трубной решетке, 1 меют противоположную направленность, при этом сумма напоров двух уровнеи

25 (верхнего и нижнего) над отверстиями всех труб постоянна. За счет этого во все трубы аппарата поступает одинаковое количество жидкости. При этом над питающими отверстиями труб (нижними и верхними) не требуется большая величина уровня жидкости (уровень может быть в пределах 20100 мм).

На фиг.1 приведена схема, поясняю- 35 щая данный способ; на фиг.2 — устройство для проведения данного способа с встречным диаметральным движением потоков жидкости; на фиг.3 — устройство для осуществления данного спосо- 40 ба с радиально-аксиальынм движением встречных потоков жидкости; на фиг.4 — распределитель, его крепление в трубе и сопряжение с полкой с бортами. 45

Устройство включает корпус 1 с размещенными внутри него теплообменными трубами 2, концы которых закреплены в трубной решетке 3. Каждая труба 2 снабжена вставленным в нее распреде — 50 лителем 4. Параллельно трубной решетке 3 установлена полка 5 с бортами

6, снабженная отверстиями, через которые с обеспечением герметичности пропущены распределители 4. Для под- 55 держания полки 5 и обеспечения rep1 метичности распределители 4 (см. фиг.4) имеют буртики 7, на которых размещены уплотнительные кольца 8.

Кольца 8 выполняются из резины, фторопласта, паронита или другого уплотнительного материала. Для генерации на внутренней поверхности трубы 2 пленки жидкости распределители 4 снабжены тангенциальными отверстиями 9, которые размещены над трубной решеткой 3, Кроме того, над полкой 5 в расраспределителях 4 выполнены такие же дополнительные отверстия 10. Отверстия 9 и 10 расположены соответственно над трубной решеткой 3 и над полкой 5 на одинаковой высоте. Поскольку необходимость поддержания высоких слоев жидкости у отверстий отпадает их диаметр может быть больше (36 мм), что повышает надежность работы и исключает возможность забивки отверстий.

Распределительное устройство размещено в корпусе распределительной камеры 11, который снабжен штуцерами для подвода жидкости 12 и 13. Для подвода жидкости в приемный карман полки 5 штуцер 13 имеет трубу 4. Для равномерного растекания жидкости по распределительной камере полка 5 и решетка 3 снабжены порогами 15, 16 с зубчатыми верхними торцами, которые могут иметь форму плоских пластин (см.фиг.2) или форму цилиндрических обечаек (см.фиг.3).

Распределительная камера снабжена газовым штуцером 17. При работе в обычном режиме при противотоке пленки жидкости и газа он служит для вывода газа из аппарата. При работе в высокоскоростном режиме при нисхо-, дящем прямотоке жидкости и газа штуцер 17 служит для подвода газа в аппарат.

Корпус 1 аппарата снабжен штуцерами для подвода и отвода теплоносителя в его межтрубное пространст во (Ha фиг.2 и 3 показан штуцер 18 )..

При осуществлении способа реакционную жидкость делят любым известным способом (например, с помощью тройника с автоматическими регуляторами расхода в выходных участках} на, две (четыре, шесть,...) равные части и подают к штуцерам 12 и 13. По трубе 14 жидкость поступает на полку 5, переливается через порог 15 и движется по полке 5. Переливаясь через порог 16, жидкость поступает на трубную решетку и движется по ней.

Места подачи жидкости размещены так, 3 141616 что жидкость по полке 5 движется противотоком жидкости на решетке 3, обтекая распределители 4.

В каждую трубу орошение поступает и с трубной решетки 3 по отверстиям

9, и с полки 5 по дополнительным отверстиям 10. Высота размещения отверстий 9 над трубной решеткой 3 и отверстий 10 над полками 5 одинакова.

Истекая из отверстий 9 и 10 на внутреннюю поверхность распределителя 4 и трубы 2, верхние и нижние струи образуют тонкую ящцкостную . пленку, стекающую вниз..

При истечении жидкости в полке 5 в решетке 3 возникает градиент уровня жидкости, однако за счет того, что оба градиента равны.и имеют противо- 2р положные направления сумма напротив двух уровней над отверстиями всех труб одинакова (см.фиг,l) (h,+ h ) = (h)+ h ) =, ° .., = 25 (h ° + h. " ) const.

1 1

За счет этого во все трубы поступает одинаковое количество жидкости

:V1 V<=,... V - =const.

Газ вводят (отводят) по штуцеру

17, по распределителям 4 он поступает в трубы, где происходит процесс: контактирования газа и жидкости. Через стенку трубы 2 осуществляется подвод (отвод ) тепла, необходимого для ведения реакции. Теплоноситель подводят в межтрубное пространство 40 по штуцеру 18. Гидравлическое сопротивление орошаемой трубы значительно зависит от количества подаваемой в нее жидкости. Ва счет равномерного распределения жидкости по .трубам все они имеют практически равное гидравлическое сопротивление течению газового потока. Этим обеспечивается равномерное распределение газа по всем трубам аппарата, а это еще бо- я0 лее повышает эффективность работы аппарата. В случае .изменения нагруз ки по жидкости меняется и градиент уровня на полке и трубной решетке, что вызывает изменение подпора жидкости над отверстиями 9 и 10. Однако за счет того, что градиент уровня на полке 5 имеет направление, проти— воположное градиенту на решетке 3, 1

4 складываясь даже при переменных плотностях орошения, они дают одинаковые суммарные подпоры жидкости и соответствующие им равные подачи жидкости в каждую трубу 2.

Предлагаемый способ обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: достигается высокая степень равномерности распределения жидкости н газа по всем трубам, включая и те процессы, где имеют место значительные изменения нагрузок по жидкости; упрощается расчет аппарата, т.е. при расчете нет необходимости учитывать градиент уровня, так как имеет место его автокомпенсация; становится возможным применять в распределителях отверстия большего диаметра, что исключает их забивку и повышает надежность работы распределителя; снижаются уровни жидкости в распределительной камере, что позволяет уменьшить ее габариты; возможна работа аппарата в высокоинтенсивном режиме при больших скоростях газа в трубах (5-30 м/с).

Формула изобретения

Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат, содержащий распределительную камеру с распределителямй, снабженными отверстиями для прохода жидкости и установленными в верхней части каждой вертикальной теплообменной трубы, закрепленной в трубной решетке, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности работы аппарата за счет улучшения равномерности распределения жидкости по его трубам в условиях меняющейся нагрузки по орошению, он снабжен нечетным количеством полок с бортами по краям, установленных в распределительной камере параллельно трубной решетке и выполненных с отверстиями, через которые проходят распределители, с дополнительными отверстиями для прохода жидкости в трубы, размещенными над полками на высоте, равной высо.те размещения отверстий для прохода жидкости над трубной решеткой, причем аппарат снабжен средством по. парно встречной подачи жидкости на соседние полки и трубную решетку.

1416161

Iч1 61 61

1б

77 В

pCIP. 5

1416161

Составитель Г.урусова

Редактор А.Долинич Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник

Заказ 4005/5

Тираж 642

Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4