Испаритель криогенной жидкости

 

Изобретение позволяет повысить эффективность работы и надежность испарителя. Раскрепленные в трубных досках теплообменные элементы выполнены из наружной трубы 6, внутренней трубы 7, снабженной с одной стороны заглушкой 13, расположенной между трубами гофрированной насадки 8 и дополнительной трубки 9, установленной в трубе 7. Нижние концы трубы 6 свободны, а верхняя трубная доска выполнена в виде мембраны, что позволяет снять т-ные деформации. Трубка 9 сообщена с полостью трубы 7 в верхней части, а полость трубы 6 - с входным патрубком для теплоносителя. Заглушка 13 может быть выполнена с конусной направляющей частью 14, а трубка 9 верхним торцом может упираться в конусную часть 14 и имеет сливные окна 15, расположенные под торцами, что обеспечивает противоток в движении теплоносителя и рабочей среды и увеличивает т-ру криогенного газа на выходе. Тепловая эффектность испарителя повышается за счет улучшения контактного сопротивления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 F 28 D 7 00 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4333837/23-06 (22) 25.11.87 (46) 15.07.89. Бюл. № 26 (72) Н. Н, Филина, В.В. Мазаев, Р,И. Акчурин, Г. Г. Иичудо и В.А. Кротов (53) 621.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 864913, кл, Г 28 D 7/10, опублик.

1981. (54) ИСПАРИТЕЛЬ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение позволяет повысить эффективность работы и надежность испарителя. Раскрепленные в трубных досках теплообменные элементы выполнены из наружной трубы 6, внутренней трубы 7, снабженной с одной стороны заглушкой 13, расположенной между трубами гофрированной

„„Я0„„1493856 А1

2 насадки 8 и дополнительной трубки 9, установленной в трубе 7. Нижние концы трубы 6 свободны, а верхняя трубная доска выполнена в виде мембраны, что позволяет снять т-ные деформации. Трубка 9 сообщена с полостью трубы 7 в верхней части, а полость трубы 6 — с входным патрубком для теплоносителя. Заглушка 13 м.б. выполнена с конусной направляющей частью 14, а трубка 9 верхним торцом может упираться в конусную часть 14 и имеет сливные окна 15, расположенные под торцами, что обеспечивает противоток в движении теплоносителя и рабочей среды и увеличивает т-ру криогенного газа на выходе, Тепловая эффективность испарителя повышается эа счет улучшения контактного сопротивления. 1 э.п.h mr, 2 ил.

1493856

Изобретение относится к устройствам для испарения криогенной жидкости и может быть использовано преимущественно в технике низкотемпе5 ратурного разделения воздуха при газификации криогенных продуктов.

Целью изобретения является повышение эффективности работы и надежности» 10

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, разрез; на фиг. 2 — узел верхней части теплообменного элемента.

Испаритель содержит корпус 1 с патрубком входным 2 для теплоносителя и выходньм 3 с входньм коллектором 4 криогенной жидкости и выходным коллектором 5 паза, Внутри корпуса 1 вертикально расположен пучок теплообменных элементов, образованных из наружных труб 6, внутренних труб 7, между которыми расположены насадка 8, во внутреннюю ,трубу 7 введена дополнительная труб- 25 ка 9. Верхняя трубная доска 10 выполнена в виде мембраны 11 и в ней закреплены наружные трубы 6. Нижние торцы труб 6 свободны и полость, заполненная насадкой 8, сообщена с коллектором 4. Внутренние трубы 7 закреплены в нижней части на доске 12, а в верхней части заглушены пробками 13, выполненными с направляющей конусной частью 14. Дополнительные трубки 9 центрированы в трубах 7 sa счет фиксации верхних концов в направлякпцую конусную часть

14 пробок 13. Под верхними торцами трубок 9 выполнены сливные окна 15. 40

В нижней части трубки 9 закреплены в доске 16.

Испаритель работает следующим образом, Теплоноситель, например. горячая 45 вода или пар, через патрубок 2 подается снизу в дополнительные трубки 9 и через окна 15 поступает во внутреннюю трубу 7, сливается сверху вниз и выводится из аппарата через патрубок 3, размещенный в корпусе 1 между трубными досками 12 и 16, В процессе нагрева труб 7 происходит их объемное расширение. После прогрева испарителя через входной коллектор 4 подается криогенная

I жидкость, которая чеРез свободные концы наружной трубы 6 поступает в насадку 8, испаряется и выходит из коллектора 5. Б результате охлаждения наружные трубы 6 сжимаются, а внутренние трубы 7, нагреваясь, расширяются. Это обеспечивает в процессе эксплуатации испарителя за счет разности температур разных сред натяг между насадкой 8 и трубами

6и7.

Конструктивное выполнение испарителя позволяет во время работы улучшить контактное сопротивление и повьппает тепловую эффективность устройства при снижении трудоемкости изготовления. Вьптолнение верхней трубной доски в виде мембраны позволяет снять температурные деформации. . В конструкции мембрана разделяет жидкий и газообразный криогенный продукт. Перепад давлений на ней равен гидравлическому сопротивлению насадки 8. А так как высота трубок в испарителях не превьппает 2-3 м, то и гидравлическое сопротивление в зависимости от режимных параметров незначительно, порядка 0,010,02 ат. Поэтому в целях экономии металла можно устанавливать мембранную перегородку. Кроме того, следует учитывать то, что насадка 8 расположена между трубами 6 и 7, жестко закрепленными в трубных досках

10 и 12 соответственно. Трубная доска 10 (мембрана) находится при температуре горячего газа, например

70-90 К. Возникающие температурные деформации создают сдвиговые напряжения на насадку, могут изменить ее профиль и, в конечном счете, ухудшить теплообмен. Тонкая мембрана компенсирует сдвиговые деформации на насадку, Дополнительные трубки сообщаются с полостью внутренней трубы через сливные окна, расположенные под торцами. Это обеспечивает противоток в движении теплоносителя и рабочей среды и увеличение температуры криогенного газа на выходе при тех же энергетических затратах. При прямотоке горячая вода или пар T 7 370 К омывает стенку с криогенным продуктом Т 70-90 К. Из-за большой разности температур стенки образуется паровая пленка, которая является термическим сопротивлением и ухудшает теплоотдачу к криогенной жидкости, что в конечном итоге увеличивает длину теплообменного элемента, при

В устройстве при повышении давления на переходном режиме работы оттесненная криогенная жидкость попадает в межтрубное пространство с меньшим гидравлическим сопротивлением, а не на обогреваемую поверхность. В результате генерация пара уменьшается, колебательный процесс в системе сглаживается. Снижается трудоемкэсть изготовления теплообменных элементов, которые не требуют предварительного уплотнения при сборке насадки с наружными внутренними трубами, натяг насадки с трубами обеспечивается за счет физических свойств сжатия и расширения материала при направленном действии процессов охлаждения и нагрева труб. Снижаются габаритные размеры в результате интенсификации процессов теплообмена. Повышение эксплуатационной надежности достигается самокомпенсацией тепловых напряжений. Между

5 14 протинотоке теплоноситель греет уже горячий криогенный газ, Для фиксации дополнительной трубки используется коническая заглушка, это не является дополнительным гидравлическим сопротивлением потоку теплоносителя.

93856

6 корпусом и теплообменными элементами нет жесткой связи.

Формула из обре те ния

1. Испаритель криогенной жидко с ти, включающий вертикальный корпус с входным и выходным патрубками и пучок раскрепленных в трубных досках теплообменных элементов, выполненных из наружной трубы, внутренней трубы, снабженной с одной стороны заглушкой, расположенной между трубами гофрированной насадки и дополнительной трубки, установленной по внутренней трубе, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффектнвности работы и надежности, нижние концы нар жной трубы свободны, а верхняя трубная доска выполнена в виде мембраны, при этом дополнительная трубка сообщена с полостью внутренней трубы н верхней части, а полость наружной трубы— с входным патрубком.

25 2. Испаритель: по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что заглушка внутренней трубы выполнена с конусной направляющей частью, а дополнительная трубка верхним торцом упираJO ется в последнюю и снабжена сливными окнами, расположенными под торцамио

1493856

Состанитель Н. Алексеева

Редактор М. Бандура Техред М.Дидык Корректор А. Обручар

Заказ 4088/37 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101