Теплообменный аппарат

 

Изобретение может быть использовано в аппаратах - полимеризаторах для получения полиолефинов. Цель изобретения - интенсификация теплообмена. На наружной поверхности цилиндрического корпуса 1 расположено капиллярно-пористое покрытие 7. По высоте корпуса установлены кольцевые коллекторы (К) 2,3 с патрубками 5 для подвода жидкого хладагента. По периметру в нижней части К 2,3 выполнены отверстия, направленные в сторону корпуса. Охлаждающая рубашка выполнена в виде цилиндрического кожуха, установленного с зазором А относит. корпуса 1 и снабженного дополнительными кольцевыми К 9 и 10, установленными на торцах кожуха и соединенными с патрубками 5. По периметру К 9 и 10 для обеспечения равномерности циркуляции воздушного потока по зазору А выполнены каналы, направленные в сторону корпуса 1. За счет минимальной толщины пленки воды на поверхности покрытия 7 и сдува с нее образовавшегося пара повышается коэффициент теплопередачи. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1493857 ц,511 а V 28 0 7/00, 3/g4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР о (2 1 ) 4 36089 3/2 3-06 (22) 30. 10.87 (46) 15.07.89. Бюл, 26 (72) И.И.Бортников, В,Д,Медведев, В,Л.Садовский, В,С.Живилов и С,В,Козей (53) 621,57(088.8) (56 ) Реактор для основного ор ганиче ского синтеза, — Химическое и нефтяное машиностроение. М.: Машиностроение, 1985, 11 - 3, с.9. (54) ТЕПЛООБМЕHHblA АППАРАТ (57) 11эобретение м, b. использовано

2 в аппаратах-полимериэаторах для получения полиоле инов. Цель изобретения — интенсификация теплообмена. На наружной поверхности цилиндрического корпуса 1 расположено капиллярнопористое покрытие 7, По высоте корпуса установлены кольцевые коллекторы (К) 2, 3 с патрубками 5 для подвода жидкого хладагента, По периметру в нижней части К 2, 3 выполнены отверстия, направленные в сторону корпуса, Охлаждакщая рубашка выполнена в виде цилиндрического кожуха, 1493857

А выпслнены каналы, направленные в сторону корпуса 1. 3a счет минимальной толщины пленки воды на нов ер х5 ности покрытия 7 и сдува с «е< образовавшегося»ap» повьгшается коэффициент теплоtl<.ðåäÿ÷H, 4 HJ .

Изобретение относится к химическомуу оборудованию, испол ьэ уе мому

15 для проведения теплообменных химико-технологических процессов, в которых необходим интенсивный отвод тепла реакции при одновременном упро шенин конструкции I LïJlooáM<=ííoé ру- 20 башки, как, например, в аппаратахполимери з а гор ах для получения полиолефинов, а также может быть использовано в теплообменных аппарагах и реакторах нефтехимической, микробиоло гической, пищевой и фармацевтической промыш;<енности, Ц ль изобретения — интенсификац1<я теплообмена, На фиг, 1 иэобр<1жен теплообменн;.<й аппар а г, продольный разрез ", на фиг, 2— узел II фиг. 1 (вариант выполнения K<)JIJlåêòoðoâ иэ полу груб); на фиг,3 — то же, из с тлошной трубы; на <Ьиг ° 4 — узел II на фиг,l (коллек- 35

Iop подвода воздуха), 1 преждевременного высыхания должна быть ткань ° Крепление ткани на корпусе (не показано) может быть осуществлено, например, обвязкой ее гонкс и мя гкой проволокой, мет,UIJIH w<. ской HJIH пластмассовой лен 1 ой, шнуром и другими мегодами

Теплообменный аппарат содержит цилиндрический корпус 1, по высоте которого установлены кольцевые коллекторы 2> 3 (на фиг, 2 показаны коллекторы из полутруб, а на фиг. 3 пока-. заны варианты коллектора иэ сплошной трубы и р.-сположения его по отношению к корпУсу 1), Однако коллекторы 45 могут быть выполнены иэ уголкон и различных профилей проката. Плоскость коллекторов 2 и 3 может располагаться по отношению к оси аппар ата под различным углом, Кроме того, коллекторы могут быть ныполнены н виде спиралеобразного элемента, Во всех случаях в коллекторах 2 и 3, в их нижних частях, имеются отверстия 4 или форсунки (не показаны), которые направлены на корпус 1.

Коллекторы 2 и 3 соединены патрубкаьм 5 для подвода жидкого хладагента с общей подводящей трубой 6, jjc1ановл. нного с зазором А относит, корт<уса и снабженного дополнительными кольцевь<ми К 9 и 10, установленными на торцах кожуха и соединенными с патрубками 5, По периметру К 9 и

10 для обеспечения равномерности цир куляции воздушного потока по э азору

Промежутки корпуса между коллекторами 2 и 3 обтянуты покрытием 7, выполненным из капиллярно-пористого эластичного материала (например, тканью бельтинг, техническим сукном, тканью из синтетических волокон, капрон, лавсан и др ° ), штапельным полотном или тканью иэ смешантгых композиций, Покрытие 7 обтягивает корпус плотно, его края вплотную подходят к коллекторам 2, Тип ткани и ее толщина выбир аются исходя иэ условий теплоабмена, а именно, чем выше температура стенки корпуса 1, тем более толстой и <плотной во избежание ее

Снаружи корпуса 1 аппарата расположен легкий (съемный) кожух 8 иэ пластмассоных или дюралевых листов, жести и подобных материалов, Кожух 8 может кре.<иться к корпусу 1 при помощи кронштечнов или устанавливаться сачостоя тельно, Кожух 8 с корпусом 1 o6— разует р авномерный кольцевой э азор

А по всему периметру, На торцовых участках кожуха 8, в его верхней и нижней частях, установлены концентричные корпусу 1 дополнительные кольцевые коллекторы 9 и 10 в которых для равномерности циркуляции воздушного потока по зазору А выполнены каналы 11, которые должны быть направлены в сторону зазора„Подвод и огнод воздуха (или газа) Может быть организован как снизу вверх, так и сверху вниз и зависит от удобства обвя э ки аппар ата трубами °

Теплообменный аппарат может быть снабжен у стр ой ст во м для пер е меши в а1493851

В связи с тем, что фазовое превращение воды в пар происходит непосредственно с поверхности капиллярнопористого материала, когда толщина пленки воды весьма мала, определяется микромолекулярным уровнем и практически отсутствует термическое сопротивление этой пленки, а образовавшийся пар моментально адувается с поверхности, где достигается высокое значение коэффициента геплоотдачи, которое достигает значений 600

900 Вт/м К и выше, 50

55 ния обрабатываемой среды — механической мешалкой (на фиг. 1 показана условнымии линиями ), б арбот ажным

1 усIðoéñòâîì, струйным и другими, а т акже их комбинацией.

Аппарат работает следующим образом, Исходные компоненты периодически или непрерывно через патрубок 12 для подвода реагента загружаются в аппар ат. Е сли аппар ат снабжен устройством для перемешивания, то последнее вкл ючае т ся в р аботу. Одновременно с подачей исходных реагентов в аппарат через трубу 6, патрубок 5 и коллекторы 2 подается хладагент (вода), который через отвер стия 4 непрерывно впрыскивается на корпус 1, смачивая капиллярно †порист покрытия 7, например ткань, которой покрыт корпус

I аппарата с внешней стороны.

Количество и диаметр отверстий 4 рассчитывается и выбирае гся таким образом, чтобы обеспечить равномерное смачивание покрытия 7 по всей поверхности корпуса аппарата, Количество воды, истекакицей из отверстий 4, определяется из условий, чтобы капиллярно-пористый материал 7, например ткань, во время работы аппарата постоянно был только в увлажненном сос тоя нии, Это обеспечивает интенсивный фазовый переход воды в пар, при этом обеспечивает интенсивный отвод тепла иэ реактора, так как на испарение воды требуется большое количество тепловой энергии, Избытки воды, образующие сплошную и жидкую пленку, вредны, так как такая пленка оказывает термическое сопротивление тепловому потоку и замедляет процесс испарения хладагента, рез ко ухудшает те плоот вод, В коллектор 9 подается от вентилятора воздух (в случае высокой категорийности помещения по вэрывоэащите можно использовать нейтральный газ — азот или его смеси с гелием и др, ) под небольшим избыточным давлением по кр айней мере порядка 1,03О, l кгс/см, из которого через каналы 11 воздух поступает в кольцевой зазор, активно продувает этот зазор и отводится через аналоговый коллектор 10 наружу °

Поданные в корпус аппарата реагенты начинают вэ аимодействовать, 5

30 температура реа1 цион:.: Й средь: ..оышается, стеика корпуса наг»eваеrся вместе с капиллярно-пористilм покрыти ем 7, Так как капиллярно-пор.; .тый материал постоянно увл,жня етая коллекторами 2 и 3, то водч начин,.ет интенсивно испаряться с этих поверхностей, а циркулирующий воздух со скоростью 3-10 м/с и выше моментально сдувает появившийся водяной пар с испаряющихся поверхностей н уносит

его из зазора. Этот процесс интенсивно о суш ае т капилляр но-пористый материал покрытия 7, а так как вода непрерывно подается иэ коллектора 2, то покрытие 7, обладая капиллярнопористой структурой, непрерывно втягивает в себя влагу, которая тут же вновь моментально испаряется, обеспечивая непрерывность теплоотвода, Интесивному и равномерному пропитыванию ткани водой по всей поверхности корпуса 1 способствует также и то, что намокание ткани идет сверху вниз, т,е. активно используется гравитационная сила. Это является весьма важным в работоспособности процесса фаэо ваго охлаждения корпуса аппарата. Изве-. стные для использования в процессе теплообмена капиллярно-пористые мат" риалы не увлажняются, так как вода практически не поднимается по капиллярам вверх > по коппусу аппарата — про гив сил гравитации, Лучшие капиллярно- пористые материалы с весьма малыми капиллярами, мелкой структурой обеспечивают подъем воды вверх (по корпусу аппарата), т.е. против сил гравитации, не более 10 — 20 см, Это совершенно не обеспечивает отвод тепла от реактора, Поэтому весьма важным является увлажнение капиллярнопористого материала в направлении сил гравитации, 149 3857

Экономический эффект от применения изобретения достигается за счет интенсификации теплообмена, с патрубками для подвода жидкого

Фар мул аизобретения ро в выполнены к ан алы, направленные в сторону корпуса, корпуса, и кольцевыми коллектор ами РиР3 фиРЙ

Составитель Н, Апексеева

Техред А.Кравчук

Редактор М, Бандура

Корректор Л ° Бескид

Заказ 4090/38 Тираж 569 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Теплообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для подвода реагентов и вывода

1 готового продукта и охлаждающую рубашку -с патрубками для подвода и отвода теплоносителя, о т л и ч а юю шийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, он снабжен капиллярно-пористым покрытием, расположенным на наружной поверхности хладагента, установленными по высоте корпуса аппарата и снабженными отверстиями, расположенными по пери5 метру в нижней час ги коллекторов и напоавленными в сторону корпуса при этом охлаждающая рубашка выполнена в виде цилиндрического кожуха, установленного с зазором относительно корпуса и снабженного дополнительными кол ьцевыми коллекторами, уст ановленными на торцах кожуха и соединенными с патрубками для подвода и отвода теплоносителя, а по периметру дополнительных кольцевых коллек ro