Теплообменный аппарат

Изобретение относится к кожухотрубным теплообменным аппаратам, которые могут использоваться в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Технический результат - повышение эффективности работы. Это достигается тем, что теплообменный аппарат содержит кожух, трубчатую решетку плавающей головки, теплообменные трубы, неподвижную трубную решетку, распределительную камеру с крышкой, люк для монтажа трубного пучка, патрубок для выхода остатка продукта, патрубок дренажа, патрубок входа жидкого продукта, патрубок выхода и входа газа или жидкости, патрубок выхода паров продукта и люк для осмотра. При этом отношение наружного диаметра кожуха к длине теплообменных труб в данном аппарате составляет 0,14...0,26; отношение диаметра теплообменных труб к наружному диаметру кожуха равно 0,02...0,14; общее количество теплообменных труб находится в интервале 13...1701; поверхность теплообмена при длине теплообменных труб, лежащей в диапазоне от 1 до 9 м, находится в интервале 1,0...961 м²; площадь сечения потока в сегментных вырезах перегородок находится в интервале 30...1640 м²; площадь сечения потока между перегородками находится в интервале 50...1870 м²; площадь сечения одного хода по теплообменным трубам находится в интервале 40...3750 м²; отношения наружного диаметра D_H кожуха к диаметрам условного прохода штуцеров для трубного и межтрубного пространства соответственно равны и находятся в интервале 1,9...4,0. 1 ил.

 

Изобретение относится к кожухотрубным теплообменным аппаратам, которые могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Теплообменники предназначены для нагрева и охлаждения, а холодильники для охлаждения (водой или другим нетоксичным, непожаро- и невзрывоопасным хладоагентом) жидких и газообразных сред. Наибольшая допускаемая разность температур кожуха и труб для этих аппаратов может составлять 20...60 град в зависимости от материала кожуха и труб, давления в кожухе и диаметра аппарата.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является кожухотрубный теплообменный аппарат по а.с. СССР №1451519, F28D 7/00, содержащий распределительную камеру с крышкой, соединенную с кожухом, теплообменные трубы, соединенные перегородками с сегментными вырезами, линзовый компенсатор и штуцера для межтрубного и трубного пространства (прототип).

Недостатком известного кожухотрубного теплообменного аппарата является сравнительно невысокая эффективность его работы.

Технический результат - повышение эффективности его работы.

Это достигается тем, что в теплообменном аппарате, содержащем кожух, трубчатую решетку плавающей головки, теплообменные трубы, неподвижную трубную решетку, распределительную камеру с крышкой, дополнительно содержится люк для монтажа трубного пучка, патрубок для выхода остатка продукта, патрубок дренажа, патрубок входа жидкого продукта, патрубок выхода газа или жидкости (теплового агента), патрубок входа газа или жидкости (теплового агента), патрубок выхода паров продукта и люк для осмотра, при этом отношение наружного диаметра D_H кожуха к длине L теплообменных труб находится в оптимальном интервале величин D_H/L=0,14...0,26, отношение диаметра теплообменных труб d к наружному диаметру D_H кожуха находится в оптимальном интервале величин d/D_H=0,02...0,14, общее количество теплообменных труб находится в оптимальном интервале величин 13...1701, поверхность теплообмена при длине теплообменных труб L, лежащей в диапазоне от 1 до 9 м, находится в оптимальном интервале величин 1,0...961 м², площадь сечения потока в сегментных вырезах перегородок находится в оптимальном интервале величин 30...1640 м², площадь сечения потока между перегородками находится в оптимальном интервале величин 50...1870 м², площадь сечения одного хода по теплообменным трубам находится в оптимальном интервале величин 40...3750 м², отношения наружного диаметра D_H кожуха к диаметрам условного прохода D_y штуцеров для трубного и условного прохода D_y1 штуцеров для межтрубного пространства соответственно равны D_H/D_y=D_H/D_y1 и находятся в оптимальном интервале величин 1,9...4,0.

На чертеже представлен предлагаемый теплообменник.

Теплообменный аппарат содержит кожух 1 диаметром D_H, трубчатую решетку 2 плавающей головки, теплообменные трубы 3 длиной L, неподвижную трубную решетку 4, распределительную камеру 5 с крышкой 6, люк 7 для монтажа трубного пучка, патрубок 8 для выхода остатка продукта, патрубок дренажа 9, патрубок 10 входа жидкого продукта, патрубок 11 выхода газа или жидкости (теплового агента), патрубок 12 входа газа или жидкости (теплового агента), патрубок 13 выхода паров продукта и люк 14. Диаметры условного прохода штуцеров 11 и 12 для трубного пространства равны D_y, а штуцеров 9 и 10 для межтрубного пространства равны D_y1.

Соотношения параметров описываемого теплообменного аппарата выбраны, исходя из следующего: отношение наружного диаметра D_H кожуха к длине L теплообменных труб находится в оптимальном интервале величин D_H/l=0,14...0,26, это влияет на производительность аппарата в целом; отношение диаметра теплообменных труб d к наружному диаметру D_H кожуха находится в оптимальном интервале величин d/D_H=0,02...0,14, этим диапазоном обусловлена эффективность тепломассообмена; общее количество теплообменных труб находится в оптимальном интервале величин 13...1701; поверхность теплообмена при длине теплообменных труб L, лежащей в диапазоне от 1 до 9 м, находится в оптимальном интервале величин 1,0...961 м², этим диапазоном обусловлена эффективность тепломассообмена; площадь сечения потока в сегментных вырезах перегородок находится в оптимальном интервале величин 30...1640 м², площадь сечения потока между перегородками находится в оптимальном интервале величин 50...1870 м², площадь сечения одного хода по теплообменным трубам находится в оптимальном интервале величин 40...3750 м², этими диапазонами обусловлено минимальное гидравлическое сопротивление аппарата при сохранении высокой эффективности тепломассообмена, отношения наружного диаметра D_H кожуха к диаметрам условного прохода D_y штуцеров для трубного и условного прохода D_y1 штуцеров для межтрубного пространства соответственно равны D_H/D_y=D_H/D_y1 и находятся в оптимальном интервале величин 1,9...4,0, этими диапазонами обусловлено минимальное гидравлическое сопротивление аппарата при сохранении высокой эффективности тепломассообмена. отношение наружного диаметра D_H кожуха к длине L теплообменных труб находится в оптимальном интервале величин D_H/=0,14...0,26; отношение диаметра теплообменных труб d к наружному диаметру D_H кожуха находится в оптимальном интервале величин d/D_H=0,02...0,14; общее количество теплообменных труб находится в оптимальном интервале величин 13...1701; поверхность теплообмена при длине теплообменных труб L, лежащей в диапазоне от 1 до 9 м, находится в оптимальном интервале величин 1,0...961 м²; площадь сечения потока в сегментных вырезах перегородок находится в оптимальном интервале величин 30...1640 м²; площадь сечения потока между перегородками находится в оптимальном интервале величин 50...1870 м²; площадь сечения одного хода по теплообменным трубам находится в оптимальном интервале величин 40...3750 м²; отношения наружного диаметра D_H кожуха к диаметрам условного прохода D_y штуцеров для трубного и условного прохода D_y1 штуцеров для межтрубного пространства соответственно равны D_H/D_y=D_H/D_y1 и находятся в оптимальном интервале величин 1,9...4,0.

Теплообменный аппарат работает следующим образом.

Хладагент поступает и выходит через штуцера 11 и 12 для трубного пространства, циркулируя в теплообменных трубах 3, в то время как среда (вода или газ) поступает через штуцера 9 и 10 для межтрубного пространства и циркулирует с внешней стороны теплообменных труб 3.

Теплообменники предложенной конструкции являются по своему назначению испарителями и могут устанавливаться горизонтально или вертикально, быть двухходовыми по трубному пространству. Трубы, кожух и другие элементы конструкции могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, а трубы холодильников - также и из латуни. Распределительные камеры и крышки испарителей выполняют из углеродистой стали.

Применение кожухотрубчатых теплообменников с паровым пространством с коническим днищем (или с эллиптическим днищем) ограничено предельно допустимым давлением в кожухе, равным 1,0...2,5 МПа, а в трубах 1,6...4,0 МПа, но однако рабочие температуры составляют порядка от - 30°С до 450°С, что существенно выше, чем у испарителей с линзовым компенсатором.

Теплообменный аппарат, содержащий кожух, трубчатую решетку плавающей головки, теплообменные трубы, неподвижную трубную решетку, распределительную камеру с крышкой, отличающийся тем, что он дополнительно содержит люк для монтажа трубного пучка, патрубок для выхода остатка продукта, патрубок дренажа, патрубок входа жидкого продукта, патрубок выхода газа или жидкости (теплового агента), патрубок входа газа или жидкости (теплового агента), патрубок выхода паров продукта и люк для осмотра, при этом отношение наружного диаметра D_H кожуха к длине L теплообменных труб находится в оптимальном интервале величин D_H/L=0,14...0,26, отношение диаметра теплообменных труб d к наружному диаметру D_H кожуха находится в оптимальном интервале величин d/D_H=0,02...0,14, общее количество теплообменных труб находится в оптимальном интервале величин 13...1701, поверхность теплообмена при длине теплообменных труб L, лежащей в диапазоне от 1 до 9 м, находится в оптимальном интервале величин 1,0...961 м², площадь сечения потока в сегментных вырезах перегородок находится в оптимальном интервале величин 30...1640 м², площадь сечения потока между перегородками находится в оптимальном интервале величин 50...1870 м², площадь сечения одного хода по теплообменным трубам находится в оптимальном интервале величин 40...3750 м², отношения наружного диаметра D_H кожуха к диаметрам условного прохода D_y штуцеров для трубного и условного прохода D_y1 штуцеров для межтрубного пространства соответственно равны D_H/D_y=D_H/D_y1 и находятся в оптимальном интервале величин 1,9...4,0.