Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция



Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция
Теплообменник с падающей пленкой, абсорбционная холодильная система, судно, морская конструкция и подводная морская конструкция

 


Владельцы патента RU 2588333:

МОДЕК, ИНК. (JP)

Изобретение относится к теплообменнику с падающей пленкой и к абсорбционной холодильной системе и может использоваться на судне, морской конструкции, подводном оборудовании и подобном, по своей природе вовлекающемся в качательное движение. Направляющая пластина (22A, 22B), содержащая углубленные части (22), расположена между решетками труб (21) теплообменника, расположенных бок о бок в горизонтальном направлении, и расположена нижними частями углубленных частей (22a) рядом с вершинами соответствующих нижних труб (21) теплообменника. Направляющая пластина выполнена таким образом, чтобы транспортировать жидкость (D), стекающую по внешним поверхностям соответствующих верхних труб (21) теплообменника, на нижние трубы (21) теплообменника, равномерно распределяя охлаждающее средство или поглотитель, на вершины труб теплообменника, даже когда происходит наклон или качание судна, на котором установлен теплообменник. Технический результат - сохранение эффективности теплообмена при наклоне или качании судна и т.п. морских конструкций. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 19 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к теплообменнику с падающей пленкой и к абсорбционной холодильной системе, которые пригодны для использования на судне, морской конструкции, подводном оборудовании и подобном, по своей природе вовлекающем качательное движение, а также относится к судну, морской конструкции и подводной морской конструкции, оборудованной ими.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Среди технологий, широко используемых для охлаждения холодной воды для охлаждения воздуха и подобного, присутствует теплообменник с падающей пленкой и абсорбционная холодильная система, использующая этот теплообменник. Теплообменник с падающей пленкой представляет собой теплообменник, обеспеченный трубным пучком, сформированным из множества труб теплообменника, через каждую из которых протекает первая текучая среда (жидкость или газ), расположенных не только в горизонтальном направлении, но также и в вертикальном направлении. Вторая текучая среда (жидкость) проливается каплями или распыляется, например, чтобы попадать на внешние поверхности труб теплообменника в самой верхней решетке, чтобы внешние поверхности труб теплообменника покрывались второй жидкостью. Таким образом, вызывается теплообмен между первой текучей средой и второй текучей средой. Затем вторую текучую среду, покрывающую внешние поверхности труб теплообменника в этой решетке, вынуждают стекать к трубам теплообменника в следующей решетке под этими трубами теплообменника. Таким образом, через трубы теплообменника в следующей решетке первая текучая среда и вторая текучая среда обмениваются теплом. Таким образом, теплообменник вынуждает первую текучую среду и вторую текучую среду обмениваться теплом через трубы теплообменника в нижних решетках последовательно друг за другом.

Этот теплообменник с падающей пленкой может выполнять эффективный теплообмен, так как теплообменник может достигать большого скачка в величине теплообмена посредством использования теплоты испарения второй текучей среды. По этой причине такие теплообменники с падающей пленкой широко используются для испарителей, абсорберов, регенераторов и подобного, абсорбционных холодильных систем.

Тем временем абсорбционная холодильная система, описанная, например, W0 98/41798, использует вторую текучую среду в качестве охлаждающего средства в испарителе, и сконфигурирована, чтобы содействовать испарению охлаждающего средства таким образом, чтобы охлаждающее средство было вынуждено стекать на внешние поверхности труб теплообменника в закрытом сосуде, и обмениваться теплом с первой текучей средой в трубах теплообменника в процессе стекания, тем самым генерируя газ охлаждающего средства; и газ поглощается поглощающей жидкостью в абсорбере, связанном с закрытым сосудом. Для содействия испарению охлаждающего средства важно распределять охлаждающее средство, формирующее падающую пленку, равномерно по всей длине каждой из труб теплообменника, и гарантированно распределять охлаждающее средство по трубному пучку теплообменника.

С этой целью необходимо разработать способ распределения и проливания каплями охлаждающего средства или поглотителя на трубы теплообменника в самой верхней решетке настолько равномерно, насколько возможно, и также расположить трубы теплообменника на определенных интервалах. Вдобавок, в случае, когда используются трубы, расположенные, чтобы тянуться горизонтально, конфигурация устройства распределения жидкости особенно важна, так как жидкость, проливаемая каплями с труб теплообменника в верхнем положении, должна гарантированно проливаться каплями на трубы теплообменника в нижнем положении. В качестве такого устройства распределения жидкости устройство проливания каплями, изготовленное из одиночной пластины и пригодное для использования в качестве устройства проливания каплями для абсорбционного холодильника, было предложено, как описано в публикации заявки на выдачу патента Японии № 2005-207620, например.

Более того, как описано, например, в заявке на выдачу патента Японии № Hei 11-108501, испаритель для абсорбционного холодильника был предложен, чтобы улучшить эффективность теплообмена посредством предотвращения увеличения высохшего участка, когда охлаждающая жидкость не стекает по поверхностям труб теплообменника. Испаритель обеспечивается разделителями, установленными на определенных интервалах в вертикальном направлении, расположенными между верхними и нижними соседними трубами теплообменника и вытянутыми в продольном направлении труб теплообменника, и сконфигурирован, чтобы формировать резервуары жидкости вокруг частей соединения между разделителями и нижними трубами теплообменника.

Однако этот теплообменник с падающей пленкой и абсорбционная холодильная система, использующая этот теплообменник, имеют недостаток, состоящий в том, что теплообменник с трудом может допускать наклон относительно горизонтальной плоскости и качательное движение, так как эффективность существенно ухудшается, если охлаждающее средство или поглотитель не проливается каплями, в то же время равномерно распределяясь по трубам теплообменника в самой верхней решетке, или если жидкость, стекающая с каждой трубы теплообменника в верхнем положении, не гарантированно стекает на поверхность трубы теплообменника в нижнем положении и не покрывает всю поверхность жидкой пленкой. Этот недостаток становится серьезнее, если теплообменник с падающей пленкой наклоняется. Следовательно, возникает проблема, состоящая в том, что этот теплообменник с падающей пленкой и абсорбционная холодильная система, использующая этот теплообменник, не являются пригодными для установки на судне, морской конструкции или подводной морской конструкции, которые по своей природе вовлекают наклон и качательное движение.

Однако в связи с наклоном теплообменника с падающей пленкой существует проблема обхода, проблема увеличения области без потока и проблема уменьшения смоченной поверхности. Проблема обхода состоит в том, что вторая текучая среда проходит между трубами теплообменника в первой следующей нижней решетке и стекает на трубы теплообменника во второй следующей нижней решетке.

Как проиллюстрировано на фиг.13, в случае, когда теплообменник с падающей пленкой использует конфигурацию, в которой трубы 21 теплообменника выровнены в смещенном расположении, вторая текучая среда D проливается каплями в направлении центральных линий (осей труб) труб 21 теплообменника в самой верхней решетке, когда теплообменник с падающей пленкой не наклонен в плоскости поперечного сечения труб 21 теплообменника. В этом случае, однако, проливаемая каплями вторая текучая среда D может обходить трубы 21 теплообменника в решетках с четными номерами сверху посредством прохождения без контакта с трубами 21 теплообменника.

В случае воды считается, что объем двадцати капель составляет около 1 см3, и диаметр естественной капли второй текучей среды D составляет всего около 2 мм. По этой причине этой проблемы нельзя избежать, если только трубы 21 теплообменника не располагаются на поперечных интервалах S, составляющих 2 мм или меньше. Тем не менее сложно сделать поперечные интервалы в 2 мм или меньше ввиду обработки трубной доски (трубной стенки) и прочности.

Вместо этого, как проиллюстрировано на фиг.14, в случае использования несмещенного расположения эта проблема обхода не возникает, пока не имеет место наклон примерно в 20 градусов. Однако, как проиллюстрировано на фиг.15, если имеет место наклон под углом, превышающим примерно 20 градусов, проблема обхода также возникает, как и в случае смещенного расположения, и площадь теплообмена снижается на 50% только из-за обхода.

Далее, проблема увеличения области без потока состоит в том, что область труб 21 теплообменника, по которым не течет вторая текучая среда D, одним словом, область без потока, возникает из-за бокового наклона устройства. Если теплообменник наклоняется сильно, имеются некоторые трубы 21 теплообменника (заштрихованные трубы теплообменника), на которые не стекает вторая текучая среда D, как проиллюстрировано на фиг.16. В случае использования несмещенного расположения, как проиллюстрировано на фиг.16, это явление не возникает, пока наклон устройства не достигает примерно 20 градусов. Однако, если это явление возникает, поверхность теплообмена снижается, как проиллюстрировано на фиг.16, и примерно 50% общей области является областью без потока в случае фиг.16. С другой стороны, в случае использования смещенного расположения, как проиллюстрировано на фиг.17, даже небольшой наклон оказывает влияние примерно на 20% поверхности теплообмена в случае фиг.17. Тем не менее, даже если угол наклона увеличивается, влияние не будет усиливаться, пока угол наклона не достигнет примерно 40 градусов. Хотя фиг.16 и 17 иллюстрируют случаи, в которых трубный пучок теплообменника включает в себя одинаковое количество труб теплообменника в вертикальном направлении и в поперечном направлении, проблема увеличения области без потока возникает более заметно, если количество труб, расположенных в вертикальном направлении, больше, чем количество труб в поперечном направлении.

Далее, проблема уменьшения смоченной поверхности состоит в том, что жидкая пленка не покрывает всю поверхность трубы 21 теплообменника, но покрывает лишь часть этой поверхности. Если каждая труба 21 теплообменника принимает каплю в положении в отвесной линии (прямо сверху), жидкая пленка Ds формируется как с правой, так и с левой стороны трубки 21 теплообменника, как проиллюстрировано на фиг.18. Однако, если капля немного смещена, жидкая пленка Ds формируется лишь с одной стороны, как проиллюстрировано на фиг.19. В случае, проиллюстрированном на фиг.19, жидкая пленка Ds уменьшается примерно до 35%, в то время как примерно 65% общей поверхности не покрыто жидкой пленкой Ds. Если капля слегка задевает трубу 21 теплообменника, в частности, жидкая пленка Ds уменьшается примерно до 25% общей поверхности, в то время как примерно 75% общей поверхности не покрыто жидкой пленкой Ds. В случае смещенного расположения эта проблема присутствует особенно часто, даже если наклон небольшой.

Следовательно, если наклон устройства составляет примерно 20 градусов или меньше, и если интервал между трубами 21 теплообменника содержит определенное расстояние, можно сказать, что несмещенное расположение может легко избежать проблемы обхода и проблемы увеличения области без потока. В случае несмещенного расположения, однако, считается, что из-за проблемы уменьшения смоченной поверхности устройство может проявлять всего 50% или меньше от своей полной эффективности при некотором большом наклоне, или всего 35% эффективности с наклоном примерно в 20 градусов.

С другой стороны, в случае смещенного расположения важно расположить трубы теплообменника на горизонтальных интервалах примерно в 2 мм или меньше, чтобы предотвратить явление, при котором возникает проблема обхода в решетках с четными номерами, даже когда наклон небольшой. Даже если такое разделение осуществляется, считается, что из-за уменьшения поверхности теплообмена из-за проблемы увеличения области без потока и уменьшения поверхности теплообмена из-за проблемы уменьшения смоченной поверхности устройство может проявлять всего примерно 30% полной эффективности, если трубный пучок теплообменника включает в себя одинаковое количество труб теплообменника, расположенных в вертикальном направлении и в поперечном направлении, или проявлять даже худшую эффективность, если количество труб в вертикальном направлении больше, чем в поперечном направлении.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Патентный документ 1: Публикация международной заявки W0 98/41798.

Патентный документ 2: Публикация заявки на выдачу патента Японии № 2005-207620.

Патентный документ 3: Публикация заявки на выдачу патента Японии № Hei 11-108501.

ПРОБЛЕМА, КОТОРАЯ ДОЛЖНА БЫТЬ РЕШЕНА ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Настоящее изобретение было создано ввиду вышеизложенных обстоятельств, и его задачей является создание теплообменника с падающей пленкой и абсорбционной холодильной системы, которые устанавливаются на судне, морской конструкции, подводной морской конструкции или подобном, и могут избежать уменьшения эффективности теплообмена, даже когда судно или подобное наклоняется или качается, посредством по существу равномерного распределения и проливания каплями жидкости, такой как охлаждающее средство или поглотитель, на вершины труб теплообменника, и вынуждения жидкости, проливаемой каплями с труб теплообменника, расположенных в верхней решетке, гарантированно падать на трубы теплообменника, расположенные в следующей нижней решетке, а также предоставление судна, морской конструкции и подводной морской конструкции.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание теплообменника с падающей пленкой и абсорбционной холодильной системы, каждое из которых является пригодным для установки на судне, морской конструкции, подводной морской конструкции или подобном, и предоставление судна, морской конструкции и подводной морской конструкции, оборудованных любым из них.

Более того, другой задачей настоящего изобретения является создание теплообменника с падающей пленкой и абсорбционной холодильной системы, не вовлекающих ни увеличения размера, ни увеличения в необходимости технического обслуживания высокотехнических компонентов по сравнению с обычными устройствами, устанавливаемыми на земле.

СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Для решения вышеупомянутых задач теплообменник с падающей пленкой согласно настоящему изобретению включает в себя трубы теплообменника, каждая из которых расположена по существу горизонтально, и сконфигурирован так, что: множество труб теплообменника выровнены в решетках, расположенных на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении; направляющая пластина, содержащая углубленные части, обеспечена между решеткой труб теплообменника, расположенных бок о бок в горизонтальном направлении, и следующей нижней решеткой труб теплообменника, расположенных бок о бок в горизонтальном направлении, и расположена с нижними частями углубленных частей, размещенными рядом с вершинами соответствующих нижних труб теплообменника, нижние части углубленных частей направляющей пластины обеспечены сточными отверстиями для позволения каплям жидкости стекать на вершины труб теплообменника; и направляющая пластина сконфигурирована таким образом, чтобы транспортировать жидкость, стекающую по внешним поверхностям соответствующих верхних труб теплообменника, на нижние трубы теплообменника, находящиеся во взаимно-однозначном соответствии с верхними трубами теплообменника, даже когда происходит наклон в пределах предопределенного диапазона углов, установленного заранее, в плоскости, перпендикулярной осям труб теплообменника. С помощью этой конфигурации жидкость может гарантированно проливаться каплями на вершины труб теплообменника в следующей нижней решетке.

В вышеописанном теплообменнике с падающей пленкой нижние части углубленных частей направляющей пластины сформированы в лево-право симметричной форме. Эта конфигурация позволяет полным поверхностям нижних труб теплообменника покрываться жидкими пленками посредством вынуждения жидкости стекать равномерно на правые и левые стороны вершин нижних труб теплообменника в их плоскости поперечного сечения.

В вышеописанном теплообменнике с падающей пленкой направляющая пластина сформирована из изогнутой или гофрированной пластины. Направляющую пластину с такой конфигурацией очень легко произвести.

В вышеописанном теплообменнике с падающей пленкой направляющая пластина сформирована из любого листового материала, выбранного из сетчатого листа, решетки, сетки и листа типа жалюзи, в котором открыты небольшие отверстия с диаметром, меньшим, чем естественный диаметр капли жидкости, которая должна проливаться каплями. Направляющую пластину с такой конфигурацией очень легко произвести посредством лишь небольшой обработки существующего коммерчески доступного продукта.

В вышеописанном теплообменнике с падающей пленкой направляющая пластина обеспечена заслонкой или рельефной структурой, содержащей гребень, по существу перпендикулярный линиям изгиба внутрь каждой из углубленных частей направляющей пластины, чтобы предотвращать движение проливаемой каплями жидкости по направляющей пластине вдоль линии изгиба внутрь углубленной части направляющей пластины. Эта рельефная структура сформирована посредством выдавливания рельефа или обработки складок. В этой конфигурации рельефная структура может предотвратить стекание жидкости вдоль линии изгиба внутрь, и, таким образом, жидкость может проливаться каплями равномерно в продольном направлении труб теплообменника.

В вышеописанном теплообменнике с падающей пленкой сточные отверстия сформированы в правых и левых сторонах нижних частей каждой из углубленных частей посредством производства разрезов любой формы, выбираемой из полукруглой формы, U-образной формы, V-образной формы, блочной U-образной формы, формы гвоздя, формы гвоздя с кончиком трещины, обе концевые части которых расположены почти на центральной линии нижней части, и затем посредством производства изгиба внутрь в нижней части, в то же время вынуждая выступы, формируемые разрезами, выступать вниз из углубленной части, и выступ наклонной поверхности слева от линии изгиба внутрь нижней части сконфигурирован, чтобы формировать склон, непрерывно вытянутый до области справа за линией изгиба внутрь, а выступ наклонной поверхности справа от линии изгиба внутрь сконфигурирован, чтобы формировать склон, непрерывно вытянутый до области слева за линией изгиба внутрь. Если заусенцы формируются на вырезанных поверхностях разрезов, заусенцы остаются выступающими на верхней стороне углубленной части. Заусенцы на вырезанных поверхностях разрезов формируются из-за деформации, когда разрезы производятся посредством перфорирования или подобного, а также называются задирами.

С этой конфигурацией, даже когда теплообменник наклоняется в направлении справа налево труб теплообменника, выступы (язычки), сформированные разрезами, служат в качестве направляющих к вершинам в отвесных линиях труб теплообменника в нижней решетке, и заусенцы направляют жидкость к выступам (язычкам), в то же время предотвращая попадание жидкости в отверстия, сформированные разрезами, перед тем, как жидкость достигнет линии изгиба внутрь. Таким образом, даже когда происходит наклон, жидкость может проливаться каплями равномерно на правую и левую стороны каждой трубы теплообменника в нижней решетке.

В вышеописанном теплообменнике с падающей пленкой углубленные части направляющей пластины находятся в контакте с вершинами нижних труб теплообменника. Эта конфигурация позволяет жидкости гарантированно стекать на нижние трубы теплообменника с верхних труб теплообменника соответственно, и, более того, обеспечивает полные поверхности нижних труб теплообменника жидкими пленками в плоскости их поперечного сечения. Вдобавок, так как теплопроводность имеет место между направляющей пластиной и трубами теплообменника, направляющая пластина также может функционировать в качестве рассеивателя тепла или ребра абсорбера, предоставленного трубам теплообменника. Кстати, если направляющая пластина и трубы теплообменника изготавливаются из различных типов металлов, и, следовательно, должна предотвращаться коррозия из-за возможной разницы, изолирующий лист рассеивателя тепла, изготовленный, например, из кремниевого материала, заполненного керамическим наполнителем, или из любого другого материала, может вставляться между направляющей пластиной и трубами теплообменника.

Кроме того, абсорбционная холодильная система согласно настоящему изобретению для достижения вышеупомянутых целей включает в себя вышеописанный теплообменник с падающей пленкой. Эта конфигурация позволяет абсорбционной холодильной системе производить схожие или такие же эффекты, как и вышеописанный теплообменник с падающей пленкой.

Дополнительно, судно согласно настоящему изобретению для достижения вышеупомянутых целей оборудовано вышеописанным теплообменником с падающей пленкой или вышеописанной абсорбционной холодильной системой. Эта конфигурация позволяет судну производить схожие или такие же эффекты, как и вышеописанный теплообменник с падающей пленкой. Более того, если вышеописанный теплообменник с падающей пленкой или вышеописанная абсорбционная холодильная система устанавливается так, что осевое направление труб теплообменника почти точно выровнено с продольным направлением судна (осевым направлением корпуса, то есть направлением оси бортовой качки), влияние бокового наклона (крена) и бокового качания (бортовой качки) может быть уменьшено.

Более того, морская конструкция и подводная морская конструкция согласно настоящему изобретению для достижения вышеупомянутых целей оборудованы вышеописанным теплообменником с падающей пленкой или вышеописанной абсорбционной холодильной системой. Здесь, если морская конструкция или подводная морская конструкция имеет форму, похожую на судно, предпочтительной является такая установка, в которой осевое направление труб теплообменника существенно точно выровнено с продольным направлением судна (осевым направлением корпуса, то есть направлением оси бортовой качки). Эта конфигурация позволяет производить схожие или такие же эффекты, как и вышеописанный теплообменник с падающей пленкой, вышеописанная абсорбционная холодильная система и вышеописанное судно.

Здесь судно - это конструкция, плавающая в море с помощью движущих средств, а морская конструкция - конструкция в море без средств привода. Вдобавок, подводная морская конструкция - это конструкция, такая как подводное плавающее тело, подводная лодка или подводная база, которая может плавать под водой или которая используется под водой.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как было описано выше, согласно теплообменнику с падающей пленкой, абсорбционной холодильной системе, а также судну, морской конструкции и подводной морской конструкции в настоящем изобретении, даже когда судно или подобное наклоняется или качается, направляющие пластины в теплообменнике с падающей пленкой гарантированно проливают каплями жидкость на вершины труб теплообменника, таким образом, позволяют жидкости, проливаемой каплями с труб теплообменника, расположенных в верхней решетке, гарантированно падать на поверхности труб теплообменника, расположенных в нижней решетке, и, таким образом, могут избежать снижения эффективности теплообмена.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид в перспективе, иллюстрирующий схематическую конфигурацию устройства распределения жидкости теплообменника с падающей пленкой по варианту осуществления согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 - вид спереди, иллюстрирующий схематическую конфигурацию устройства распределения жидкости теплообменника с падающей пленкой по варианту осуществления согласно настоящему изобретению.

Фиг.3 - вид сбоку, иллюстрирующий схематическую конфигурацию трубного пучка теплообменника с падающей пленкой по варианту осуществления согласно настоящему изобретению.

Фиг.4 - вид спереди, иллюстрирующий схематические конфигурации испарителя (левая половина) и абсорбера (правая половина) абсорбционной холодильной системы варианта осуществления согласно настоящему изобретению.

Фиг.5 - вид, иллюстрирующий схематическую конфигурацию направляющих пластин и труб теплообменника в несмещенном расположении.

Фиг.6 - вид, иллюстрирующий схематическую конфигурацию направляющих пластин и труб теплообменника в смещенном расположении.

Фиг.7 - увеличенный вид углубленных частей направляющей пластины на фиг.6.

Фиг.8 - вид сверху, иллюстрирующий листовой материал в процессе производства направляющей пластины.

Фиг.9 - вид в перспективе, иллюстрирующий листовой материал для направляющей пластины на фиг.8 в изогнутом состоянии.

Фиг.10 - вид, иллюстрирующий взаимное расположение выступов направляющей пластины на фиг.9 и труб теплообменника в случае, когда наклон не происходит.

Фиг.11 - вид, иллюстрирующий взаимное расположение выступов направляющей пластины и труб теплообменника на фиг.10 в случае, когда наклон происходит.

Фиг.12 - вид в перспективе, иллюстрирующий связь между трубами теплообменника и направляющей пластиной в случае, когда направляющая пластина сформирована из решетки.

Фиг.13 - вид для объяснения проблемы обхода трубного пучка теплообменника в смещенном расположении в теплообменнике с падающей пленкой.

Фиг.14 - вид для объяснения проблемы обхода трубного пучка теплообменника в несмещенном расположении в теплообменнике с падающей пленкой в случае, когда наклон не происходит.

Фиг.15 - вид для объяснения проблемы обхода трубного пучка теплообменника в смещенном расположении в теплообменнике с падающей пленкой в случае, когда наклон происходит.

Фиг.16 - вид для объяснения проблемы увеличения области без потока трубного пучка теплообменника в несмещенном расположении в теплообменнике с падающей пленкой в случае, когда наклон происходит.

Фиг.17 - вид для объяснения проблемы увеличения области без потока трубного пучка теплообменника в смещенном расположении в теплообменнике с падающей пленкой в случае, когда наклон происходит.

Фиг.18 - вид для объяснения проблемы уменьшения смоченной поверхности трубы теплообменника в теплообменнике с падающей пленкой в случае, когда жидкость проливается каплями на вершину.

Фиг.19 - вид для объяснения проблемы уменьшения смоченной поверхности трубы теплообменника в теплообменнике с падающей пленкой в случае, когда жидкость проливается каплями в место, смещенное от вершины.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В дальнейшем в материалах настоящей заявки приводится описание теплообменника с падающей пленкой и абсорбционной холодильной системы, а также судна, морской конструкции и подводной морской конструкции по вариантам осуществления согласно настоящему изобретению. В описании вариантов осуществления теплообменник с падающей пленкой и абсорбционная холодильная система поясняются как пригодные для установки на любое судно, морскую конструкцию и подводную морскую конструкцию (в дальнейшем в материалах настоящей заявки указываемые ссылкой, как судно или подобное), но необязательно ограничивать настоящее изобретение теплообменником с падающей пленкой и абсорбционной холодильной системой, устанавливаемой на судно или подобное. Настоящее изобретение может включать в себя теплообменник с падающей пленкой и абсорбционную холодильную систему, устанавливаемую на любые другие наземные объекты.

Здесь, абсорбционная холодильная система в варианте осуществления согласно настоящему изобретению включает в себя теплообменник 20 с падающей пленкой по следующему варианту осуществления согласно настоящему изобретению, тогда как судно, морская конструкция и подводная морская конструкция по вариантам осуществления согласно настоящему изобретению включают в себя теплообменник 20 с падающей пленкой по следующему варианту осуществления согласно настоящему изобретению или абсорбционную холодильную систему по варианту осуществления согласно настоящему изобретению. Стоит отметить, что абсорбционная холодильная система данного варианта осуществления объясняется посредством использования в качестве примера абсорбционного холодильника, использующего бромид лития в качестве поглотителя и воду в качестве охлаждающего средства.

Теплообменник с падающей пленкой по варианту осуществления согласно настоящему изобретению является теплообменником с падающей пленкой, способным выдерживать качательное движение в осевом направлении труб теплообменника и качательное движение в плоскости, перпендикулярной осям труб, чтобы теплообменник мог устанавливаться на судно или подобное. Как проиллюстрировано на фиг.1 и 2, теплообменник с падающей пленкой включает в себя устройство 10 распределения жидкости, сконфигурированное, чтобы распределять жидкость D по внешним поверхностям труб 21 теплообменника, распределенных по большой площади, если смотреть сверху.

В случае, когда теплообменник с падающей пленкой устанавливается на судно или подобное, теплообменник с падающей пленкой располагается с осевым направлением труб 21 теплообменника, выровненным с продольным направлением (осевым направлением) судна или подобного, так как угол килевой качки (то есть движения вверх и вниз носа и кормы судна) меньше, чем угол бортовой качки (то есть движения вверх и вниз левого борта и правого борта судна), как правило. Другими словами, теплообменник с падающей пленкой располагается так, чтобы поворот вокруг оси трубы 21 теплообменника мог быть осуществлен в том же направлении, что и поворот при бортовой качке судна, морской конструкции или подводной морской конструкции.

Устройство 10 распределения жидкости включает в себя распределительный бак 11, выпускные трубы 12, первые распределительные каналы 13 и вторые распределительные каналы 14A, 14B. Распределительный бак 11 принимает и временно хранит жидкость, которая должна подаваться на поверхности труб 21 теплообменника. Выпускные трубы 12 предназначены для равномерного выпуска жидкости D из распределительного бака 11 и обеспечены в большом количестве с одинаковым сопротивлением жидкости. Жидкость D, втекающая в выпускные трубы 12, подвергается внешнему давлению внутри теплообменника на выходах выпускных труб 12. Первые распределительные каналы 13 принимают жидкость D, выпускаемую из выпускных труб 12, и выпускают жидкость D во вторые распределительные каналы 14A, 14B из своих соответствующих концевых частей. По меньшей мере часть каждого первого распределительного канала 13 расположена вдоль продольного направления области, по которой распределены трубы 21 теплообменника, или вместо этого, если область является квадратной, в направлении одной стороны квадрата, если смотреть сверху. Каждому первому распределительному каналу 13 назначена область, которая является одной из подсекций, полученных посредством деления вышеупомянутой области распределения в продольном направлении. Вдобавок, первому распределительному каналу 13 также может быть назначена область, которая является одной из подсекций, полученных посредством деления области распределения в направлении короткой стороны, или в направлении другой стороны квадрата, если область является квадратной. Здесь конец первого распределительного канала 13 может быть изогнут в L-образной форме, например, чтобы жидкость могла выпускаться из первого распределительного канала 13 во второй распределительный канал 14A, 14B без переливания.

Вторые распределительные каналы 14A, 14B сконфигурированы, чтобы принимать жидкость D из первых распределительных каналов 13, и чтобы направлять жидкость D из множества распределительных отверстий 14a, обеспеченных в их нижних частях, на поддон 15 в областях Ai, назначенных вторым распределительным каналам 14A, 14B. Каждый из первых распределительных каналов 13 и вторых распределительных каналов 14A, 14B сформирован, чтобы являться длинным и открытым с верхней стороны, и чтобы иметь поперечное сечение в углубленной форме.

Вторые распределительные каналы 14A, 14B обеспечены, чтобы пересекать поддон 15, который принимает жидкость D, выпускаемую из концевых частей первых распределительных каналов 13, или чтобы пересекать главные части первых распределительных каналов 13, если смотреть сверху (под прямыми углами в данных вариантах осуществления). Вдобавок, поддон 15 или вторые распределительные каналы 14A, 14B обеспечены распределительными отверстиями 14b, чтобы жидкость D распределялась из распределительных отверстий 14b в пределах области, назначенной каждому первому распределительному каналу 13, и затем проливалась каплями на трубы 21 теплообменника.

Например, первые распределительные каналы 13 выровнены, чтобы тянуться в продольном направлении труб 21 теплообменника, тогда как вторые распределительные каналы 14A, 14B выровнены, чтобы тянуться в направлении, перпендикулярном продольному направлению труб 21 теплообменника. Другими словами, первые распределительные каналы 13 расположены вдоль продольного направления судна или подобного, а вторые распределительные каналы 14A, 14B расположены вдоль направления справа налево судна или подобного. Более того, каждый из первых распределительных каналов 13 сформирован со склоном в диапазоне от 5 градусов до 45 градусов, включая границы, при котором первый распределительный канал 13 становится ниже в направлении своей концевой стороны. Вдобавок, каждый из вторых распределительных каналов 14A, 14B также может быть сформирован со склоном, при котором второй распределительный канал 14A, 14B становится ниже в направлении своей концевой стороны.

В случае, когда теплообменник с падающей пленкой устанавливается на судно или подобное, теплообменник с падающей пленкой с продольным направлением труб 21 теплообменника, выровненным с продольным направлением корпуса. В этом случае, если первые распределительные каналы 13 расположены, чтобы тянуться в продольном направлении труб 21 теплообменника, склон должен лишь преодолевать движения корпуса вперед и назад. Например, чтобы преодолеть продольный наклон в 5 градусов, в сумме, получающейся из регулировки корпуса в 2 градуса (статический наклон в продольном направлении) и килевой качки в 3 градуса (динамическое поворотное движение в продольном направлении), каналы обеспечиваются со склоном под углом, превосходящим продольный наклон, например около 8 градусов. С такой настройкой необходимый склон может всегда быть обеспечен. В случае, когда каналы сформированы из имеющих форму каналов желобов, стенки каналов должны быть достаточно высокими, чтобы предотвратить переливание жидкости D даже при бортовой качке (динамическом поворотном движении в боковом направлении) корпуса примерно в 20 градусов.

Если первые распределительные каналы 13 обеспечиваются склоном под углом, превосходящим общий угол наклона регулировки корпуса и продольного качания (килевой качки), который предположительно будет иметь судно или подобное, когда теплообменник с падающей пленкой находится в действии, жидкость D, текущая внутри первых распределительных каналов 13, может выпускаться во вторые распределительные каналы 14A, 14B без протекания назад в обратном направлении.

Более того, распределительный бак 11 расположен вокруг центра в продольном направлении труб 21 теплообменника. С этой конфигурацией высота, необходимая для склона первых распределительных каналов 13, может быть сделана низкой.

Вдобавок, выпускные трубы 12 сформированы из патрубков с одинаковой формой. Конструкция выпускной части из распределительного бака 11 может быть простым отверстием. Однако, если обеспечиваются выпускные трубы 12 с сопротивлением выпуску в определенной степени, распределительный бак 11 может всегда поддерживать поверхность жидкости внутри него выше по уровню, чем все выпускные трубы 12, и тем самым выпускные трубы 12 могут выпускать равное количество жидкости D. Таким образом, предпочтительно обеспечивать выпускные трубы 12 с сопротивлением выпуску в определенной степени и также производить выпускные трубы 12 однородными точно с одинаковым уровнем сопротивления выпуску. По этим причинам выпускные трубы 12 предпочтительно сформированы из патрубков, имеющих одинаковый диаметр и длину.

Кроме того, когда устройство 10 распределения жидкости и теплообменник с падающей пленкой, включающий в себя устройство 10 распределения жидкости, наклоняются, давление жидкости, прикладываемое к выпускным трубам 12 под наклоном, может различаться среди выпускных труб 12, и количества выпуска из выпускных труб 12 могут отличаться друг от друга. Чтобы предотвратить это, выпускные трубы 12 располагаются на одинаковом уровне высоты и размещаются на наименьших возможных горизонтальных интервалах.

Дополнительно, первые распределительные каналы 13, вторые распределительные каналы 14A, 14B и подобное, следующие за выпускными трубами 12, отличаются друг от друга в сопротивлении потоку или подобном из-за различия в длине канала. Если выпускные трубы 12 сформированы из патрубков, предпочтительно не формировать близкие каналы, связанные с патрубками, но освобождать жидкость D, выпускаемую из патрубков, под внешним давлением внутрь теплообменника перед входом в первые распределительные каналы 13, чтобы предотвратить влияние различия в сопротивлении потоку или подобном на количества жидкости D, выпускаемые из патрубков.

Каждый из первых распределительных каналов 13 сконфигурирован, чтобы ему была назначена одна из областей Ai, на которые разделена вся область в продольном направлении, например область A1 вокруг передних концов труб теплообменника, или область A2, находящаяся за областью A1.

Трубы 21 теплообменника также распределены широко в поперечном направлении корпуса, вся область также разделена в поперечном направлении на назначаемые области Aij. Например, из первых распределительных каналов 13, тянущихся на самое длинное расстояние с левой стороны фиг.1, первому распределительному каналу 13, расположенному спереди, назначена правая половина области вокруг передних концов труб 21 теплообменника, тогда как соседнему первому распределительному каналу 13, расположенному сзади, назначена левая половина области вокруг передних концов труб 21 теплообменника. В этом случае вторые распределительные каналы 14A, 14B, которые являются желобами для приема жидкости D из первых распределительных каналов 13 и распределения жидкости D в поперечном направлении, обеспечены разделительной пластиной 14b, посредством которой каналы 14A, 14B разделяются на левую половину и правую половину, и каждый из первых распределительных каналов 13 вынуждает жидкость D течь только в правую секцию или левую секцию вторых распределительных каналов 14A, 14B.

Фиг.3 и 4 представляют собой виды, иллюстрирующие расположение труб 21 теплообменника в теплообменнике 20 с падающей пленкой. Трубы 21 теплообменника расположены в виде решеток под поддоном 15 устройства 10 распределения жидкости, и сконструированы, чтобы продольное направление первых распределительных каналов 13 устройства 10 распределения жидкости было параллельно продольному направлению труб 21 теплообменника, и чтобы продольное направление вторых распределительных каналов 14A, 14B устройства было выровнено с направлением справа налево труб 21 теплообменника.

Как проиллюстрировано на фиг.3, в теплообменнике 20 с падающей пленкой трубы 21 теплообменника поддерживаются трубными досками (трубными пластинами) 23, 24 и располагаются параллельно друг другу в горизонтальном направлении и в вертикальном направлении. Более того, что касается верхних и нижних соседних решеток труб 21 теплообменника, направляющая пластина 22A (или 22B) располагается между верхней решеткой труб 21 теплообменника и нижней решеткой труб 21 теплообменника.

Более того, как проиллюстрировано на фиг.3 и 4, нижняя секция теплообменника 20 с падающей пленкой собирает жидкость D и обеспечена разделяющими пластинами 25, проиллюстрированными на фиг.3, для предотвращения сильных колебаний поверхности жидкости, чтобы избежать расплескивания. Вдобавок, чтобы собирать жидкость D, не вызывая поломок из-за жидкости даже при качательном движении, предпочтительно, чтобы каждая нижняя часть 26 была наклонена под углом, превосходящим ожидаемый угол наклона, и была обеспечена выходами (не проиллюстрированы) в своей нижней части. Углы наклона устанавливаются, принимая во внимание сумму продольного наклона (регулировки) и продольного качания (килевой качки) на фиг.3, и принимая во внимание сумму бокового наклона (крена) и бокового качания (бортовой качки) на фиг.4.

Дополнительно, в абсорбционном холодильнике 30 могут обеспечиваться интегрально друг с другом теплообменник 20A с падающей пленкой, чтобы функционировать в качестве испарителя, и теплообменник 20B с падающей пленкой, чтобы функционировать в качестве абсорбера, как проиллюстрировано на фиг.4, например. В этом случае для цели предотвращения смешивания друг с другом двух различных жидкостей Da и Db в нижних частях 26A, 26B желательно предоставить парапеты резервуарам 27A, 27B для жидкости соответственно и обеспечить заслонку 29 для разделения охлаждающего средства и поглотителя в части внешней границы между испарителем и абсорбером.

Далее, со ссылкой на фиг. с 3 по 11, ниже будет предоставлено описание направляющей пластины 22A, 22B, которая является одним из признаков настоящего изобретения, обеспеченной между верхними и нижними решетками труб 21 теплообменника, и связи между направляющей пластиной 22A, 22B и верхними и нижними трубами 21 теплообменника.

Ввиду увеличения эффективности теплообмена для труб 21 теплообменника важно, чтобы равное количество жидкости D равномерно стекало на каждую трубу 21 теплообменника. По этой причине необходимо избегать явления, в котором жидкость D стекает с одной трубы 21 теплообменника в верхней решетке на две трубы 21 теплообменника в нижней решетке, или наоборот, жидкость D с двух труб 21 теплообменника в верхней решетке стекает совместно на одну трубу 21 теплообменника в нижней решетке.

С этой целью важно построить конфигурацию, а которой внешние и нижние трубы 21, по которым стекает жидкость D, имеют такое взаимно-однозначное соответствие, что жидкость D всегда стекает на одинаковые трубы 21 теплообменника, даже когда судно или подобное, оборудованное теплообменником с падающей пленкой, наклоняется вбок (накреняется) и раскачивается вбок (испытывает бортовую качку) в направлении справа налево. Это может быть достигнуто путем, в котором следующая направляющая пластина 22A, 22B, имеющая подходящий уровень свойств переноса относительно жидкости D, располагается между верхними и нижними решетками труб 21 теплообменника.

Трубы 21 теплообменника располагаются по существу горизонтально и формируют решетку в одинаковой горизонтальной плоскости. Затем решетки труб 21 теплообменника в горизонтальных плоскостях складываются стопкой друг над другом в вертикальном направлении, как проиллюстрировано на фиг.3 и 4. Затем, как проиллюстрировано на фиг.5 и 6, множество труб 21 теплообменника располагаются решетками, расположенными на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении, и направляющая пластина 22A, 22B, содержащая углубленные части 22a, располагается между решеткой труб 21 теплообменника, расположенных бок о бок в горизонтальном направлении, и следующей нижней решеткой труб 21 теплообменника, расположенных бок о бок в горизонтальном направлении. Точнее, направляющая пластина 22A, 22B располагается так, чтобы нижние части углубленных частей (впадин) 22a располагались рядом с соответствующими вершинами нижних труб 21 теплообменника. Фиг.5 иллюстрирует случай, в котором трубы 21 теплообменника расположены в виде решеток в несмещенном расположении, а фиг.6 иллюстрирует случай, в котором трубы 21 теплообменника расположены в виде решеток в смещенном расположении.

Более того, нижняя часть каждой углубленной части 22a в направляющей пластине 22A, 22B обеспечена сточными отверстиями 22b для позволения каплям жидкости стекать на вершину соответствующей трубы 21 теплообменника. Направляющая пластина 22A, 22B сконфигурирована так, чтобы жидкость D, стекающая с поверхностей верхних труб 21 теплообменника, могла транспортироваться к трубам 21 теплообменника в нижней решетке, имеющим взаимно-однозначное соответствие с трубами 21 теплообменника в верхней решетке, даже в условиях, когда происходит наклон (боковой наклон (крен) + боковое качание (бортовая качка)) под углом наклона β в пределах предопределенного диапазона углов βa, установленного заранее, в плоскости, перпендикулярной осям труб 21 теплообменника.

Чтобы заставить верхние и нижние трубы 21 теплообменника соответствовать друг другу взаимно-однозначно, направляющая пластина 22A может быть сформирована из имеющей симметричную форму гофрированной пластины или изогнутой пластины, как проиллюстрировано на фиг.6, в случае, когда верхние и нижние решетки труб 21 теплообменника выровнены друг с другом, если смотреть в вертикальном направлении. Вместо этого, в случае смещенного расположения верхние и нижние трубы 21 теплообменника можно заставить соответствовать друг другу взаимно-однозначно посредством использования направляющей пластины 22A, сформированной из имеющей асимметричную форму гофрированной пластины или изогнутой пластины, как проиллюстрировано на фиг.7. В случае смещенного расположения, в частности, листовой материал каждой из трубных досок (трубных пластин) 23, 24, проиллюстрированных на фиг.3, может иметь большую ширину для поддержки поверхности, окруженной трубами 21 теплообменника (расстояния трубами 21 теплообменника), чем в случае несмещенного расположения, и, таким образом, прочность трубных досок (трубных пластин) 23, 24, например свойства устойчивости к расплескиванию для жидкости D, может быть улучшена.

Вдобавок, направляющая пластина 22A, 22B расположена с углубленными частями 22a направляющей пластины 22A, 22B, находящимися в контакте с вершинами нижних труб 21 теплообменника, так что жидкость D может гарантированно стекать с верхних труб 21 теплообменника на нижние трубы 21 теплообменника; полные поверхности нижних труб 21 теплообменника могут покрываться жидкими пленками в плоскости поперечного сечения; и направляющая пластина 22A, 22B может функционировать в качестве рассеивателя тепла или ребра абсорбера, предоставленного трубам 21 теплообменника, посредством вызова теплообмена между направляющей пластиной 22A, 22B и трубами 21 теплообменника. Если направляющая пластина 22A, 22B и трубы 21 теплообменника изготавливаются из различных типов металлов, и, следовательно, должна предотвращаться коррозия из-за возможной разницы, изолирующий лист рассеивателя тепла, изготовленный, например, из кремниевого материала, заполненного керамическим наполнителем, или из любого другого материала, может вставляться между направляющей пластиной 22A, 22B и трубами 21 теплообменника.

В направляющей пластине 22A, 22B сточные отверстия 22b могут быть открытыми только рядом с углубленными частями 22a по всей пластине. В случае, когда сточные отверстия 22b открыты по всей пластине, направляющая пластина 22A, 22B должна иметь открытые сточные отверстия 22b с диаметрами, меньшими, чем диаметр капли D, или должна являться листом типа жалюзи, обеспечивающим достаточно узкую линию прямой видимости, если смотреть с верхних труб 21 теплообменника, чтобы не позволять жидкости D, проливаемой каплями с верхних труб 21 теплообменника, проходить через направляющую пластину 22A, 22B с наклоном.

В случае, когда трубы 21 теплообменника используются, чтобы формировать или поглощать газ на своих поверхностях, направляющая пластина 22A, 22B предпочтительно обладает достаточной газопроницаемостью, обеспеченной, чтобы не блокировать проход газа. Вдобавок, так как процессы формирования и поглощения газа происходят не только на поверхностях труб 21 теплообменника, но также на поверхности направляющей пластины 22A, 22B, направляющая пластина 22A, 22B и трубы 21 теплообменника сразу под направляющей пластиной 22A, 22B расположены в контакте друг с другом, чтобы между ними происходил теплообмен.

Более того, если должно быть обеспечено долгое время пребывания жидкости D, проливаемой каплями сверху, направляющая пластина 22A, 22B и труба 21 теплообменника непосредственно над направляющей пластиной 22A, 22B располагаются друг от друга на расстоянии, превосходящем уровень диаметра капли, так как желательно, чтобы жидкость D проливалась каплями с труб 21 теплообменника на направляющую пластину 22A, 22B под ними без стекания из-за поверхностного натяжения или капиллярного притяжения.

Кроме того, как проиллюстрировано на фиг.8, нижняя часть каждой из углубленных частей 22a направляющей пластины 22A, 22В сформирована в такой лево-право симметричной форме, что в плоскости поперечного сечения жидкость D может равномерно стекать направо и налево с вершины каждой нижней трубы теплообменника и может покрывать полную поверхность нижней трубы теплообменника жидкой пленкой.

Эта направляющая пластина 22A, 22B может быть сформирована посредством использования любого листового материала, выбранного из сетчатого листа, решетки, сетки и листа типа жалюзи, в котором открыты небольшие отверстия с диаметром, меньшим чем естественный диаметр капли жидкости D, которая должна проливаться каплями, и посредством гофрирования или изгибания листового материала.

Кроме того, как проиллюстрировано на фиг.8, сточные отверстия 22b сформированы в правых и левых сторонах нижних частей углубленных частей 22a посредством производства разрезов любой формы, выбираемой из полукруглой формы, U-образной формы, V-образной формы, блочной U-образной формы, формы гвоздя, формы гвоздя с кончиком трещины, обе концевые части которых расположены почти на центральной линии нижней части, и затем посредством производства изгиба внутрь в нижней части. Точнее, листовой материал подвергается попеременному изгибанию посредством изгибов наружу и изгибов внутрь, чтобы стать гофрированной пластиной или изогнутой пластиной. Направляющая пластина 22C, как проиллюстрировано на фиг.9, сформирована посредством производства разрезов 22d полукруглой формы, U-образной формы, V-образной формы, блочной U-образной формы, формы гвоздя, формы гвоздя с кончиком трещины или подобного, в частях изгибов внутрь, и посредством вынуждения выступов (частей в форме гвоздей или язычков) 22c выступать из частей изгибов внутрь, когда производятся изгибы внутрь. В результате, некоторые из выступов 22c формируют склоны, в которых наклонная поверхность слева от части изгиба внутрь тянется справа от части изгиба внутрь, а некоторые другие из выступов 22c формируют склоны, в которых наклонная поверхность справа от части изгиба внутрь тянется слева от части изгиба внутрь. Здесь, разрезы 22d для формирования выступов 22c производятся посредством резки пресс-ножницами и формируются так, что «заусенцы (задиры)», формируемые посредством резки, остаются выступающими на верхней поверхности направляющей пластины 22C (внутренней поверхности впадины).

Отметим, что «заусенец» - это тонкая грубая кромка, формируемая на поверхности разреза тонкой металлической пластины, когда пластина разрезается ножницами, например, и она также называется задиром. Более того, в виде сверху на фиг. 8, тонкие перфорационные отверстия (не проиллюстрированы) предпочтительно открыты, и также в этом случае сформированы так, что их заусенцы, сформированные посредством перфорирования, остаются выступающими на верхней поверхности направляющей пластины 22C.

Капли жидкости D, стекающие с труб 21 теплообменника в верхней решетке, принимаются на частях изгиба наружу направляющей пластины 22C и направляются к углубленным частям 22a частей изгиба внутрь посредством наклона наклонной поверхности, смачивания или капиллярного притяжения. При этом событии жидкость D, проливаемая каплями по левой наклонной поверхности из-за наклона влево вокруг оси трубы 21 теплообменника, например, блокируется вокруг сточных отверстий 22b «заусенцами», выступающими на верхней поверхности направляющей пластины 22C, таким образом, стекает вокруг сточных отверстий 22b, в то же время будучи направляемой к выступам 22c, и затем стекает по склонам выступов 22c вниз в область, находящуюся немного справа от сгиба внутрь, откуда жидкость D проливается каплями и перемещается к трубе 21 теплообменника в нижней решетке. Подобным образом, жидкость D, проливаемая каплями по правой наклонной поверхности, направляется вокруг «заусенцев» вниз в область, находящуюся немного слева от сгиба внутрь, откуда жидкость D проливается каплями и перемещается к трубе 21 теплообменника в нижней решетке. Это производит эффект принуждения жидкости стекать вокруг положения в отвесной линии трубы 21 теплообменника, находящегося непосредственно под трубой, как проиллюстрировано на фиг.11, даже в случае, когда происходит наклон вокруг оси трубы 21 теплообменника. Стоит отметить, что предпочтительно предотвращать прохождение проливаемой каплями жидкости D через направляющую пластину 22C к ее задней поверхности (нижней поверхности) до тех пор, пока жидкость D не достигнет выступов 22c рядом с изгибами внутрь. По этой причине предпочтительно, чтобы «заусенцы» перфорационных отверстий (не проиллюстрированы) в части плоской поверхности выступали на внешней поверхности.

В этом способе, как проиллюстрировано на фиг.11, ожидается, что как левая, так и правая стороны внешней поверхности трубы 21 теплообменника в нижней решетке будут использоваться с большей вероятностью, даже когда происходит наклон в большей или меньшей степени. Более того, как проиллюстрировано на фиг.10, когда выступы 22 направляющей пластины 22C находятся в контакте с трубами 21 теплообменника в нижней решетке, направляющая пластина 22C стабильно остается на трубах 21 теплообменника в нижней решетке, и также осуществляет теплопередачу с помощью теплопроводности, используя увеличенную площадь контакта. Таким образом, гарантированно происходит передача тепла от направляющей пластины 22C к трубам 21 теплообменника.

Кроме того, правые стороны фиг.8 и 9 иллюстрируют пример, когда листовой материал 22C выдавливается посредством обработки, чтобы иметь гребни 22e, перпендикулярные линии сгиба внутрь. В частности, листовой материал 22C обеспечивается V-образными разрезами 22d и гребнями 22e изгибов наружу для целей более активного направления жидкости D к выступам 22c и для предотвращения движения жидкости в направлении, параллельном линии сгиба внутрь, другими словами, для предотвращения движения жидкости вдоль линии сгиба внутрь, когда происходит наклон.

Также, как проиллюстрировано на фиг.12, в случае, когда направляющая пластина 22D сформирована посредством использования решетки 22g, в которой металлические материалы соединены в форме решетчатой конструкции, может использоваться решетка, в которой плоские балки 22ga расположены параллельно друг другу, а стержневые элементы 22gb расположены между ними и соединены с участками рядом со сторонами основания плоских балок 22ga. В этом случае направляющая пластина 22D может быть сформирована посредством прессования, чтобы осуществить гофрирование решетки 22g в такой волнообразной форме, что интервал L1 между плоскими балками 22ga в решетке 22g в изогнутом состоянии может равняться интервалу L2 между трубами 21 теплообменника. Кстати, интервал L1 между плоскими балками 22ga в решетке 22g в изогнутом состоянии может быть установлен равным половине поперечного интервала L2 между трубами 21 теплообменника, и чередующиеся плоские балки 22ga, которые подходят к нижней стороне, могут располагаться на вершинах труб 21 теплообменника.

Согласно теплообменнику 20 с падающей пленкой, абсорбционной холодильной системе 30 и судну, морской конструкции и подводной морской конструкции, описанным выше, устройство 10 распределения жидкости в теплообменнике 20 с падающей пленкой распределяет жидкость D, такую как охлаждающее средство или поглотитель, равномерно и проливает каплями жидкость D на вершины труб 21 теплообменника, даже когда судно или подобное наклоняется или качается. Таким образом, жидкость D, проливаемая каплями с труб 21 теплообменника, расположенных в верхней решетке, может гарантированно падать на поверхности труб 21 теплообменника, расположенных в нижней решетке, что позволяет избежать уменьшения эффективности теплообмена.

С конфигурацией устройства 10 распределения жидкости, в частности, жидкость D может равномерно распределяться по поддону 15 и проливаться каплями на трубы 21 теплообменника. Кроме того, жидкость D может распределяться по широкой горизонтальной плоскости. Более того, даже при наклоне в 45 градусов в продольном направлении труб 21 теплообменника жидкость D может непрерывно подаваться к трубам 21 теплообменника. Следовательно, теплообменник 20 с падающей пленкой может быть установлен на судно, морскую конструкцию и подводную морскую конструкцию.

Дополнительно, посредством расположения направляющей пластины 22A, 22B, 22G, содержащей участки, углубленные относительно верхней стороны, жидкость D, стекающая по внешним поверхностям соответствующих верхних труб 21 теплообменника, транспортируется на нижние трубы 21 теплообменника, находящиеся во взаимно-однозначном соответствии с верхними трубами 21 теплообменника, даже когда происходит наклон в пределах предопределенного диапазона углов, установленного заранее, в плоскости, перпендикулярной осям труб 21 теплообменника. Таким образом, жидкость D может гарантированно проливаться каплями на вершины труб 21 теплообменника в следующей нижней решетке.

Более того, даже в расположении трубного пучка теплообменника, в котором в вертикальном направлении расположено большее количество труб теплообменника, чем в поперечном направлении, уменьшение эффективности из-за наклона в плоскости, перпендикулярной осям труб, может быть предотвращено, и, таким образом, может быть произведен эффект уменьшения площади размещения, необходимой для установки. Дополнительно, такое расположение трубного пучка теплообменника производит эффект позволения использования простого распределения в поперечном направлении в устройстве 10 распределения жидкости.

Кроме того, в случае, когда первые распределительные каналы 13 и вторые распределительные каналы 14A, 14B обеспечены склоном, расположение распределительного бака 11 вокруг центра труб 21 теплообменника в продольном направлении позволяет минимизировать длину склона и, таким образом, сохранить высоту всего устройства небольшой. Более того, конфигурация, включающая в себя выпускные трубы 12, сформированные из патрубков с одинаковой формой, уравнивает сопротивление жидкости при выпуске, так что количества жидкости D, выпускаемые из выходов патрубков, могут быть легко сделаны равными друг другу.

Далее, абсорбционная холодильная система 30 по варианту осуществления согласно настоящему изобретению включает в себя вышеупомянутый теплообменник 20 с падающей пленкой и, таким образом, может производить схожие или такие же эффекты, как и вышеупомянутый теплообменник 20 с падающей пленкой.

Кроме того, судно по варианту осуществления согласно настоящему изобретению оборудовано вышеупомянутым теплообменником 20 с падающей пленкой или вышеупомянутой абсорбционной холодильной системой 10 так, что продольное направление области распределения труб теплообменника, или вместо этого, если область является квадратной, направление одной из сторон квадрата выровнено с продольным направлением судна (осевым направлением корпуса, то есть направлением оси бортовой качки). С этой конфигурацией судно может производить схожие или такие же эффекты, как и вышеупомянутый теплообменник 20 с падающей пленкой.

Более того, морская конструкция или подводная морская конструкция по вариантам осуществления согласно настоящему изобретению оборудованы вышеупомянутым теплообменником 20 с падающей пленкой или вышеупомянутой абсорбционной холодильной системой 10 и, таким образом, могут производить схожие или такие же эффекты, как и вышеупомянутый теплообменник 20 с падающей пленкой. Здесь, если морская конструкция или подводная морская конструкция имеет форму, похожую на судно, предпочтительной является такая установка, в которой продольное направление области распределения труб теплообменника, или вместо этого, если область является квадратной, направление одной из сторон квадрата выровнено с продольным направлением судна.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Согласно теплообменнику с падающей пленкой, абсорбционной холодильной системе, а также судну, морской конструкции и подводной морской конструкции согласно настоящему изобретению, даже когда судно или подобное наклоняется и качается, направляющие пластины в теплообменнике с падающей пленкой гарантированно проливают каплями жидкость на вершины труб теплообменника, таким образом, позволяют жидкости, проливаемой каплями с труб теплообменника, расположенных в верхней решетке, гарантированно падать на поверхности труб теплообменника, расположенных в нижней решетке и, следовательно, могут избежать снижения эффективности теплообмена. Таким образом, изобретение применимо ко всем типам теплообменников с падающей пленкой, широко применимо в абсорбере, испарителе, дистилляторе, концентраторе и абсорбционной холодильной системе, каждое из которых использует теплообменник с падающей пленкой, и также широко применимо на судне, морской конструкции и подводной морской конструкции.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

10 - устройство распределения жидкости

11 - распределительный бак

12 - выпускная труба

13 - первый распределительный канал

14A, 14B - второй распределительный канал

14a - разделительная пластина

14b - распределительное отверстие

15 - поддон

20 - теплообменник с падающей пленкой

20A - испаритель

20B - абсорбер

21 - труба теплообменника

22A, 22В, 22С, 22D - направляющая пластина

22a - углубленная часть (впадина)

22b - сточное отверстие

22c - выступ (часть в форме гвоздя, часть в форме язычка)

22d - разрез

22e - гребень

22g - решетка

22ga - плоская балка

22gb - стержневой элемент

23, 24 - трубная пластина

25 - разделительная пластина

26, 26A, 26B - нижняя часть

27A, 27B - резервуар для жидкости

28 - парапет

29 - заслонка для разделения охлаждающего средства и поглотителя

30 - абсорбционная холодильная система

D, Da, Db - жидкость (капля жидкости)

1. Теплообменник с падающей пленкой, включающий в себя трубы теплообменника, каждая из которых расположена по существу горизонтально, отличающийся тем, что
множество труб теплообменника выровнены в решетках, отстоящих друг от друга в вертикальном направлении, и
имеется направляющая пластина, содержащая углубленные части и расположенная между решеткой труб теплообменника, расположенных бок о бок в горизонтальном направлении, и следующей нижней решеткой труб теплообменника, расположенных бок о бок в горизонтальном направлении, а также расположенная с нижними частями углубленных частей, размещенными рядом с вершинами соответствующих нижних труб теплообменника,
при этом нижние части углубленных частей направляющей пластины имеют сточные отверстия для обеспечения стекания каплей жидкости на вершины труб теплообменника,
причем направляющая пластина выполнена с возможностью транспортировки жидкости, стекающей по внешним поверхностям соответствующих верхних труб теплообменника на нижние трубы теплообменника, находящиеся во взаимно-однозначном соответствии с верхними трубами теплообменника, даже когда происходит наклон в пределах заданного диапазона углов, установленного заранее, в плоскости, перпендикулярной осям труб теплообменника.

2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что нижние части углубленных частей направляющей пластины сформированы в лево-право симметричной форме.

3. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что направляющая пластина сформирована из изогнутой или гофрированной пластины.

4. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что направляющая пластина сформирована из любого листового материала, выбранного из сетчатого листа, решетки, сетки и листа типа жалюзи, в котором открыты небольшие отверстия с диаметром, меньшим, чем естественный диаметр капли жидкости, которая должна проливаться каплями.

5. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что направляющая пластина обеспечена заслонкой или рельефной структурой, содержащей гребень, по существу перпендикулярный линиям изгиба внутрь каждой из углубленных частей направляющей пластины, чтобы предотвращать движение проливаемой каплями жидкости по направляющей пластине вдоль линии изгиба внутрь углубленной части направляющей пластины.

6. Теплообменник по п. 3, отличающийся тем, что
сточные отверстия сформированы в правых и левых сторонах нижних частей каждой из углубленных частей посредством производства разрезов любой формы, выбираемой из полукруглой формы, U-образной формы, V-образной формы, блочной U-образной формы, формы гвоздя, формы гвоздя с кончиком с трещиной, обе концевые части которых расположены почти на центральной линии нижней части, и затем посредством производства изгиба внутрь в нижней части, в то же время вынуждая выступы, формируемые разрезами, выступать вниз из углубленной части, и
выступ наклонной поверхности слева от линии изгиба внутрь нижней части сконфигурирован таким образом, чтобы формировать
склон, непрерывно проходящий до области справа за линией изгиба внутрь, а выступ наклонной поверхности справа от линии изгиба внутрь сконфигурирован таким образом, чтобы формировать склон, непрерывно проходящий до области слева за линией изгиба внутрь.

7. Теплообменник по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что углубленные части направляющей пластины находятся в контакте с вершинами нижних труб теплообменника.

8. Абсорбционная холодильная система, отличающаяся тем, что она содержит теплообменник с падающей пленкой по любому из пп. 1-7.

9. Судно, отличающееся тем, что оно оборудовано теплообменником с падающей пленкой по любому из пп. 1-7 или абсорбционной холодильной системой по п. 8.

10. Морская конструкция, отличающаяся тем, что она оборудована теплообменником с падающей пленкой по любому из пп. 1-7 или абсорбционной холодильной системой по п. 8.

11. Подводная морская конструкция, отличающаяся тем, что она оборудована теплообменником с падающей пленкой по любому из пп. 1-7 или абсорбционной холодильной системой по п. 8.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аппаратурному оформлению тепломассообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, а именно к устройству пленочных тепломассобменных аппаратов, и может быть использовано в различных установках нефтеперерабатывающей промышленности, в частности, для переработки тяжелых нефтяных остатков, например мазута, а также химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплообменников. .

Изобретение относится к холодильной установке. .

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к вертикальным теплообменникам, и может быть использовано в микробиологической, химической и медицинской промышленности для отвода тепла в процессах биосинтеза в биореакторах.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к вертикальным пленочным теплообменным аппаратам, и может быть использовано в микробиологической, химической и медицинской отраслях промышленности для отвода тепла в процессах биосинтеза в биореакторах.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, более конкретно к теплообменным аппаратам с падающей пленкой жидкости, в которых осуществляются одновременно и массообменные процессы, например дистилляция, ректификация, выпаривание, абсорбция, конденсация, и может быть использовано в энергетике, химической и других отраслях промышленности, например в производстве карбамида.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к вертикальным пленочным теплообменникам, предназначенным для отвода тепла в процессах биосинтеза в биореакторах, и может быть использовано в микробиологической, химической и медицинской промышленности.

Изобретение относится к области конструкций и технологии изготовления аппаратов для передачи теплоты от среды с более высокой температурой к среде с более низкой температурой и может быть использовано в котлостроении при проектировании и изготовлении водогрейных и паровых котлов, экономайзеров, воздухоподогревателей, рекуператоров, регенераторов и др.
Наверх