Вертикальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат с конденсацией паров в межтрубном пространстве



Вертикальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат с конденсацией паров в межтрубном пространстве
Вертикальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат с конденсацией паров в межтрубном пространстве

 


Владельцы патента RU 2594449:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в которых осуществляется конденсация паров в межтрубном пространстве, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Предложен вертикальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат с конденсацией паров в межтрубном пространстве, на кожухе которого имеются штуцера для ввода пара и вывода конденсата, отличающийся тем, что штуцер ввода пара расположен в средней части кожуха. Техническим результатом является повышение эффективности теплообмена в теплообменных аппаратах, работающих с конденсацией пара в межтрубном пространстве, экономия энергетических ресурсов, а также повышение надежности теплообменных аппаратов. При подаче перегретого пара в среднюю часть аппарата исключается возможность образования зоны охлаждения паров с сухой поверхностью теплообменных труб, так как конденсат, образующийся в верхней части аппарата, при стекании смачивает теплообменные трубы по всей длине. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в которых осуществляется конденсация паров в межтрубном пространстве, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известны кожухотрубчатые теплообменные аппараты, в которых имеется пучок теплообменных труб, расположенный в кожухе. Теплообменные трубы закреплены в трубных решетках. Аппараты снабжены камерами, в которых имеются штуцера для ввода и вывода теплоносителя в трубное пространство, а на кожухе имеются штуцера для ввода и вывода теплоносителя в межтрубное пространство. Аппараты могут быть вертикальными и горизонтальными. Конструкции кожухотрубчатых аппаратов стандартизированы. Конденсация паров в межтрубном пространстве может осуществляться в кожухотрубчатых испарителях и кожухотрубчатых конденсаторах различных конструкций. (Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского. 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. - 496 с.).

Наиболее близким аналогом (прототипом) является вертикальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат, на кожухе которого имеются штуцера для ввода пара и вывода конденсата. (Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского. 2-е изд., перераб. и дополн. М: Химия, 1991. - 496 с.).

В стандартных аппаратах штуцер ввода пара расположен в верхней части кожуха, а штуцер вывода конденсата - в нижней. Верхнее расположение штуцера ввода пара оправдано «традицией», при которой теплоноситель подают в одном конце аппарата, а выводят в другом конце, и это может быть полезно, например, для промывки межтрубного пространства. При конденсации паров часто возникает следующая проблема. Пар может поступать в теплообменный аппарат перегретым. Такая ситуация характерна, например, для кипятильников ректификационных колонн. Водяной пар в заводской сети имеет определенное давление и температуру. Регулятор расхода пара ограничивает подачу пара, происходит снижение его давления, и пар становится перегретым. В качестве другого примера можно привести конденсатор аммиачно-холодильной установки. Перед подачей в конденсатор повышают давление аммиака с помощью компрессора. После компрессора получается перегретый пар аммиака. При конденсации перегретого пара пар сначала охлаждается до температуры начала конденсации, а затем конденсируется на стенке теплообменных труб и на стенке теплообменных труб образуется пленка жидкости. Коэффициент теплоотдачи от перегретого пара к сухой стенке теплообменной трубы очень низкий, он в несколько сотен раз ниже, чем коэффициент теплоотдачи от перегретого пара к пленке жидкости и коэффициент теплоотдачи от насыщенного пара к пленке жидкости. В верхней части труб вертикального теплообменника может образоваться зона, в которой происходит только охлаждение пара без его конденсации, и теплообменные трубы в этой зоне остаются сухими. Наличие зоны с очень низким коэффициентом теплопередачи снижает эффективность теплообмена. Этот эффект известен, и иногда для повышения эффективности теплообмена в поток пара с помощью насоса впрыскивают конденсат. Вследствие испарения конденсата пар становится насыщенным, и эффективность теплообмена возрастает. Однако использование впрыска конденсата вызывает дополнительные расходы, снижает надежность системы подачи пара в теплообменник и используется редко. Низкая эффективность теплообмена приводит к необходимости использовать большую разность температур и пар с более высоким давлением. Более высокая температура конденсации снижает эффективность использования тепла. Большая разность температур и высокое давление увеличивают напряжения, возникающие в элементах конструкции теплообменного аппарата, и снижают его надежность. В зоне охлаждения пара температура кожуха может подняться выше температуры начала конденсации, а средняя температура стенки труб, вследствие низкого коэффициента теплоотдачи от пара к стенкам труб близка к температуре в трубном пространстве и существенно ниже, чем температура труб в других частях аппарата. Вследствие этого возникают дополнительные температурные напряжения. Во многих случаях, вследствие низкой эффективности теплообмена, используют теплообменные аппараты с большим запасом поверхности теплообмена.

Задачей изобретения является повышение эффективности теплообмена в теплообменных аппаратах, работающих с конденсацией пара в межтрубном пространстве, экономия энергетических ресурсов, а также повышение надежности теплообменных аппаратов.

Технический результат достигается тем, что в известном вертикальном кожухотрубчатом теплообменном аппарате с конденсацией паров в межтрубном пространстве, на кожухе которого имеются штуцера для ввода пара и вывода конденсата, согласно изобретению штуцер ввода пара расположен в средней части кожуха.

То, что в вертикальном кожухотрубчатом теплообменном аппарате штуцер ввода пара расположен в средней части кожуха, приводит к следующему. При подаче перегретого пара зона охлаждения пара располагается в средней по высоте части межтрубного пространства аппарата. В вертикальном аппарате в верхней части теплообменных труб происходит конденсация пара, и пленка жидкости стекает по поверхности труб. Таким образом, в зоне охлаждения пара теплообменные трубы являются смоченными, и охлаждение пара идет с высоким коэффициентом теплопередачи. Исчезает возможность появления зоны с сухими трубами и очень низким коэффициентом теплопередачи. Таким образом обеспечивается повышение эффективности теплообмена в теплообменных аппаратах, работающих с конденсацией пара в межтрубном пространстве. Повышение эффективности теплообмена позволяет снизить среднюю разность температур теплоносителей, то есть снизить давление пара и температуру начала конденсации. Снижение температуры конденсации позволяет получить дополнительное количество тепла и обеспечивает экономию энергетических ресурсов. Снижение средней разности температур теплоносителей и давления пара в межтрубном пространстве снижает напряжения, возникающие в элементах конструкции теплообменного аппарата, и повышает его надежность.

На фигуре изображен вертикальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат с конденсацией паров в межтрубном пространстве.

Вертикальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат содержит кожух 1 с трубным пучком, верхнюю камеру 2 и нижнюю камеру 3. На кожухе 1 имеются штуцер 4 для ввода пара и штуцер 5 для вывода конденсата. Штуцер 4 ввода пара расположен в средней части кожуха 1. Пар через штуцер 4 поступает в среднюю часть кожуха 1 в межтрубное пространство. Если пар перегретый, то он охлаждается в средней части кожуха 1 до температуры начала конденсации, то есть становится насыщенным. В верхней части кожуха 1 насыщенный пар конденсируется на поверхности теплообменных труб, и конденсат стекает в виде пленки по поверхности теплообменных труб. Таким образом, вся поверхность теплообменных труб является смоченной. В средней части кожуха 1 перегретый пар непосредственно контактирует с конденсатом, и охлаждение перегретого пара происходит с высоким коэффициентом теплопередачи. Отсутствие зоны с сухими трубами увеличивает общий коэффициент теплопередачи, снижается средняя разность температур теплоносителей, а следовательно, температура и давление пара в межтрубном пространстве. Снижение конечной температуры конденсата позволяет получить дополнительное количество тепла. Снижение разности температур теплоносителей и давления в межтрубном пространстве обеспечивает повышение надежности аппарата. Повышение эффективности теплообмена позволяет использовать аппараты меньшего размера, а также отказаться от использования систем с впрыском конденсата в поток перегретого пара.

Вертикальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат с конденсацией паров в межтрубном пространстве, на кожухе которого имеются штуцера для ввода пара и вывода конденсата, отличающийся тем, что штуцер ввода пара расположен в средней части кожуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к охладителю (1) отработавших газов, содержащему наружный корпус (2) и расположенную в нем вставку (3) теплообменника, которая во внутреннем корпусе (4) содержит обтекаемые отработавшими газами в поперечном направлении трубы (5), через которые протекает охлаждающее средство первого циркуляционного контура (11) охлаждения.

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для утилизации тепла. Проточный кожухотрубный теплообменник для жидких и газообразных сред цилиндрической формы с соосными патрубками по торцам для входа и выхода основной нагревающей или охлаждаемой среды, с однорядным расположением профильных труб вдоль боковой цилиндрической поверхности, с вводом и выводом нагреваемой или охлаждающей среды через отверстия по кольцевым окружностям торцов между боковой стенкой теплообменника и патрубком, являющимися элементами трубной доски, при этом теплообменные трубы по основной длине имеют сечение клиновидной формы, обращенные острыми углами к центральной оси, тем самым равномерно заполняя теплообменник, и к местам ввода и вывода нагреваемой или охлаждающей среды сечение труб уменьшается до возможности их присоединения к отверстиям в кольцевых торцах теплообменника.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов, основу которых составляют гладкие трубчатые поверхности.

Теплообменник, в частности, для использования в контактной группе установки по производству серной кислоты, содержит камеру (2), в которой пучок (12) трубок расположен по круговому кольцу, причем между пучком (12) трубок и окружающим его корпусом (13) камеры образовано газовое пространство (15), отверстие (6) для подачи газа, выполненное в корпусе (13) камеры и предназначенное для введения газа, по существу, в радиальном направлении относительно пучка (12) трубок, и газовыпускное отверстие, примыкающее к внутреннему пространству (16), окруженному пучком (12) трубок, по существу, в осевом направлении.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для установки труб в теплообменных аппаратах. Подогреватель воздуха топочным газом и способ установки воздушных труб для подогревателя воздуха топочным газом, в котором комплект воздушных труб соединен с указанным подогревателем воздуха, при этом способ заключается в обрезке воздушной трубы, присоединенной к подогревателю, и в отделении указанной части воздушной трубы, которая подлежит удалению из подогревателя воздуха для замены; далее указанный способ заключается в установке отдельной новой воздушной трубы взамен удаленной части воздушной трубы и в плотном присоединении указанной новой воздушной трубы к оставшейся части в качестве ее продолжения.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в устройствах для осуществления взаимодействия двух теплоносителей без их непосредственного контакта, в частности в парогенераторах.

Изобретение относится к одноходовым кожухотрубчатым теплообменным аппаратам и может быть использовано в химической, нефтегазовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к теплоэнергетической, химической и нефтехимической промышленности и предназначено для использования в многотоннажных промышленных установках.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении трубчатых теплообменников. Трубчатый теплообменник для теплообмена между двумя текучими средами содержит корпус (2), внутри которого между входной и выходной камерами (5, 6) проходит одна или несколько труб (8) для первой текучей среды.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть применено в кожухотрубных теплообменниках. В кожухотрубном теплообменнике, содержащем соединенные между собой идентичные секции, каждая из которых содержит размещенный в кожухе пучок труб, закрепленных с противоположных торцов в трубных решетках, и коллекторные камеры трубной и межтрубной сред с перегородками, образующими пространственные соединения между секциями и задающими направления течения сред в них, коллекторные камеры трубной и межтрубной сред содержат участки, в которых перегородки установлены после каждых двух или более входов сред в секции, образуя последовательно соединенные группы, соответственно, двух и более секций с параллельным движением сред в каждой группе, при этом в коллекторной камере трубной среды может быть установлена дополнительная перегородка перед входами среды в секции одной из групп с параллельным движением среды.
Наверх