Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для теплообмена жидких сред (вода-вода) в технологических процессах любой отрасли народного хозяйства, преимущественно нефтеперерабатывающей, нефтехимической или смежных с ними областях. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник содержит корпус с трубными решетками и трубным пучком, связанным с коллекторной камерой, в которой с образованием полости установлена кольцевая обечайка, причем кольцевая обечайка выполнена перфорированной и расположена между трубной решеткой и дополнительно смонтированной сепарационно-разделительной решеткой, на которой размещена снабженная турбулизирующими направляющими и отбойным днищем конусная обечайка, образующая со стенками коллекторной камеры полость. Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности теплообменника. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для теплообмена жидких сред (вода-вода) в технологических процессах любой отрасли народного хозяйства, преимущественно нефтеперерабатывающей, нефтехимической или смежных с ними областях.

Из уровня техники известен вертикальный теплообменник, содержащий внешнюю трубу с подводящими и отводящими патрубками греющей среды и вставленную в нее внутреннюю трубу с подводящим и отводящим патрубками нагреваемой среды, в межтрубном пространстве внешней трубы установлены вставки, ступенчато расположенные по длине внешней трубы с образованием ходов в межтрубном пространстве и введенные во внутреннюю трубу с перекрытием не менее половины ее сечения, при этом вставки выполнены в виде тепловых труб (патент №2563946 на изобретение «Теплообменник», дата подачи 05.11.2014 г., опубликовано 27.09.2015 г.).

Кроме того, известен кожухотрубный теплообменник, содержащий размещенные в кожухе трубные доски с теплообменными трубами, поперечные решетки в межтрубном пространстве с секторными вырезами и поочередно контактирующие с противоположными кромками последних продольные перегородки, при этом секторные вырезы решеток расположены друг против друга, а перегородки выполнены винтообразной формы (АС №1456741 на изобретение «Кожухотрубный теплообменник», дата подачи 15.05.1987 г., опубликовано 07.02.1989 г.).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому к защите устройству является теплообменник, содержащий корпус с трубным пучком, подключенным к коллекторной камере, в которой установлена успокоительная обечайка, образующая со стенками камеры кольцевую полость, причем днище кольцевой полости выполнено в виде винтовой поверхности и имеет в нижней части сливное отверстие с запорным органом (АС №1054656 на изобретение «Вертикальный пленочный теплообменник», дата подачи 11.06.1983 г., опубликовано 15.11.1983 г.).

Недостатки известных решений обусловлены незначительной эксплуатационной надежностью и, соответственно, коротким сроком службы из-за быстрого износа конструктивных элементов, подвергающихся постоянному разрушающему воздействию абразивной охлаждаемой жидкости, поступающей в устройство под давлением и неравномерно распределяемой по площади.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение эксплуатационной надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что вертикальный кожухотрубчатый теплообменник, включающий корпус с трубными решетками и трубным пучком, связанным с коллекторной камерой, в которой с образованием полости установлена кольцевая обечайка, согласно изобретению кольцевая обечайка выполнена перфорированной и расположена между трубной решеткой и дополнительно смонтированной сепарационно-разделительной решеткой, на которой размещена снабженная турбулизирующими направляющими и отбойным днищем конусная обечайка, образующая со стенками коллекторной камеры полость.

Предлагаемый к защите теплообменник поясняется чертежами, где

фиг. 1 - общий вид вертикального кожухотрубчатого теплообменника в разрезе;

фиг. 2 - 3D-проекция коллекторной камеры в разрезе;

фиг. 3 - схема расположения турбулизирующих направляющих.

Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник состоит из корпуса 1, в котором размещены трубы 2, образующие трубный пучок и закрепленные в трубных решетках, например 3 (верхняя), 4 (нижняя). Трубы пропущены через поперечные перегородки 5, установленные в межтрубном пространстве. Подвод и отвод охлаждающей жидкости осуществляется соответственно через штуцера 6 и 7.

К трубной решетке 3 присоединена коллекторная камера 8, условно разделенная на конусообразную (верхнюю) и кольцевую (нижнюю) части. Камера 8 оснащена штуцером 9, предназначенным для осевого подвода эрозионно-активной охлаждаемой жидкости, и отбойным устройством с элементами сепарации, которое включает отбойное металлическое днище 10, присоединенное к верхнему торцу конусообразной обечайки 11 и изготовленное, например, из углеродистой стали, при этом на поверхность днища нанесена наплавка 12, выполненная в виде полос или сплошного покрытия из износостойкого материала, в частности, марганцовистой стали. Днище может быть выполнено съемным или жестко закрепленным на отбойной конусообразной обечайке 11. Форма днища может быть криволинейной, например сферической, конусной и т.п. или плоской. Обечайка 11 с турбулизирующими направляющими 13 фиксируется на сепарационно-распределительной решетке 14, по всей площади которой выполнены равномерно расположенные сквозные отверстия. Направляющие 13 установлены наклонно с интервалом на внешней поверхности обечайки 11 и выполнены, например, в виде спиралевидных полос. Обечайка 11 размещена на сепарационно-распределительной решетке 14 с образованием отбойной полости со стенками верхней конусообразной части камеры 8. Между трубной и сепарационно-распределительной решетками с образованием успокоительной полости размещена кольцевая перфорированная обечайка 15, диаметр которой соразмерен диаметру трубного пучка. Коллекторная камера 8 оборудована дренажным (сливным) отверстием 16, оснащенным запорной арматурой 17, в качестве которой может быть применен, например, шибер.

Кроме того, корпус 1 снабжен штуцером 18, предназначенным для отвода эрозионно-активной жидкости.

Осуществление изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Для наибольшей эффективности работы теплообменника схема движения охлаждаемой и охлаждающей жидкостей организована в противоточном направлении.

Осуществляют осевую подачу охлаждаемой жидкости в коллекторную камеру 8 через штуцер 9, при этом жидкость попадает на отбойное днище 10 и отбрасывается от него, после чего, закручиваясь на турбулизирующих направляющих 13, по касательной движется по стенкам конусной обечайки 11. Происходит разбивание поступающего потока жидкости, его равномерное распределение и направление на периферию, что позволяет уменьшить негативное воздействие гидратной пульпы на конструктивные элементы. Турбулизация потока способствует отделению включений, содержащихся в охлаждаемой жидкости, что также снижает ее отрицательное влияние на устройство и его элементы. При этом шлам крупной фракции осаждается в полости между стенками камеры 8 и перфорированной кольцевой обечайкой 15. Шлам мелкой фракции отделяется от охлаждаемой жидкости при ее прохождении через перфорированную обечайку 15 и сепарационно-распределительную решетку 14, а охлаждаемая жидкость поступает в теплообменные трубы 2, движется вниз и отводится через штуцер 18.

Охлаждающая жидкость через штуцер 6 поступает в межтрубное пространство, движется снизу вверх между поперечными перегородками 5 и отводится через штуцер 7.

По мере накопления включений, содержащихся в охлаждающей жидкости и откладывающихся в кольцевой полости между перфорированной обечайкой 15 и стенками камеры 8, открывается запорный орган (шибер) 17 и шлам вымывается из теплообменника через сливное отверстие 16, после чего запорный орган закрывается.

Сепарация охлаждаемой среды - гидратной пульпы от включений, уменьшение напора потока, а также его равномерное распределение значительно снижают эрозийные процессы внутри устройства, в частности в местах крепления труб и трубных решеток, что приводит к повышению эксплуатационной надежности и, как следствие, увеличению срока службы.

1. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник, включающий корпус с трубными решетками и трубным пучком, связанным с коллекторной камерой, в которой с образованием полости установлена кольцевая обечайка, отличающийся тем, что кольцевая обечайка выполнена перфорированной и расположена между трубной решеткой и дополнительно смонтированной сепарационно-разделительной решеткой, на которой размещена снабженная турбулизирующими направляющими и отбойным днищем конусная обечайка, образующая со стенками коллекторной камеры полость.

2. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что на отбойном днище выполнена наплавка.

3. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 2, отличающийся тем, что наплавка выполнена из износостойкого материала.

4. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 3, отличающийся тем, что в качестве износостойкого материала используют, например, марганцовистую сталь.

5. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что стенки коллекторной камеры, образующие полость с конусной обечайкой, выполнены конусными.

6. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что диаметр кольцевой перфорированной обечайки равен диаметру трубного пучка.

7. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что отбойное днище имеет криволинейную форму.

8. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что отбойное днище выполнено плоским.

9. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что турбулизирующие направляющие выполнены в виде спиралевидных полос.

10. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 2, отличающийся тем, что наплавка выполнена сплошной.

11. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник по п. 2, отличающийся тем, что наплавка выполнена в виде полос.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к конденсационному теплообменнику с фальштрубками, в котором множество конденсационно-теплообменных трубок, соединённых через водяные рубашки, служат для рекуперации скрытой теплоты циркулирующей воды, а фальштрубки, введённые между конденсационно-теплообменными трубками сквозь водяные рубашки, обеспечивают равномерность распределения давления, действующего на водяные рубашки, и потока циркулирующей воды.

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

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 нефтехимической промышленности и теплоэнергетики. Кожухотрубный теплообменник содержит корпус с встроенной в него поверхностью теплообмена в виде прямотрубного пучка с подвижной нижней трубной решеткой с коллектором, патрубки для ввода и вывода газожидкостных теплоносителей, расположенные на корпусе. Прямотрубный пучок содержит центральную трубу, имеющую наружную кольцевую полость, замкнутую внизу. Верхняя часть труб прямотрубного пучка на стороне конденсации ограничена перегородкой-фартуком с патрубком для вывода несконденсированного газа за пределы корпуса аппарата. Технический результат - повышение надежности работы теплообменника. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к теплообменным устройствам, применяемым в химической и других отраслях промышленности, и предназначено для охлаждения жидких сред. В теплообменном аппарате, содержащем корпус, впускные и выпускные патрубки охлаждающей и охлаждаемой среды, размещенный внутри корпуса набор труб, на поверхности корпуса установлены держатели, к которым присоединены пластины оребрения с возможностью поворота относительно поверхности корпуса на угол от 0 до 90 градусов, причем при угле наклона 0 градусов между корпусом и пластинами оребрения имеются полости, а для фиксирования пластин оребрения в промежуточных положениях на держателях установлены фиксаторы. Технический результат – возможность регулирования теплоотдачи от корпуса и пластин оребрения. 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Теплообменный змеевик сухого теплообменника с множеством прямых внутренних трубок, соединенных множеством обратных колен. Обратные колена расположены снаружи потока воздуха, проходящего вокруг змеевика. Внутренние трубки расположены внутри соответствующих наружных или «защитных» трубок. Наружные трубки не содержат и не соединены с обратными коленами, но концы наружных трубок расположены снаружи пути потока воздуха. Утечки во внутренних трубках улавливаются наружными трубками, и просачивающаяся жидкость будет течь в пространстве между внутренними и наружными трубками, вытекать из конца наружной трубки, чтобы быть уловленной в каплесборнике на днище кожуха змеевика. Утечки, возникающие в обратных коленах, будут также улавливаться в каплесборнике. Также представлены теплообменник и система охлаждения трансформатора, содержащие теплообменный змеевик. Изобретение позволяет избежать разделения коллекторов теплообменного змеевика на камеры, а также позволяет обеспечить большую гибкость конструкции контура змеевика. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов и жидкостей в различных отраслях народного хозяйства. В самоочищающемся кожухотрубном теплообменнике, содержащем кожух, в котором размещен пучок труб, соединенных с трубными решетками, и патрубки ввода и вывода трубной среды, турбулизаторы, размещенные внутри каждой трубы соосно по всей ее длине и представляющие собой металлический прут или проволоку, к которым по всей длине на расстоянии Δ друг от друга прикреплены турбулизирующие элементы, турбулизирующие элементы выполнены в виде лепестков в форме пропеллера или скрутки проволоки, при этом концы прутьев или проволоки прикреплены к опорным стержням, вставленным в пазы между буртиками, прикрепленными к наружной поверхности трубных решеток. Технический результат - интенсификация процесса теплопередачи и снижение скорости образования накипи. 5 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в вентиляционных системах. В теплообменнике (10) воздух-воздух для вентиляционных систем, содержащем пучок (30) прямых, параллельно расположенных труб (32), расположенный в цилиндрическом корпусе (12), и вентилятор (14), расположенный на конце цилиндрического корпуса (12), причем этот вентилятор (14) включает в себя внутреннее кольцо (18) и наружное кольцо (20), транспортирующие потоки теплоносителя во встречном направлении, при этом пространства наружного кольца (20) и внутреннего кольца (18) отделены друг от друга цилиндрической стенкой (22), концевые части (34) труб (32) плотно прилегают друг к другу, на обращенной к вентилятору (14) стороне заключены в кольцевой конец (42) цилиндрической стенки (22), а на противоположной стороне - в конец (44) цилиндрического патрубка (46), и которые между своими концевыми частями (34) сходят на конус к средним участкам (36), между которыми внутри пучка (30) имеются промежутки (40), при этом внутренняя стенка (24) корпуса (12) в области средних участков (36) снабжена изолирующей вставкой (50) в форме втулки или оболочки, которая облицовывает и сужает внутренний диаметр корпуса (12). 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к кожухотрубному противоточному теплообменнику для нагрева паров сырья в процессах дегидрирования парафиновых углеводородов Сз-С5 теплом контактного газа, выходящего из реактора дегидрирования, содержащему вертикальный цилиндрический кожух (1), пучок теплообменных труб (2) с верхней (4) и нижней (3) трубными решетками, патрубок (5) и раздающую камеру (6) для ввода контактного газа в верхнюю часть трубного пространства (2) теплообменника (11), собирающую камеру (7) и патрубок (8) для вывода охлажденного контактного газа из нижней части трубного пространства, а также патрубки (9) для ввода паров сырья в межтрубное пространство теплообменника (11), разделенное на секции поперечными горизонтальными перегородками сегментного типа (13), и вывода (10) из него нагретых паров сырья. Теплообменник характеризуется также тем, что теплообменник (11) содержит штуцера (12) для подачи в теплообменник (11) части подаваемого сырья в жидком виде в межтрубное пространство пучка теплообменных труб (2) и/или в межтрубное пространство пучка теплообменных труб (2), разделенных на сектора (17), которые ограничены верхними (4) и нижними (3) трубными решетками и вертикальными каналами (18) между секторами (17). Предложен также вариант кожухотрубного теплообменника для охлаждения контактного газа. Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение производительности установок дегидрирования углеводородов С3-С5 и уменьшение затрат в производстве. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил., 8 пр., 2 табл.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах с поперечными перегородками в межтрубных полостях. Изобретение заключается в том, что в теплообменном аппарате, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей трубной и межтрубной полостей и расположенный в нем пучок труб с по крайней мере одной имеющей свободные проходы в заданных местах для перетока среды межтрубной полости поперечной перегородкой, цилиндрическая поверхность которой снабжена дугообразным упругим уплотнительным элементом, охватывающим эту поверхность и входящим в контакт с внутренней поверхностью корпуса, упругий уплотнительный элемент выполнен из сетчатого материала, а свободный объем под дугообразным элементом заполнен эластичным материалом. Технический результат – повышение надежности. 3 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для теплообмена жидких сред в технологических процессах любой отрасли народного хозяйства, преимущественно нефтеперерабатывающей, нефтехимической или смежных с ними областях. Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник содержит корпус с трубными решетками и трубным пучком, связанным с коллекторной камерой, в которой с образованием полости установлена кольцевая обечайка, причем кольцевая обечайка выполнена перфорированной и расположена между трубной решеткой и дополнительно смонтированной сепарационно-разделительной решеткой, на которой размещена снабженная турбулизирующими направляющими и отбойным днищем конусная обечайка, образующая со стенками коллекторной камеры полость. Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности теплообменника. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх