Тепло-массообменный элемент
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
< 641268 (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22} Заявлено 16,02,76 (21) 2323697/18-25 (5!) M. Кл.
F 28 F 13/18
l с присоединением заявки №
Государстееиньв комитет
СССР пе делам изабретеиий и открытий (23) Приоритет
Опублиновано05.01.79.Бюллетень ¹ 1
Дата опубликования описания 06 01 79 (5З) УЙК 536.2 (088.8) . А. Штутман (72) Автори изобретения
О. Б. Иоффе, P. Н. Симаков, В. М. Повопвик (7 I) Заявитель (54) ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Изобретение относится к теплообменной аппаратуре, применяемой в химической, нефтехимической, энергетической, холодильной и других областях промышленности, в которых используются процессы парцнальной конденсации с последующей сепарацией газожидкостного потока. Например„устройство может быть использовано в узле межступенчатого охлаждения пирогаза пирогазового компрессора и в блоке очистки водорода or метана установок получения этилена и пропилена.
Известны тепло-массообменные элементы, используемые в конденсаторах, выполненные в виде труб или пластин. Конденсат, образующийся на указанных элементах, в зависимости от конструкции аппарата, либо частично стекает под действием гравитационных сил в его нижнюю часть, либо уносится из аппарата потоком несконденсировавшегося газа в сепарирующее устройство, где проис. ходит сепарация газо-жидкостного потока.
Ввиду того, что пленка конденсата, образующаяся на указанных элементах, создает значительное термическое сопротивление, эффективность указанных устройств недостаточно высока. Кроме того, они требуют установки после себя сепараторов для удаления капельной влаги. срываемой с элементов потоком газа.
С целью интенсификации процесса конденсации предложены различные устройства для уменьшения толщины и удаления пленки с поверхности теплообмена, например, использование различного рода насадок, соприкасающихся с теплообменной поверхностью j l I.
Все эти теплообменные элементы эффективно уменьшают среднюю толщину пленки конденсата только на начальных участках поверхности, а затем происходит залив интенсифицнрующих устройств конденсатом и коэффи циенты теплоотдачи резко падают.
Кроме того, на этих теплообменных элементах не решается задача полного отделения жидкости от газового потока и дальнейшего испарения ее, что приводит к необ- ходимости установки сепарационных устz0 poHcT8 H испарителей.
Ближайшим техническим решением является тепло-массообменный элемент, состоящий из теплообменной трубы произвольного сечения, имеющей непрерыаное по длине капиллярно-пористое покрытие (2).
64
Внутренняя и наружные перегородки препятствуют смешиванию перерабатываемого газового потока и испаренного конденсата с одной стороны трубы и хладагента и теплоносителя с другой стороны. Теплоизоляция
4 и 6 ограничивает переток тепла иэ зоны обогрева в зону охлаждения. Теплоотдача в указанных зонах повышается эа счет установки ребер.
Устройство позволяет проводить процесс конденсации при постоянном удалении пленки конденсата с охлаждаемой поверхности, что значительно интенсифицирует теплообмен при конденсации. Осуществление процесса испарения жидкости в капиллярнопористой структуре позволяет проводить его достаточно эффективно при весьма малых температурных напорах..
Конструкция работоспособна прй любой ориентации в пространстве, так как капиллярные силы намного превосходят силы тяжести.
Применение тепло- массообменны х элементов в аппаратах позволит интенсифицировать процессы тепло-массообмена при парциальной ионденсации, а, следовательно, уменьшить металлоемкость конденсаторов на 30 — 40 /р. Кроме того, применение указанных элементов позволит отказаться от металлоемких сепараторов и транспортных коммуникаций от конденсатора к сепаратору.
Отказ от сепараторов приводит к уменьшению потерь давления газового потока, а, следовательно, к уменьшению энергозатрат на создание дополнительного перепада давления.
Конструкция позволяет проводить процесс при меньших, чем у существующих конструкций перепадах температур, следовательно, проводить процесс конденсации на более высоких изотермах, что позволит избе1268 жать изменения энергозатрат на получение холода, а для обогрева испарительной части устройства испольэовать тепло более низкого потенциала. В то же время уменьшение не5 дорекуперации при теплообмене позволит использовать меньшее количество дорогостоящего низкотемпературного холода.
Формцла изобретения
1. Тепло-массообменный элемент, состоящий из теплообмеиной трубы произвольного сечения, имеющей непрерывное по длине трубы капиллярно-пористое покрытие, отличают щийся тем, что, с целью интенсификации процесса конденсации при одновременном полном отделении на этом же элементе конденсата от перерабатываемого газового потока, элемент снабжен внутренней и наружной непроницаемыми перегородками, плотно прилетающими к внутренней и наружной поверхности теплообменной трубы, установленными перпендикулярно ее оси и делящими тепло-массообменный элемент иа обогреваемую и охлаждаемую части. г 2. Элемент по и, I, отличающийся тем, что внутренняя и наружная непроницаемые перегородки смещены друг относительно друга на расстояние, равное толщине внутренней перегородки.
3. Тепло-массообменный элемент по я. 1, отличаинцийся тем, что внутренняя и наруж. ная непроницаемые перегородки расположены в одной плоскости.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
I. Патент США № 3837396, кл. F 28 В 9/08, 1973, 2. Патент Франции ¹ 2076034, кл. F 28 F I/00, 1971.
Фспа иВыийсю
