CN100491887C - 配有热交换装置的设备 - Google Patents

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Abstract

一种配有热交换装置的设备(1)，其具有壳体(2)，在壳体(2)中容纳管束(3)，其在两侧具有用于主介质流(6)和辅助介质流(7)的入口和出口的连接装置(4、5)，其中，壳体(2)具有在管束(3)的纵向延伸的壁(8)，其中，壁(8)配置有装在其中或安装其上的管(9)，一部分供给到管束(3)的介质流经该管。

Description

配有热交换装置的设备
技术领域
本发明涉及一种配有热交换装置的设备，其具有壳体，该壳体内容纳管束，在两侧具有用于主介质流(primary medium stream)和辅助介质流(secondary medium stream)的入口和出口的连接装置，其中，壳体具有在管束的纵向延伸的壁。
背景技术
实际上，这种设备已为人知，其用于很多完成主介质流与辅助介质流之间热传递的场所。
例如，这种设备涉及进行放热或吸热反应的化学反应器。
例如，吸热反应所需的能量可提供主介质流，而反应本身发生在辅助介质流中。当然，主介质流和辅助介质流的功能也可以互相交换。
放热反应也可有利地发生在这种设备中，因为反应热随后可直接由除热介质流吸收。温度增高时，一些催化剂效用降低，乃至变得不稳定，因此，非常有效地能够直接去除放热反应产生的反应热。
从NL-A-298 579中已知包含有热交换器的这种设备。
主介质流和辅助介质流可为液体流、气体流或其混合物。
已知设备的问题是，实际上，其温度完全由辅助流确定的壳体与其温度由两种流确定的管束之间的温差必须不大于约50℃。较大的温差导致的膨胀差会增加管束、管板和壳体上的负荷，管束的管放置在管板上。即使管板较厚，管束和壳体仍承受这些增加的负荷，考虑到其加工制造，这种热交换器意义不大。
实际上，通过设备配置风箱来处理膨胀差而解决负荷问题。然而，风箱易碎，因而经常具有有限的机械寿命。
另一个解决方案是管束为U形的结构。然而，这有一个缺点，就是这种设备的热效率不佳，而且管束的内部机械清洁很困难或者不可能。
再有一个已知的解决方案是，设备配置所谓的浮动头或可活动端板。然而，这很复杂、昂贵且易于泄漏。
发明内容
本发明的目的是提供一种相对简单、价格低廉而且高效的设备，同时避免已知设备的缺点。
为此，根据本发明的设备，其特征在于，壁配置有装于其中或安装其上的管，一部分供给到管束的介质流经该管。这样提供一种在操作过程中达到该目的的很简单且有效的结构，壁基本上获得管束的温度。
依据本发明的设备的一个重要优点是，对于主介质流与辅助介质流之间的允许温差没有限制。
通过任选使用装在该壁内或安装在该壁上共同作用的加热装置，壁的温度可升高至管束的温度。
该设备优选应构造成使壁的管具有预定的直径和预定的相互距离，这样，在操作过程中，壁基本上获得管束的温度。
根据本发明设备的一个适当结构，其特征在于，在其端部，安装在壁内或壁上的管和管束的管放置在管板内，这些管板分别连接在用于主介质流的入口管连接器或出口管连接器上，并且壳体在所述端部具有分别用于辅助介质流的入口或出口。该结构具有更多的优点，由于采用比已知设备长度短的管束可实现所需要的有效热交换表面，故使管束的管长度能更加有效地利用。
刚刚提及的优点尤其是可通过这样配置设备得以实现，即用于辅助介质流的入口或出口分别配置如同壳体作为围绕管束的入口或出口导管，并且在该入口或出口导管的近似宽度上，在围绕管束的壁的相邻管之间，分别设置用于辅助介质流的入口或出口的开口。
附图说明
现在，通过配置作为热交换器的设备的典型实施例，并参考附图，在没有限制权利要求的条件下进一步阐述本发明。
附图中：
图1表示根据本发明的热交换器的剖面示意图，以及
图2表示根据本发明的热交换器的端部剖开立体示意图。
图中相同的附图标记表示相同的部件。
具体实施方式
首先参考图1，附图标记1表示根据本发明的热交换器。
所述热交换器1具有壳体2，在该壳体2中容纳管3。图中没有示出管束3的单个管。然而，对于本领域技术人员来说很清楚这种管束3是如何构造的，故不必在图中示出。
管束3具有带有用于主介质流6的入口的连接装置4的第一端部和带有用于所述主介质流6的出口的连接装置5的第二端部。辅助介质流7的入口和出口同样通过所述连接装置4和5产生，通常这出现在相对于主介质流6的逆流中。因此，在第二端部设置的连接装置5用作辅助介质流7的入口，而在第一端部设置的连接装置4则用作辅助介质流7的出口。
壳体2还具有在管束3的纵向延伸的壁8，根据本发明的该壁这样配置，即在操作过程中，该壁基本上获得管束3的温度。
为此，壁8优选配置有装在其中或安装其上的管9，供给到管束3的一部分介质流经该管9。这可以在图2所示的热交换器1的端部剖开立体图中清楚地看到。
在图2所示的壁8的结构中，管9装在所述壁8内。
有利地，壁8的管9配置有预定的直径和预定的相互距离，这样，在操作过程中，壁8基本上获得管束3的温度。显然，管9的直径及其到壁8的距离部分地由管束3的管的直径和流经所述管的介质的所述管造成的阻力确定。
图1示出壁8的管9以及管束3的管的端部放置在管板10、11上，图2中更是如此。所述管板设在热交换器1的两侧，分别连接在用于主介质流6的入口管连接器12或出口管连接器13上。
图1和2进一步示出，在所述入口管12和出口管13处，壳体2设有用于辅助介质流7的入口14和出口15。
用于辅助介质流7的入口14和出口15分别实现为如同壳体那样围绕管束3的入口导管或出口导管。
有利地，在所述入口和出口导管18、19的近似宽度上，在围绕管束3的壁8的相邻管之间，分别设有用于辅助介质流7的入口或出口的开口16、17。这在图2中清楚地示出。因此，辅助介质流7能够以已知的方式围绕管束3的管流动，这样使能通过管束3的管壁与流经管的主介质实现热交换接触。
正如已经说明的，本发明不限于配置作为热交换器的设备的上述典型实施例，例如还可用来作为用于吸热化学反应的反应器。
为了进行这种吸热化学反应，例如有可能在辅助介质流7可能流过的管束3的管周围空间内配置催化剂。因此，该辅助介质流7必须含有形成所需化学产物的反应混合物。吸热反应所需的反应热可从流经管束3的管的主介质流6中获得。这样配置的化学反应器的结构使对形成所需的化学产物能达到快速又高的转化比率，同时又满足反应混合物在反应器1中停留较短的时间。
还可以在管束3的管和/或壁8的管9内配置催化剂，并从环绕管束3流动的辅助介质流7中获得必须的反应热。因此，主介质流6携带用于形成所需化学产物的化学品混合物。
在放热化学反应中，最好能够立即去除产生的反应热。这可通过与吸热反应所使用的设备类似的方式实现。如果反应发生在主流中，辅助流则用于去除热量，如果反应发生在辅助流中，主流则用于去除热量。
此外应当注意，通常当设备1配置作为反应器时，其尺寸设定与用作热交换器时该设备的尺寸设定有很大差别。而且，如果设备用作化学反应器，则必采取另外的措施。例如，为了防止催化剂被洗掉，必须利用半透筛或金属网纱关闭引入催化剂的空间。然而，这些措施完全在本领域技术人员的能力范围内，因此不需要进一步说明。

Claims (6)

1.一种设备(1)，其具有壳体(2)，在壳体(2)中容纳管束(3)，该管束在两侧具有用于主介质流(6)和辅助介质流(7)的入口和出口的连接装置(4、5)，其中，壳体(2)包括在管束(3)的纵向上延伸的壁(8)，其特征在于，壁(8)实现为配设在其中或安装其上的管(9)，一部分供给到管束(3)的介质流经该管。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，壁(8)的管(9)具有预定的直径和预定的相互距离，这样，在操作过程中，壁(8)基本上获得管束(3)的温度。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，安装在壁(8)内或其上的管(9)和管束(3)的管在这些管的端部处放置在管板(10、11)上，所述管板分别连接在用于主介质流(6)的入口管连接器(12)和出口管连接器(13)上，并且壳体(2)在所述端部具有用于辅助介质流(7)的入口(14)或出口(15)。
4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，用于辅助介质流(7)的入口(14)或出口(15)分别实现为如同壳体(2)那样围绕管束(3)的入口或出口导管(18、19)，并且在该入口或出口导管(18、19)的宽度上，在围绕管束(3)的壁(8)的相邻管之间，分别设置用于辅助介质流(7)的入口或出口的开口(16、17)。
5.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，该设备配置作为化学反应器。
6.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，该设备配置作为热交换器。
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