CS221109B1

CS221109B1 - Separation heat exchanger

Info

Publication number: CS221109B1
Application number: CS655581A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Sebor; Jaroslav Zelinka
Original assignee: Vaclav Sebor; Jaroslav Zelinka
Priority date: 1981-09-07
Filing date: 1981-09-07
Publication date: 1983-04-29

Description

Vynález se týká separačního výměníku tepla, určeného· pro chlazení plynů nebo/a par libovolným chladivém a separaci mlhy, u kterého se řeší vzájemná poloha separačního prvku a jednotlivých částí chladicí vestavby a provedení separačního prvku.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a separation heat exchanger for cooling gases and / or vapors by any refrigerant and for mist separation, in which the relative position of the separation element and the individual parts of the cooling installation and the design of the separation element are addressed.

Je znám separační výměník tepla, u kterého je separační prvek tvořen svazkem prostorových mříží a je umístěn v uzavřené nádobě pod chladicí vestavbou. Tento typ separačního· prvku je schopen zachytit pouze kapky o velikosti nad 50 a jeho poloha nepříznivě Ovlivňuje proudění chladicí vestavbou. Z těchto důvodů má známý separační výměník tepla nízkou účinnost tepelnou i separační.A separation heat exchanger is known in which the separation element consists of a bundle of spatial grilles and is located in a closed vessel under the cooling installation. This type of separation element is only capable of trapping droplets over 50 and its position adversely affects the flow through the cooling device. For this reason, the known separation heat exchanger has low thermal and separation efficiency.

Uvedené nevýhody známého separačního výměníku tepla jsou odstraněny separačním výměníkem tepla podle vynálezu, který sestává z uzavřené nádoby, separačního prvku a chladicího· svazku s rozváděčem, převáděčem a sběračem, jehož podstata spočívá v tom, že separační prvek je proveden v podobě svislé propustné vrstvy, která obaluje celý vnější obvod chladicího· svazku. Společně s chladicím svazkem, rozváděčem, převáděčem a sběračem tvoří vestavbu, která má tvar svislého válce nebo hranolu, jehož jednu základnu tvoří rozváděč společně sie sběračem a druhou základnu tvoří převáděč. Obě základní vestavby jsou navzájem spojeny chladicím svazkem tak, že jedna část trubek chladicího svazku spojuje rozváděč s převáděčem a druhá část trubek chladicího svazku spojuje převáděč se sběračem. V ose vestavby ie proveden centrální kanál, který prochází jednou základnou vestavby a chladicím svazkem, kde jeho stěnu tvoří vnitrní řada trubek. Vestavba je umístěna v uzavřené nádobě tak, že mezi jejím vnějším svislým povrchem nebo jeho částí a stěnou nádoby vzniká obvodový kanál, který může na horní straně s výhodou ústit do horního prostoru, vytvořeného nad horní základnou. Pod dolní základnou může být s výhodou vytvořen dolní prostor. Vstup plynu je zaveden přímo nebo prostřednictvím dolního prostoru do centrálního kanálu. Výstup plynu je proveden v horní části nádoby, s výhodou z horního prostoru nebo· z výstupního· prostoru, vytvořeného rozšířením horní části obvodového· kanálu. Vstup chladivá ústí do rozváděče a výstup chladivá je proveden ze sběrače. Výpust kondenzátu je v dolní části nádoby.The above-mentioned disadvantages of the known heat exchanger exchanger are eliminated by the heat exchanger according to the invention, which consists of a closed vessel, a separating element and a cooling bundle with a distributor, a transducer and a collector, characterized in that the separating element is a vertical permeable layer. which encloses the entire outer circumference of the cooling beam. Together with the coolant bundle, the distributor, the converter and the pantograph, it forms an installation having the shape of a vertical cylinder or prism, one base of which is the distributor together with the collector and the other base of the converter. The two basic assemblies are connected to each other by a cooling bundle so that one part of the cooling bundle tubes connects the distributor to the converter and the other part of the cooling bundle tubes connects the converter to the collector. In the axis of the installation, a central channel is provided, which passes through one base of the installation and a cooling bundle, the wall of which is formed by an inner row of tubes. The installation is arranged in a closed container such that a circumferential channel is formed between its outer vertical surface or part thereof and the container wall, which may preferably on the upper side extend into an upper space formed above the upper base. Advantageously, a lower space may be provided below the lower base. The gas inlet is introduced directly or via the lower space into the central channel. The gas outlet is provided in the upper part of the vessel, preferably from the upper space or from the outlet space formed by the extension of the upper part of the circumferential channel. The refrigerant inlet opens into the switchboard and the refrigerant outlet is made from the collector. The condensate drain is at the bottom of the vessel.

Rozváděč je od sběrače oddělen svislou přepážkou radiální nebo válcovou. Vstup plynu je oddělen od obvodového kanálu tak, že vestavba je suvně utěsněna buď vnějším těsnicím prvkem uloženým v obvodovém kanále, nebo vnitřním těsnicím prvkem mezi stěnou vstupu plynu a stěnou centrálního kanálu. S výhodou může být prodloužena stěna vstupu plynu do dolního prostoru a do· centrálního kanálu nebo/a stěna centrálního kanálu do dolního prostoru a do vstupu plynu. V některých případech je výhodné rozdělit chladicí svazek nebo/a filtrační prvek na několik sekcí, umístěných navzájem nad sebou pomOcí příčných přepážek. Do centrálního· kanálu je možno výhodně umístit jednu nebo více naváděcích přepážek. Filtrační prvek je možno výhodně provést ze dvou nebo více ekvidistantních vrstviček, z nichž vždy dvě sousední jsou od sebe odděleny mezerou. V mezerách je možno s výhodou opatřit příčné přepážky pr,okapovými otvory, které mohou být výhodně vybaveny vratnými štítky.The switchboard is separated from the collector by a vertical radial or cylindrical partition. The gas inlet is separated from the peripheral duct so that the installation is slidably sealed either by an outer sealing element housed in the peripheral duct or by an inner sealing element between the gas inlet wall and the central duct wall. Advantageously, the wall of the gas inlet to the lower space and the central passage may be extended and / or the wall of the central channel to the lower space and the gas inlet. In some cases, it is preferable to divide the coolant bundle and / or filter element into a plurality of sections positioned one above the other by means of transverse baffles. Advantageously, one or more guide baffles may be provided in the central channel. The filter element may advantageously be made of two or more equidistant layers, two adjacent layers of which are separated by a gap. In the gaps, the transverse partitions may preferably be provided with eaves, which may advantageously be provided with return labels.

Výhoda separačního výměníku tepla podle vynálezu spočívá v tom, že separační prvek provedený z porézní, například vláknité vrstvy, může podle provedení této vrstvy zachytit s velmi dobrou účinností podstatně menší částice než známé zařízení, například i částice mikronóvé velikosti. Další výhoda spočívá v tom, že svým umístěním a funkcí umožní docílit rovnoměrné radiální proudění plynu mezi trubkami chladicího svazku. Tím se v porovnání se známým zařízením dociluje zvýšení separační i chladicí účinnosti. KrOjmě toho se tímto uspořádáním vestavby dociluje vysokého funkčního využití vnitřního· prostoru nádoby, a tím docílení vysokých výkonů na jednotku objemu, a tedy snížení výrobních nákladů a spotřeby materiálu na jednotku výkonu.An advantage of the separation heat exchanger according to the invention is that the separation element made of a porous, for example fibrous layer, can, according to the embodiment of this layer, capture with much good efficiency substantially smaller particles than the known apparatus, for example particles of micron size. A further advantage is that, by its location and function, it allows to achieve a uniform radial gas flow between the coolant tubes. As a result, the separation and cooling efficiency is improved compared to the known apparatus. In addition, this installation arrangement achieves a high functional utilization of the inner space of the container, thereby achieving high outputs per unit volume, thus reducing production costs and material consumption per unit output.

Příklady provedení separačního výměníku tepla pioidle vynálezu jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde na obr. 1 je svislý řez separačním výměníkem tepla s filtračním prvkem na obvodu chladicí vestavby, na obr. 2 je svislý řez separačním výměníkem tepla s příčnými přepážkami, na obr. 3 je svislý řez separačním výměníkem tepla, u kterého ie rozváděč oddělen od sběrače válcovou přepážkou, na obr. 4 je svislý řez separačním prvkem a na obr. 5 je svislý řez separačním výměníkem tepla, u kterého· je rozváděč se sběračem umístěn v dolní části nádoby. Na obr. 6 je svislý řez separačním výměníkem tepla se vstupem plynu provedeným shora, na obr. 7 je svislý řez separačním výměníkem s výstupním prostorem, na obr. 8 je vodorovný řez rozváděčem a sběračem, které jsou od sebe odděleny válcovou přepážkou, •a na obr. 9 je vodorovný řez rozváděčem a sběračem, oddělenými radiální přepážkou.1 is a vertical cross-sectional view of a heat exchanger with a filter element on the periphery of the cooling device; FIG. 2 is a vertical cross-section of a heat exchanger with transverse baffles; FIG. Fig. 3 is a vertical sectional view of a separation heat exchanger in which the distributor is separated from the header by a cylindrical partition; Fig. 4 is a vertical sectional view of a separation element; and Fig. 5 is a vertical sectional view of the separation heat exchanger. containers. Fig. 6 is a vertical cross-sectional view of the separation heat exchanger with gas inlet from above; Fig. 7 is a vertical cross-sectional view of the separation exchanger with outlet space; Fig. 8 is a horizontal cross-section of the distributor and collector separated by a cylindrical partition; Fig. 9 is a horizontal sectional view of the distributor and collector separated by a radial partition.

.Separační prvek 3 (obr. 1) je vytvořen v podobě propustné válcové vrstvy s vláknitou náplní, která je umístěna podél celého vnějšího poivrchu chladicího svazku 2. Na horní stranu chladicího svazku 2 je napojen rozváděč 4 a sběrač 6, na jeho dolní straně je převáděč 5. V ose chladicího· svazku 2 je centrální kanál 7, který prloehází i tělesem převáděče 5. Celá vestavba, sestávající z rozváděče 4 se sběračem 6, převáděče 5 a chladicího svazku 2 se separačním prvkem 3, ie umístěna svisle v uzavřené nádobě 1 tak, že mezi jejím vnějším povrchem a stěnou nádoby 1 zůstává obvodový kanál 8, mezi horním dnem rozváděče 4 a sběrače 6 vzniká htarní prostor 9 a mezi dolním dnem sběrače 5 a dolním dnem nádotoy 1 vzniká dolní prostor 10. Obvodový kanál 8 je na horní straně spojen s horním prostorem 9 a na dolní straně je uzavřen vnějším těsnicím prvkem 17, který dovoluje axiální pohyb dolní části vestavby. Rozváděč 4 je od sběrače 6 oddělen svislou radiální přepážkou 16.The separating element 3 (FIG. 1) is formed in the form of a permeable cylindrical layer with a fibrous filling which is located along the entire outer surface of the cooling bundle 2. The distributor 4 and the collector 6 are connected to the upper side of the cooling bundle 2. In the axis of the cooling bundle 2 there is a central channel 7, which also extends through the housing of the converter 5. The entire assembly, consisting of a distributor 4 with a collector 6, a converter 5 and a cooling bundle 2 with a separating element 3 is positioned vertically in a closed container 1 such that a circumferential channel 8 remains between its outer surface and the wall of the vessel 1, a space 9 is formed between the upper bottom of the distributor 4 and the collector 6, and a lower space 10 is formed between the lower bottom of the collector 5 and the lower bottom. connected to the upper space 9 on the side and closed at the bottom by an outer sealing element 17 which allows axial movement of the bottom parts of the installation. The distributor 4 is separated from the collector 6 by a vertical radial partition 16.

Teplý plyn vstupuje do dolního prostoru 10 vstupem 11 plynu a centrálním kanálem 7 se rozvádí dla mezitrubkového prostoru chladicího svazku 2, ve kterém prochází radiálně od vnitřního k vnějšímu povrchu a současně se ochlazuje. Dodržení radiálního nebo jemu blízkého proudění umožňuje jednak vlastní tlaková ztráta chladicího svazku 2, jednak přídavná tlaková ztráta v náplni váldofvé vrstvy, která tvoří separační prvek 3. Při průchodu separačním prvkem 3 se z plynu oddělují kapičky aerosolu a zachycená kapalina stéká v obvodovém kanálu 8 do ieho dolní části, odkud se vypouští výpustí 15 kondenzátu. Ochlazený plyn, zbavený kondenzátu, prochází obvodovým kanálem 8 do horního prostoru 9 a z nádoby 1 se odvádí výstupem 12 plynu. Chladivo se přivádí vstupem 13 chladivá do rolzváděče 4, prloichází jednou části trubek chladicího svazku 2 do převáděče 5 a odtud druhou částí trubek chladicího svazku 2 db sběrače 6 a odvádí se výstupem 14 chladivá. Jako chladivo může být použita libovolná tekutina, ať již ve skupenství kapalném, nebo plynném.The warm gas enters the lower space 10 through the gas inlet 11 and is distributed through the central duct 7 through the inter-tube space of the cooling bundle 2, in which it extends radially from the inner to the outer surface while cooling. Adherence to the radial flow or the flow close to it allows both the actual pressure drop of the coolant bundle 2 and the additional pressure drop in the filling of the intermediate layer which forms the separating element 3. Upon passing through the separating element 3 aerosol droplets are separated from the gas. from the lower part, from where the condensate drain 15 is discharged. The cooled condensate-free gas passes through the peripheral channel 8 into the upper space 9 and is discharged from the vessel 1 through the gas outlet 12. The coolant is fed through the coolant inlet 13 to the coolant manifold 4, flows through one part of the coolant tube 2 into the converter 5 and from there through the other part of the coolant tube 2d of the header 6 and is discharged through the coolant outlet 14. Any liquid, whether liquid or gaseous, may be used as the coolant.

Napříč chladicím svazkem 2 (obr. 2] a vrstvou separačního prvku 3 je ulloženlo několik příčných přepážek 19, ke kterým jsou na jejich vnitřním obvodě v centrálním kanále 7 přiřazeny naváděcí přepážky 20, jejichž vnitřní průměr se ve směru proudění plynu postupně zmenšuje. Stěna vstupu 11 plynu je prodloužena napříč dolním prostorem 10 tak, že zasahuje do centrálního kanálu 7 a je k jeho dolní stěně suvně utěsněna vnitřním těsnicím prvkem 18. Příčné přepážky 19 a naváděcí přepážky 20 přispívají k dosažení rovnoměrného rozložení radiálního proudu plynu po· délce chladicího svazku 2. Prodloužení stěny vsitupu 11 plynu přes dolní prostor 10 snižuje tlakovou ztrátu aparátu, usnadňuje utěsnění vestavby a umožňuje využití dolního prostoru 10 jaklo zásobníku kondenzátu. Výpust 15 kondenzátu je provedena z dolního prostoru 10.A plurality of transverse baffles 19 are disposed across the coolant bundle 2 (FIG. 2) and the separator element layer 3, to which are guided baffles 20 associated with their inner periphery in the central channel 7, the inner diameter of which gradually decreases in the gas flow direction. The gas bar 11 extends across the lower space 10 so that it extends into the central duct 7 and is sealed to its lower wall by an inner sealing element 18. The transverse bulkheads 19 and guide barriers 20 contribute to achieving an even distribution of the radial gas flow along the length of the cooling beam 2. The extension of the wall of the gas inlet 11 through the lower space 10 reduces the pressure loss of the apparatus, facilitates sealing of the installation and allows the use of the lower space 10 as a condensate reservoir.

Rozváděč 4 (obr. 3} má tvar válce s mezikruhovým průřezem. Uvnitř rozváděče 4 je umístěn sběrač 6, který je od rozváděče 4 oddělen válcovou přepážkou 21. Dolní část stěny centrálního kanálu 7 je prodloužena směrem dolů a zasahuje do· prodlouženého vstupu 11 plynu.The distributor 4 (Fig. 3) has the shape of a cylinder with an annular cross-section, inside the distributor 4 is a collector 6 which is separated from the distributor 4 by a cylindrical partition 21. The lower wall of the central channel 7 extends downwards and extends into the extended gas inlet 11. .

Separační prvek 3 (obr. 4) je proveden ze dvou ekvidistantních vrstviček vláknité náplně, Oddělených od sebe mezerou 22. V příčné přepážce 19 je v místě, kde prochází mezerou 22, provedeno několik prokapových otvorů 23, opatřených na dolní straně vratnými štítky 24. Tím se usnadňuje odvod kondenzátu z mezery 22 a zabraňuje se jeho vnikání dio obvodového kanálu 8, a tím se snižuje nebezpečí sekundárního úletu kondenzátu a zvyšuje se separační účinnost separačního výměníku tepla.The separation element 3 (FIG. 4) is made up of two equidistant layers of fibrous filling separated by a gap 22. In the transverse partition 19, at the point where it passes through the gap 22, several drip holes 23 are provided, provided with return labels 24 on the underside. This facilitates the condensate drainage from the gap 22 and prevents it from entering the peripheral channel 8, thereby reducing the risk of secondary condensate leakage and increasing the separation efficiency of the separation heat exchanger.

Rozváděč 4 (obr. 5) mezikruhového průřezu s válcovým sběračem 6 rovněž mezikruhového průřezu je umístěn v dolní části nádoby 1 a tvoří její dno. Vstup 11 plynu je zaveden přímo do dolní části centrálního kanálu 7. Sběrač 5 tvoří horní základnu vestavby a mezi jeho horním dnem a horním dnem nádoby 1 ie horní prostor 9.The distributor 4 (FIG. 5) of an annular cross-section with a cylindrical header 6 also of an annular cross-section is located in the lower part of the container 1 and forms its bottom. The gas inlet 11 is introduced directly into the lower part of the central channel 7. The collector 5 forms the upper base of the installation and between its upper bottom and the upper bottom of the container 1 is the upper space 9.

Vstup 11 plynu (obr. 6) je zaveden do centrálního kanálu 7 shora. Výstupní prostor 25 je vytvořen jako válcová nástavba 26, souosá se vstupem 11 plynu.The gas inlet 11 (FIG. 6) is introduced into the central channel 7 from above. The outlet space 25 is formed as a cylindrical superstructure 26, coaxial with the gas inlet 11.

Výstupní prostor 25 (obr. 7) je vytvořen rozšířením obvodového kanálu 8 v jeho horní části. Rozváděč 4 se sběračem 6 tvoří horní dno nádoby 1.The outlet space 25 (FIG. 7) is formed by widening the peripheral channel 8 in its upper part. The distributor 4 with the collector 6 forms the upper bottom of the container 1.

Rozváděč 4 (obr. 8) je od sběrače 6 oddělen svislou válcovlou přepážkou 21.The distributor 4 (Fig. 8) is separated from the collector 6 by a vertical cylindrical partition 21.

Rozváděč 4 (obr. 9) Je od sběrače 6 oddělen svislou radiální přepážkou 16.The distributor 4 (Fig. 9) is separated from the collector 6 by a vertical radial partition 16.

Separační výměník tepla podle vynálezu je určen zejména pro· chlazení plynů, které obsahují kondenzující páry, a pro· separaci kapek kondenzátu z plynu.The separation heat exchanger according to the invention is intended in particular for the cooling of gases containing condensing vapors and for the separation of condensate drops from the gas.

Claims

Separation heat exchanger, consisting of a closed vessel in which a separation element and a cooling bundle with a distributor, a converter and a collector are located, characterized in that the separation element (3) is in the form of a vertical permeable layer which envelops the entire outer periphery of the cooling a bundle (2j) with which they form a vertical cylindrical or prism-shaped construction, one base being a distributor (4) together with a header (6) and the other base constituting a converter (5j) and both bases are interconnected by a cooling bundle (2) wherein one part of the coolant tubes (2j connects the distributor (4) to the converter (5) and the other part of the coolant tubes (2) connects the converter (5) to the header (6j), the installation having a central channel (7) which passes once a base and a cooling bundle (2), the wall of which is formed by an inner row of tubes, and is located in the container (1) so that between its a perpendicular vertical surface or portions thereof and a wall of the vessel (1) forms a circumferential channel (8), the gas inlet (11) being introduced directly or indirectly into the central channel (7), the gas outlet (12) being provided at the top 1), the coolant inlet (13) opens into the distributor (4), the coolant outlet (14) is provided from the collector (6), and a condensate outlet (15) is located in the lower part of the vessel (1).

Separation heat exchanger according to Claim 1, characterized in that a lower space (10) is provided in the vessel (1) below the lower base of the installation.

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that above the upper base of the installation, a chlorine space (9) is provided in the vessel (1).

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that the distributor (4) together with the collector (6) forms the bottom of the vessel (1).

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that the distributor (4) together with the collector (6) forms an upper bottom; containers (1).

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that the distributor (4) is separated from the collector (6) by a vertical radial partition (16).

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that the distributor (4) is separated from the collector (6) by a vertical cylindrical partition (21).

Separation heat exchanger according to Claims 1 and 2, characterized in that the peripheral channel (8) is closed in its lower part by an outer sealing element (17J) and the condensate outlet (15) is provided above the outer sealing element (17) in its vicinity.

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that the gas inlet (11) is provided in the lower bottom of the vessel (11).

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that the gas inlet (11) is provided in the upper bottom of the vessel (1).

Separation heat exchanger according to Claims 1, 2 and 9, characterized in that the lower peripheral wall of the central duct (7) is extended downwards and / and the gas inlet (11) is extended upwards so as to engage one another, the gap between the peripheral wall of the central channel (7) and the wall of the gas inlet (11) is sealed by an inner sealing element (18).

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that the inter-tube space of the cooling bundle (2) and / or the separation element (3) is divided into at least two sections by at least one transverse partition (19).

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that guide baffles (20) are arranged in the central channel (7).

Separation heat exchanger according to claim 1, characterized in that the separation element (3) is made of at least two vertical equidistant layers, two adjacent ones being separated by a gap (22).

Separation heat exchanger according to Claims 1, 12 and 14, characterized in that in the separation element (3) the transverse partition (19) is provided with at least one drip hole (23) located in the gap (22).

Separation heat exchanger according to Claims 1 and 15, characterized in that in the separating element (3) drip holes (23) are provided with return labels (24).

Separation heat exchanger according to Claims 1 and 5, characterized in that the gas outlet (12) is formed from an outlet space (25) formed by widening the upper part of the circumferential channel (8).