LT5482B

LT5482B - Vertikalus plevelinis silumokaitis

Info

Publication number: LT5482B
Application number: LT2007042A
Authority: LT
Inventors: Yury Andreevich SERGEEV; Rinat Venerovich Anderzhanov; Aleksandr Alekseevich Prokopyev; Aleksei Vladimirovich Soldatov; Viktor Valeryanovich POTAPOV; Anatoly Grigoryevich Makarov; Anatoly Diamidovich BESPALOV; Yury Aleksandrovich GOLOVIN
Original assignee: Research & Design Institute Of Urea And Organic Synthesis Products, Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo (Oao Niic)
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2008-03-26
Also published as: EE200700048A; LT2007042A; EE05569B1; RU2282121C1; UA87344C2; WO2006085792A1

Abstract

Field: heat-exchangers, particularly heat-exchangers with falling liquid film adapted to simultaneously perform heat and mass exchange, for instance distillation, rectification, evaporation, absorption, condensation and used in power engineering, chemistry and other industries. Substance: heat exchanger comprises body with fluid inlet and outlet pipes, heat-exchanging pipes fastened in upper and lower tube plates, liquid accumulation chamber located over upper tube plate and distribution collars secured to upper part of each tube. Accumulation chamber comprises annular shell connected to fluid inlet pipe and provided with slots made in lower part of inner cylindrical shell surface and support grid having orifices for distribution collars receiving. Distribution collars have liquid inlet orifices and gas discharge orifices having axes coinciding with collar axes. The distribution collars are provided with narrowed sections located in upper collar parts so that summary area of all upper distribution c

Description

Technikos sritisTechnical field

Išradimas priklauso šilumos mainų įrangai, konkrečiai - šilumos mainų įrangai su krentančia skysčio plėvele, kurioje tuo pačiu metu vyksta ir masės kaitos procesai, pavyzdžiui, destiliacija, rektifikacija, garinimas, absorbcija, kondensacija ir gali būti panaudotas energetikoje, chemijos ir kitose pramonės srityse, pavyzdžiui, karbamidui gaminti.The invention relates to heat exchange equipment, in particular to heat exchange equipment with a falling film of fluid, which simultaneously undergoes mass change processes such as distillation, rectification, evaporation, absorption, condensation and can be used in energy, chemical and other industrial applications, e.g. , for the production of urea.

Technikos lygisState of the art

Žinomi vertikalieji plėveliniai šilumokaičiai, sudaryti iš korpuso su atvamzdžiais, skirtais aplinkai įleisti ir išleisti, šilumos mainų vamzdžių, įtvirtintų viršutinėje ir apatinėje vamzdinėse grotelėse, skysčio surinkimo kameros, patalpintos virš viršutinės vamzdinės grotelės, ir kiekvieno vamzdžio viršutinėje dalyje išdėstytų atvamzdžio, kūgio, plokštelių ir t.t. formos paskirstymo įdėklų (žr. SU 638832, F 28 D 3/04 1978; SU 851078, F 28 D 3/04, F 28 D 3/02, 1981; SU 903685, F 28 D 3/04, 1982; SU 1286115, F 28 D 3/04, B 01 D 1/22, 1987; SU 1444611, F 28 D 3/04,1988; SU 1579153, F 28 D 3/04,1994).Known Vertical Film Heat Exchangers, consisting of a casing with inlet and outlet flanges, heat exchange tubes mounted in the upper and lower tube grids, fluid collection chambers located above the upper tube grate, and a tube, cone, plate and etc. mold distribution liners (see SU 638832, F 28 D 3/04 1978; SU 851078, F 28 D 3/04, F 28 D 3/02, 1981; SU 903685, F 28 D 3/04, 1982; SU 1286115 , F 28 D 3/04, B 01 D 1/22, 1987; SU 1444611, F 28 D 3 / 04,1988; SU 1579153, F 28 D 3 / 04,1994).

Artimiausias siūlomam sprendimui technine esme yra vertikalusis plėvelinis šilumokaitis, sudarytas iš korpuso su atvamzdžiais, skirtais aplinkai įleisti ir išleisti, šilumos mainų vamzdžių, pritvirtintų viršutinėje ir apatinėje vamzdinėse grotelėse, skysčio surinkimo kameros, patalpintos virš viršutinių vamzdinių grotelių ir turinčios tinklelį ir užmovos sluoksnį, būtent 500-2000 mm aukščio, o taip pat kiekvieno vamzdžio viršutinėje dalyje įtvirtintų, iš viršaus užaklintų paskirstymo įvorių, vidurinėje dalyje turinčių tangentines angas, skirtas skysčiui įleisti, ir viršutinėje dalyje radialines angas, skirtas dujoms išeiti (žr. SU 1114353, F 28 D 3/04,1984).The closest solution to the proposed solution is, in technical terms, a vertical film heat exchanger consisting of a casing with inlet and outlet flanges, heat exchange tubes mounted on the upper and lower tube grids, fluid collection chambers located above the upper tube grate and having a mesh and sleeve layer, namely Having a height of 500 to 2000 mm and a distribution sleeve mounted at the top of each tube, with tapered openings for fluid inlet and radial outlet for gas in the upper part (see SU 1114353, F 28 D 3) / 04,1984).

Žinoma konstrukcija leidžia palyginti tolygiai paskirstyti apdorojamą skystį vidiniu šilumos mainų vamzdžių paviršiumi. Visgi to pasiekiama tik surinkimo kameroje talpinant pakankamai stambius vidinius įrenginius. Be tokių įrenginių nepavyktų surinkimo kameros skerspjūvyje užtikrinti pastovaus skysčio lygio ir, savaime aišku, tolygaus skysčio pasiskirstymo vamzdžiuose.The known design allows for a relatively even distribution of the fluid to be treated on the inner surface of the heat exchange pipes. However, this can only be achieved by accommodating sufficiently large internal units in the collection chamber. Without such devices, the collection chamber would not be able to maintain a constant liquid level and, of course, a uniform distribution of the liquid in the tubes.

Išradimo esmėThe essence of the invention

Šio siūlomo šilumokaičio konstrukcijos tikslas yra paprastomis priemonėmis sukurti sąlygas, kad šilumos mainų vamzdžių vidiniu paviršiumi skystis būtų paskirstytas tolygiai.The purpose of this proposed heat exchanger design is to create by simple means conditions for evenly distributing the liquid on the inner surface of the heat exchange pipes.

Šiam tikslui pasiekti yra pasiūlytas vertikalusis plėvelinis šilumokaitis, sudarytas iš korpuso su atvamzdžiais aplinkai įleisti ir išleisti, šilumos mainų vamzdžių, įtvirtintų viršutinėje ir apatinėje vamzdinėse grotelėse, skysčio surinkimo kameros, patalpintos virš viršutinės vamzdinės grotelės, ir kiekvieno vamzdžio viršutinėje dalyje įtvirtintų paskirstymo įdėklų, turinčių kiaurymes, skirtas skysčiui įleisti, ir kiaurymes dujoms išleisti, besiskiriantis tuo, kad surinkimo kamera turi sujungtą su skysčio įleidimo atvamzdžiu žiedinę dėžę su plyšiais, esančiais vidinio cilindrinio dėžės paviršiaus apatinėje dalyje, ir atramines groteles su kiaurymėmis paskirstymo įvorėms praeiti, kiaurymės dujoms išeiti paskirstymo įvorėse yra išdėstytos pagal jų ašis, o paskirstymo įvorės pagamintos su susiaurėjimais viršutinėje dalyje taip, kad paskirstymo įvorių viršutinių nuopjovų suminis paviršius sudarytų 10-45 % vamzdinių grotelių ploto.For this purpose, a vertical film heat exchanger consisting of an inlet and outlet housing with flaps, a heat exchange tube mounted on the upper and lower tube grids, a fluid collection chamber located above the upper tube grate, and a distribution liner mounted on the upper part of each tube is proposed. the fluid inlet and the gas outlet, characterized in that the collection chamber is provided with a fluid inlet ring annular box with slots in the lower part of the inner cylindrical surface of the box and a support grille with passageways for passage of the distribution bushes are arranged along their axes, and the distribution bushings are made with tapering in the upper part so that the total surface of the upper bushings of the distribution bushings is 10-45% of the pipe grid area.

Techninis išradimo rezultatas yra tolygus skysčio pasiskirstymas tarp šilumos mainų vamzdžių, nes paskirstymo įvorių konstrukcijos pakeitimas tarp jų esančioje erdvėje sumažina jų pasipriešinimą laisvam skysčio pratekėjimui tiek, kad pasiūlytos paprastos konstrukcijos žiedinės dėžės su kiaurymėmis skysčiui išbėgti panaudojimas skysčio tiekimui yra pakankamas palaikyti surinkimo kameroje lygį, pastovų kameros pjūvyje. Jeigu paskirstymo įvorių viršutinių nuopjovų ploto suma sudaro daugiau negu 45% vamzdinių grotelių ploto, įvorių pasipriešinimas laisvam skysčio pratekėjimui erdvėje tarp jų padidėja tiek, kad skysčio paviršius surinkimo kameroje tampa nebe horizontalus ir skystis pasiskirsto netolygiai tarp šilumos mainų vamzdžių. Dėl konstrukcinių subtilumų paskirstymo įvorių viršutinių nuopjovų suminis plotas praktiškai negali būti mažesnis 10 % vamzdinių grotelių ploto.The technical result of the invention is an even distribution of the fluid between the heat exchanger pipes, since the redesign of the distribution sleeves in the space between them reduces their resistance to free fluid passage such that the proposed simple design of in the section of the chamber. If the sum of the area of the upper cut-offs of the distribution bushings is more than 45% of the area of the tubular lattice, the resistance of the bushings to free flow of space between them increases so that the liquid surface in the collection chamber becomes horizontal. Due to the structural subtleties of the distribution bushes, the total surface area of the upper cut-outs cannot in practice be less than 10% of the area of the tubular grille.

Pageidautina, kad pasiūlytoje konstrukcijoje paskirstymo įvorių viršutinė dalis žemiau atraminių grotelių turėtų ją apimančią spyruoklę, kurios apatinis galas pritvirtintas prie paskirstymo įvorės išorinio paviršiaus, o viršutinis galas laisvas. Tai leidžia užfiksuoti paskirstymo įvores, o taip išvengiama kaip radialinio, taip ir ašinio jų pasislinkimo.In the proposed embodiment, it is desirable that the upper part of the distribution bushes below the support grille has a spring containing it, the lower end of which is fixed to the outer surface of the distribution bush and the upper end of which is free. This allows the distribution bushings to be locked, thereby avoiding both radial and axial displacement.

Trumpas brėžiniu aprašymasBrief description of the drawings

Išradimo esmė iliustruojama pridedamais brėžiniais, kuriuose vaizduojama konstrukcija, atspindinti konkretų išradimo įgyvendinimo atvejį. Fig. 1 parodyta vertikaliojo plėvelinio šilumokaičio distiliacijos procesui vykdyti viršutinės dalies pjūvis, fig. 2 - paskirstymo įdėklas.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is illustrated in the accompanying drawings, which illustrate a construction illustrating a specific embodiment of the invention. FIG. Figure 1 is a sectional view of the top of a vertical film heat exchanger for distillation; 2 - Distribution liner.

Geriausias išradimo įgyvendinimo variantasBest embodiment of the invention

Kaip pavaizduota fig. 1, vertikalusis plėvelinis šilumokaitis yra sudarytas iš korpuso 1 su atvamzdžiais, skirtais pradiniam skysčiui įleisti 2, dujoms (garui) išleisti 3 ir išleisti distiliatui (fig. 1 neparodyta), šilumos mainų vamzdžių 4, pritvirtintų viršutinėse vamzdinėse grotelėse 5 ir apatinėse vamzdinėse grotelėse (fig. 1 neparodyta), skysčio surinkimo kameros 6, patalpintos virš viršutinių vamzdinių grotelių 5, paskirstymo įvorių 7, įtvirtintų kiekvieno vamzdžio 4 viršutinėje dalyje, patalpintos surinkimo kameroje žiedinės dėžės 8 su plyšiais 9, skirtais skysčiui išbėgti, ir kiaurymėmis 10, skirtomis garui išeiti, pritvirtintos prie šilumokaičio vidinio paviršiaus, atraminių grotelių 11.As depicted in FIG. 1, the vertical film heat exchanger is comprised of a housing 1 with openings for inlet 2, outlet 3, and outlet for distillate (not shown in Fig. 1), heat exchange pipes 4 mounted in the upper tubular grate 5 and lower tubular grate (1). 1), a liquid collection chamber 6 located above an upper tube grate 5, a distribution sleeve 7 mounted on the upper part of each tube 4, housed in a collection box with ring boxes 8 with slots 9 for escaping the liquid and openings 10 for vapor escape. supported on the inner surface of the heat exchanger by the support grilles 11.

Kaip pavaizduota fig.2, paskirstymo įvorė 7 susideda iš apatinės dalies 12, prijungtos prie šilumos mainų vamzdžio 4 per sandarinimo žiedą 13 ir turinčios ant šoninio paviršiaus radialines kiaurymes skysčio įtekėjimui 14, ir viršutinės į viršų susiaurintos dalies 15, prijungtos prie apatinės dalies 12 ir turinčios ašinę kiaurymę 16, skirtą dujų išėjimui. Paskirstymo įvorės viršutinės dalies apatinis galas patalpintas žemiau kiaurymių 14 skysčio įtekėjimui. Kiaurymės 14 gali būti padarytos tangentinės formos; tokiu būdu nėra būtinybės gaminti paskirstymo įvorę iš dviejų dalių. Paskirstymo įvorės viršutinė dalis 15 praeina per kiaurymę atraminėse grotelėse 11 ir šių grotelių sulaikoma nuo ašinio judėjimo spyruoklės 17 dėką kurios apatinis galas privirintas prie paskirstymo įvorės viršutinės dalies išorinio paviršiaus, o viršutinis galas laisvas.As shown in Fig. 2, the distribution sleeve 7 consists of a lower part 12 connected to a heat exchange tube 4 through a sealing ring 13 and having radial openings 14 on the lateral surface for the fluid inlet 14 and an upper upwardly tapered part 15 connected to the lower part 12 and having an axial hole 16 for gas exit. The lower end of the top of the distribution sleeve is located below the holes 14 for the fluid inlet. The holes 14 can be made in a tangential shape; thus, there is no need to make a distribution bushing of two parts. The upper part 15 of the distribution sleeve passes through a hole in the support grille 11 and is held by a grate of an axial movement spring 17 whose lower end is welded to the outer surface of the upper part of the distribution sleeve and the upper end is free.

Kai šilumokaitis veikia, pradinis skystis per atvamzdį 2 patenka į žiedinės dėžės 8 vidurį. Garai, besiskiriantys iš skysčio jam judant, iš dėžės pašalinami į surinkimo kameros viršutinę dalį per kiaurymes 10, tai esant atsitiktiniams trukdžiams padeda išvengti galimų skysčio lygio svyravimų. Iš žiedinės dėžės skystis per plyšius 9 patenka į surinkimo kamerą 6, iš ten per kiaurymes 14 - į kiekvieną iš paskirstymo įvorių. Pradinį skystį tiekiant pastoviu greičiu surinkimo kameroje susidaro pastovus jo lygis, priklausantis nuo atvamzdžio skysčiui įleisti padėties ir kiaurymių skysčiui įtekėti paskirstymo įvorėse. Dėka to, kad paskirstymo įvorės yra susiaurintos viršutinėje dalyje, jų visuma nežymiai priešinasi skysčio tekėjimui surinkimo kameroje, ir joje per jos pjūvį yra palaikomas pastovus skysčio lygis, tai leidžia šilumos mainų vamzdžiuose skystį paskirstyti tolygiai. Skystis, tekėdamas per radialines kiaurymes 14 į paskirstymo įvorės 7 apatinę dalį 12, perjos vidinį paviršių pasiskirsto kaip plėvelė dėl to, kad skysčio įtekėjimui paskirstymo įvorės viršutinės dalies apatinis galas patalpintas žemiau kiaurymės 14. Kadangi kiaurymės 14 yra tangentinės, skysčio paskirstymas plėvelės forma atliekamas dėl išcentrinių jėgų. Plėvelė, susiformavusi paskirstymo įvorėje, nuteka per šilumos mainų vamzdžio 4 vidinį paviršių, kur ir vyksta šilumos ir masės mainų procesai. Distiliatas iš šilumokaičio apatinės dalies pašalinamas per išėjimo atvamzdį. Išsiskyręs garas ašiniu srautu išeina iš paskirstymo įvorės per kiaurymę 16 ir pasišalina iš aparato per atvamzdį 3.When the heat exchanger is in operation, the starting fluid enters the center of the annular box 8 through the conduit 2. The vapor emitted from the liquid as it moves is removed from the box to the top of the collection chamber through the openings 10, thereby helping to prevent possible fluctuations in the fluid level in the event of accidental interference. From the annular box, the liquid passes through the slots 9 into the collection chamber 6 and from there through the openings 14 into each of the distribution sleeves. Feeding the starting fluid at a constant rate in the collection chamber results in a constant level depending on the position of the inlet and the inlets of the fluid in the distribution sleeves. Due to the narrowing of the distribution bushings at the top, the assembly is slightly opposed to the flow of liquid in the collection chamber and maintains a constant fluid level through its section, which allows the liquid to be evenly distributed in the heat transfer pipes. The fluid flowing through the radial holes 14 to the lower part 12 of the distribution sleeve 7 is distributed as a film due to the lower end of the upper part of the distribution sleeve being placed below the orifice 14 for fluid inflow. of centrifugal forces. The film formed in the distribution sleeve flows through the inner surface of the heat exchange tube 4, where heat and mass exchange processes take place. The distillate is removed from the bottom of the heat exchanger through the outlet. The evacuated steam exits the distribution bushing through the orifice 16 and exits the apparatus through the orifice 3.

Pasiūlyto įrenginio panaudojimas karbamido sintezės reakcijos produktų destiliavimo procese, vykdomame anglies dioksido sraute, parodė, kad jame pasiekiamas tolygus skysčio pasiskirstymas vamzdžiuose, per tai pasiekiamas aukštas proceso efektyvumas.The use of the proposed device in the process of distillation of urea synthesis reaction products in a carbon dioxide stream has shown that it achieves a uniform fluid distribution in the tubes, thereby achieving high process efficiency.

Pramoninis pritaikomumasIndustrial applicability

Išradimas gali būti pritaikomas energetikoje, chemijos ir kitose pramonės srityse, pavyzdžiui, gaminant karbamidą.The invention can be applied in the field of energy, chemistry and other industrial fields such as urea production.

Claims

Definition of the Invention

1. A vertical film heat exchanger consisting of a housing with inlet and outlet flanges, a heat exchange tube mounted on the upper and lower tube grilles, a fluid collection chamber located above the upper tube grille, and a distribution sleeve mounted on the top of each tube fluid inlet and gas outlet, characterized in that the collecting chamber is connected to a fluid inlet nozzle ring box with slots in the lower part of the inner cylindrical surface of the box and a support grille with holes for distribution bushings and gas outlet ports for distribution bushings made in the upper part narrowed so that the total area of the upper cuts of the distribution bushings is 10-45% of the area of the tubular grating.

2. A vertical film heat exchanger according to claim 1, characterized in that the upper part of the distribution sleeve has a spring below its support grille, the lower end of which is fixed to the outer surface of the distribution sleeve and the upper end is free.