PL68403B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 03.XI.1967 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: 1.X.1973 68403 KI. 17f,6/01 MKP F28d 9/00 UBUOTEKA] L"^*T ******* *m Twórca wynalazku: Gamal El Din Nasser Wlasciciel patentu: Linde Aktiengesellschaft, Wiesbaden (Niemiecka Republika Federalna) Plytowy wymiennik ciepla, zwlaszcza chlodnica gazów krakowych Przedmiotem wynalazku jest plytowy wymien¬ nik ciepla zwlaszcza chlodnica gazów krakowych, przeznaczony do gazów o wysokiej temperaturze i niskim cisnieniu, przystosowany do czynnika chlodzacego o wysokim cisnieniu.Znane sa wymienniki ciepla z prostymi rurami i dnem sitowym. Poniewaz dno sitowe, umieszczo¬ ne po stronie doplywu gazów, wystawione jest na dzialanie duzej róznicy temperatur pomiedzy stro¬ na doplywu gazów a strona czynnika chlodzacego, a równoczesnie narazone jest na dzialanie duzej róznicy cisnien miedzy czynnikiem chlodzacym a ochladzanymi goracymi gazami, takie dna si¬ towe mialy stosunkowo slaba konstrukcje i mu¬ sialy byc zaopatrzone w element podpierajacy, umieszczony na drugim dnie sitowym lub na kon¬ strukcji kratowej, umieszczonej miedzy rurami.To znane rozwiazanie charakteryzuje sie niedo¬ statecznym chlodzeniem dna sitowego przez pa¬ rujacy czynnik chlodzacy, w zwiazku z czym na¬ stepuje szybkie przegrzanie i przedwczesne zuzy¬ cie dna sitowego.Znany jest równiez plytowy wymiennik ciepla o przeplywie krzyzowym, w którym brzegi blacha dzialowych, usytuowane sa pod katem do kierun¬ ku kanalów rurowych i w którym czesci brzego¬ we laczonych blach sa prostopadle do tych kana¬ lów. W tym znanym rozwiazaniu czynniki plynne wymieniajace cieplo nie wykazuja jednak wiek- 15 20 25 szych róznic cisnienia wzgledem siebie i atmosfery, a takze wystepujace temperatury nie wywoluja szczególnych naprezen w materiale wymiennika ciepla, co wynika z uksztaltowania czesci brzego¬ wych blach tworzacych komory przeplywowe, w szczególnosci od strony doprowadzenia czynnika goracego.Celem wynalazku jest unikniecie wad znanych rozwiazan przez opracowanie wymiennika ciepla bez dna sitowego, znajacego mozliwie maly prze¬ krój doplywu gazów do wiazki rur dla uzyskania mozliwie duzej predkosci przeplywu gazów przed wiazka rur.Cel ten osiagnieto przez opracowanie wymien¬ nika ciepla, dostosowanego do szczególnie duzych obciazen, spowodowanych wystepujacymi duzymi róznicami cisnien, oraz wysoka znamionowa tem¬ peratura pracy i duzymi róznicami temperatur, przy czym wymiennik ten powinien byc urzadze¬ niem nowoczesnym i powinien wytrzymywac dluz¬ sze okresy pracy w tych warunkach.Rozwiazanie wedlug wynalazku dotyczy wymien¬ nika, skladajacego sie z prostokatnych, uksztalto¬ wanych faliscie blaszanych plyt, zamocowanych równolegle, parami polaczonych szczelnie na brze- v-** gach. Kazde dwie sasiednie plyty blaszane na przemian badz to przylegaja do siebie symetrycz¬ nie, tworzac dzieki falistym wglebieniom sze¬ reg równoleglych kanalów rurowych o przekroju 0 kolowym, badz tez znajduja sie w pewnym od- 6840368403 stepie i sa przesuniete wzgledem siebie i po¬ lowe dlugosci podzialki.Brzegi tych par plyt, usytuowane prostopadle do osi kanalów rurowych sa tak uksztaltowane, ze zamykaja szczelnie w tej plaszczyznie przestrzenie, ograniczone tymi plytami.Istota wynalazku polega na tym, ze czesci brze¬ gowe plyt blaszanych, prostopadle do osi kana¬ lów rurowych sa wygiete w przekroju poprzecz¬ nym w zasadzie co najmniej na czwartej czesci okregu, dzieki czemu kanaly rurowe przystosowa¬ ne sa do prowadzenia gazu o wysokiej tempera¬ turze przy niskim cisnieniu. Szerokosc brzegowych czesci plyt blaszanych, równoleglych do osi kana¬ lów rurowych jest tak duza, iz wysoka tempera¬ tura scianek kanalów rurowych, odpowiadajaca temperaturze goracych gazów obniza sie wzdluz szerokosci tych czesci brzegowych az do ich kra¬ wedzi w zasadzie do temperatury czynnika chlo¬ dzacego.W wymienniku ciepla wedlug wynalazku ko¬ rzystnie po dwie sasiednie plyty blaszane, nale¬ zace do róznych szeregów kanalów rurowych sa wykonane z jednego arkusza blachy, o dlugosci równej w zasadzie podwójnej dlugosci kana¬ lów rurowych. Ten arkusz blachy jest zgiety w srodku jego dlugosci poprzecznie do znajduja¬ cych sie w kazdej jego polowie pólwalcowyeh wglebien, odwróconych wzgledem siebie o 180° i jest przyspawany na obu krancach do pary blaszanych plyt.W innym korzystnym przykladzie wykonania wynalazku, te same zewnetrzne krawedzie blasza¬ nych plyt, prostopadle zarówno do kierunku prze¬ plywu goracego gazu, jak tez do kierunku prze¬ plywu czynnika chlodzacego, sa zespawane z za¬ mykajacymi dla czynnika chlodzacego krawedzia¬ mi kolnierzy obudowy wytrzymalej na cisnienie.Przylegajace do tych zewnetrznych krawedzi obudowy i równolegle do kierunku przeplywu goracego gazu krawedzie blaszanych plyt zaopa¬ trzone sa w pewnych odstepach w poprzeczne wglebienia, umozliwiajac rozszerzalnosc cieplna materialu. Dzieki temu niejednakowe wartosci rozszerzalnosci wzdluznych materialu blach i na¬ prezenia, powstale na skutek róznicy temperatur przejmowane sa przez polaczenia elastyczne mie¬ dzy kanalami rurowymi i obudowa.W tym przykladzie wykonania, wyrównane zew¬ netrzne czesci brzegowe plyt blaszanych, tworza¬ cych zewnetrzne krawedzie, zaopatrzone sa w mostki, przyspawane równolegle do tych krawedzi, dzieki czemu osiaga sie znaczne wzmocnienie ze¬ stawu plyt.Korzystnym jest, gdy czesc brzegowa równolegla do osi kanalów rurowych jednej z kazdej pary przylegajacych do siebie blaszanych plyt jest wy¬ cieta wzdluz skrajnych, pólwalcowyeh wglebien i szczelnie zespawana wzdluz utworzonej w ten sposób krawedzi stykowej z brzegowa czescia przylegajacej plyty blaszanej.Plytowy wymiennik ciepla z pionowym ukla¬ dem blaszanych plyt i poziomym rozmieszczeniem kanalów rurowych, w rozwiazaniu tym zawiera u dolu obudowy co najmniej jeden wlotowy kró- ciec rurowy dla plynnego czynnika chlodzacego.U góry znajduje sie co najmniej jeden króciec wylotowy na mieszanine tej cieczy z para, przy czym ten króciec polaczony jest przewodem ru- 5 rowym z wysoko rozmieszczonym bebnem od¬ dzielacza. Przewód powrotny z ciecza przylaczony jest do wlotowego krócca. Korzystnym jest w tym przypadku zastosowanie szeregu krócców wloto¬ wych i wylotowych, jak równiez po jednym od- io dzielnym lub wspólnym przewodzie laczacym z wysoko umieszczonym bebnem oddzielacza.Plytowy wymiennik ciepla wedlug wynalazku z poziomo rozmieszczonymi kanalami rurowymi nadaje sie zwlaszcza do ochladzania gazu krako- 15 wego, uzywanego do wytwarzania etylenu, przy czym moze on byc polaczony bezposrednio z pie¬ cem gazowym. W takim ukladzie moze on byc za¬ stosowany jako chlodnica wstepna, do której moga byc przylaczone dalsze chlodnice o dowolnym, w 20 szczególnosci takze pionowym ukladzie kanalów rurowych. Urzadzenie wedlug wynalazku charakte¬ ryzuje sie korzystnym uksztaltowaniem kanalów rurowych dla ochladzanego gazu, majacych prze¬ krój zmniejszajacych sie w kierunku przeplywu 25 gazu, stosownie do zmniejszajacej sie objetosci tego gazu w miare jego ochladzania, co ma na celu przeciwdzialanie zmniejszaniu sie predkosci przeplywu, Przewody rurowe moga miec rózny przekrój na 30 przyklad kolowy.Wynalazek jest wyjasniony na przykladzie wy¬ konania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podluzny chlodnicy ga¬ zu krakowego z poziomymi kanalami rurowymi 35 wzdluz linii I — I na fig 2, fig. 2 czesciowy prze¬ krój chlodnicy wzdluz linii II — II na fig. 1, fig. 3 — czesciowy przekrój poprzez krawedzie dwóch plyt blaszanych wzdluz linii III — III na fig. 4, fig. 4 — powiekszony fragment przekroju ^ podluznego z fig. 1 i ten sam element w przekroju wzdluz linii IV — IV na fig. 3, fig. 5 — dalszy przekrój wzdluz linii V — V na fig. 4, fig. 6 — schemat ustawienia dwóch zespawanych par plyt blaszanych, fig. 7 — schemat wykonania plyt bla- ^ szanych a fig. 8 i 9 — przekrój podluzny i po¬ przeczny chlodnicy z pionowymi kanalami ruro¬ wymi.Uklad "plyt chlodnicy sklada sie z pieciu par jednakowych plyt 1, 1' blaszanych jednego rodza- 50 ju, czterech par jednakowych plyt 2, 2' blasza¬ nych innego rodzaju i po jednej z par jednako¬ wych blaszanych plyt 3, 3' oraz 4, 4' i 5, 5' od¬ miennego rodzaju.Plyty te zestawione pionowo maja szereg pozio- 55 mych pólwalcowyeh wglebien, przy czym pary tych plyt blaszanych tworza szereg kanalów ruro¬ wych o przekroju kolowym, rozmieszczonych w plaszczyznie pionowej.Obie plyty blaszane z pólwalcowymi wglebie- 60 niami z pary, tworzacej szereg kanalów rurowych wykonane sa jednakowo, przy czym zestawione sa symetrycznie i odwrócone wzgledem plaszczyzny styku o 180°.Brzegowe czesci, 6, 7, 8, 9 i 10 jednych plyt 65 równolegle do osi kanalów rurowych sa stosun-68403 kowo szerokie, a przylegajace do nich brzegowe czesci 6', 7', 8', 9', 10' drugich innych par plyt sa nieco zwezone i dopasowane do poprzednich wzdluz krawedzi 6'", 7'", 8'", 9'" i 10'".Brzegowe czesci par plyt 1, 1' — 5, 5' blaszanych, 5 prostopadle do osi kanalów rurowych sa zagiete w przekroju poprzecznym na czwartej czesci okre¬ gu i zespawane na krawedziach z krawedziami sasiednich plyt blaszanych. Czesci brzegowe 11 sa przy tym odpowiednio wyrównane i zaopatrzone iq w mostki 12, dla wzmocnienia konstrukcji w tych miejscach. Wyrównane zewnetrzne krawedzie 13 par blaszanych plyt 1, 1' — 5, 5' sa zespawane z odpowiednio uksztaltowana krawedzia 14 kol¬ nierza 15obudowy. 15 Obudowa 16 chlodnicy zaopatrzona jest u dolu w dwa krócce 17 wlotowe dla cieklego czynnika chlodzacego i u góry równiez w dwa krócce wy¬ lotowe 18 dla mieszaniny tego czynnika z para.Ochladzany gaz krakowy przechodzi przez komore 20 doprowadzajaca 20, której krawedz obejmuje wszystkie kanaly rurowe i znajduje sie w odste¬ pie kilku milimetrów od powierzchni czolowych ukladu rur.Wlot gazu jest przymocowany za pomoca srub 25 do kolnierza 15 obudowy 16 za posrednictwem stozkowego lacznika 21 przyspawanego do plaszcza komory 20 oraz kolnierza 22, przy czym zamknie¬ ta przestrzen 23, powstala miedzy kolnierzem 22 i plaszczem komory 20 wypelniona jest materialem 30 termoizolacyjnym. Dzieki temu kolnierz 22 osiaga temperature w przyblizeniu równa temperaturze kolnierza 15 obudowy 16.Krawedzie zgietych czesci brzegowych obu kon¬ cowych blaszanych plyt 5' polaczone sa z krawe- 35 dziami zaokraglonych plyt 5" przyspawanych rów¬ niez do spawalnych krawedzi 14 obu kolnierzy 15 obudowy 16. Zewnetrzne plyty 5" sluza do odcia¬ zenia kolnierzy 15 obudowy, które oddzielajac ko¬ more z czynnikiem chlodzacym narazone sa na 40 stosunkowo duze cisnienie tego czynnika. Poziome pasy 24 blaszanej plyty prowadzacej przyspawane do górnego konca zewnetrznych blach 5" zaopa¬ trzone sa w otworek i sluza do zapobiezenia prze¬ plywowi gazu z ominieciem kanalów rurowych. 45 Spawane krawedzie 6'" (fig. 4) na narozach czesci brzegowej blaszanych plyt zaopatrzone sa do- dodatkowo w poprzeczny spaw 6" dla uszczelnienia komory z czynnikiem chlodzacym. Dwie pary plyt blaszanych (fig. 6) zlozone sa z plyt 1, 1' i 2, 2'. 50 Plyty 1, 1' sa podobnie uksztaltowane (fig. 6) lecz zestawione sa symetrycznie i odwrócone wzgledem wspólnej plaszczyzny styku o 180°. Podluzne spa¬ wy 6'" znajdujace sie wzdluz równoleglych do osi przewodów rurowych brzegowych czesci 6 i 6' 55 blaszanych plyt usytuowane sa po jednej i drugiej stronie tych plyt. To samo odnosi sie do pary blaszanych plyt 2, i 2' z przesunietym szeregiem kanalów rurowych oraz z brzegowymi czesciami 7 i 7' i spawem 7'". Poszczególne pary blaszanych 60 plyt 1, 1' wzglednie 2, 2' itd. sa zespawane wzdluz obu podobnie zaokraglonych krawedzi 26 piono¬ wych i w ten sposób polaczone w jeden zestaw Plyt.Arkusze blachy o dlugosci równej podwójnej 65 dlugosci kanalów rurowych, w których kazda w obu ich polowach zaopatrzona jest w szeregi pól- walcowych wglebien, przesuniete wzgledem siebie o polowe dlugosci podzialki, zagiete sa w polowie w poprzek kanalów rurowych (fig. 7). Na obu za¬ okraglonych krancach zespawane sa one w pary blaszanych plyt 1, 2' wzglednie 1', 2. Szereg ka¬ nalów rurowych powstaje przez zestawienie takich par plyt blaszanych, przy czym ich brzegowe czesci w danym przypadku czesci 6, 6', 7, 7' zespawane sa wzdluz ich zewnetrznych krawedzi 6'" wzgled¬ nie 7'". Tego rodzaju pary plyt blaszanych sa ko¬ rzystnie zamontowane w zestawy, tak, ze gazy kra- kowe doplywaja od tej strony, po której pary blach sa wygiete po zaokragleniu i nie sa zespa¬ wane.Jak przedstawiono na fig. 8, chlodnica krakowe- go gazu, do której gazy krakowe doprowadzane sa od dolu, sklada sie z pionowych kanalów ruro¬ wych. Obudowa 36 ma dobudowane od dolu stoz¬ kowate przedluzenie 36' z wlotowymi króccami 37 na ciekly czynnik chlodzacy. W górnej czesci obu¬ dowy wykonane jest odpowiednie stozkowate przedluzenie 36", zaopatrzone z obu stron w wy¬ lotowe krócce 38 na mieszanine tej cieczy z para.Jak przedstawiono na fig. 9, zestaw plyt ma w zasadzie przekrój kolowy. Sklada sie on z trzech par blaszanych plyt 1, 1' jednego rodzaju i z za¬ stosowanych po dwie, par blaszanych plyt 2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5', analogicznie, jak na fig. 2, odno¬ szacej sie do ukladu pionowego. Do zewnetrznych blaszanych plyt 5' z pólwalcowymi wglebieniami polaczona jest równiez prosta plyta 5", odciazajaca kolnierz 35 plaszcza obudowy.Wymiennik ciepla wedlug wynalazku dziala, jak nastepuje.Schladzane gazy o wysokiej temperaturze i nis¬ kim cisnieniu doprowadza sie od dolu do wymien¬ nika, skladajacego sie z pionowych kanalów ru¬ rowych (fig. 8). Przez wlotowe krócce 37 wprowa¬ dza sie ciekly czynnik chlodzacy. Dzieki duzej szerokosci brzegowych czesci blaszanych plyt, równoleglych do osi kanalów rurowych wysoka temperatura scianek tych kanalów, bedaca gra¬ dientem goracych gazów, zmienia sie wzdluz sze¬ rokosci tych czesci brzegowych az do ich kra¬ wedzi, prawie do poziomu temperatury czylfnika chlodzacego. Po ochlodzeniu gazów, mieszanine cieczy z para odprowadza sie przez wylotowe krócce 38, usytuowane po obu stronach stozko¬ watego przedluzenia 36", górnej czesci odbudowy 36 wymiennika ciepla.W przykladzie, przedstawionym na fig. 9, czyn¬ nik chlodzacy doplywa od dolu do dwóch prze¬ ciwleglych miejsc przez szereg krócców 37 do przestrzeni pierscieniowej wokól zestawu plyt i rozdziela sie na dwie strony. Powstajaca mie¬ szanina cieczy i pary unosi sie do góry oraz prze¬ dostaje sie do przestrzeni pierscieniowej wokól ze¬ stawu plyt. Poprzez krócce 38 mieszanina ta do¬ staje sie do odpowiednio wysoko umieszczonego oddzielacza, z którego para odprowadzana jest do wlasciwego wykorzystania, a ciecz doprowadza¬ na jest z powrotem do dalszego wlotowego króc¬ ca 37.68403 PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Plytowy wymiennik ciepla zwlaszcza chlod¬ nica gazów krakowych, przeznaczony do gazów o wysokiej temperaturze i niskim cisnieniu, przy¬ stosowany do czynnika chlodzacego o wysokim cisnieniu, skladajacy sie z prostokatnych blasza¬ nych plyt, uksztaltowanych faliscie w podobny sposób i zamocowanych równolegle, parami pola¬ czonych szczelnie na brzegach, przy czym kazde dwie sasiednie plyty blaszane na przemian badz to przylegaja do siebie symetrycznie, stanowiac za pomoca falistych wglebien szereg równoleglych kanalów rurowych o przekroju kolowym, badz tez umieszczone sa w pewnym odstepie % sa przesu¬ niete wzgledem siebie o polowe dlugosci podzial- ki, zas prostopadle do osi kanalów rurowych czesci brzegowe tych par plyt blaszanych, stanowiacych rózne szeregi kanalów rurowych sa tak uksztalto¬ wane, ze zamykaja szczelnie w tej plaszczyznie wydzielone przez nie przestrzenie znamienny tym, ze czesci brzegowe (11) blaszanych plyt (1, 1' — 5, 5') sa wygiete w przekroju poprzecznym w za¬ sadzie co najmniej na czwartej czesci okregu, dzieki czemu kanaly rurowe przystosowane sa do prowadzenia gazu o wysokiej temperaturze przy niskim cisnieniu, przy czym szerokosc brzegowych czesci (6, 7, 8, 9, 10) blaszanych plyt, równoleglych do osi kanalów rurowych, dzieki czemu wysoka temperatura scianek kanalów rurowych, odpowia¬ dajaca temperaturze goracych gazów obniza sie wzdluz szerokosci tych czesci brzegowych az do ich krawedzi w zasadzie do poziomu temperatury czynnika chlodzacego.

2. Plytowy wymiennik ciepla wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze zewnetrzne krawedzie (13) bla- 30 8 szanych plyt prostopadle zarówno do kierunku przeplywu goracego gazu, jak tez do kierunku przeplywu czynnika chlodzacego polaczone sa z za¬ mykajacymi komore dla czynnika chlodzacego, scietymi krawedziami (14) kolnierzy obudowy (16, 36), przy czym brzegowe czesci (6, 7) blaszanych plyt, przylegajace do tych zewnetrznych krawedzi obudowy oraz równolegle do kierunku przeplywu goracego gazu zaopatrzone sa w pewnych odste¬ pach w poprzeczne wglebienia (25).

3. Plytowy wymiennik ciepla wedlug zastrz. 1 — 2, znamienny tym, ze wyrównane zewnetrzne czesci brzegowe (11) blaszanych plyt, tworzace zewnetrzne krawedzie (13) sa zaopatrzone w mostki wzmacniajace (12), zamocowane równolegle do tych krawedzi.

4. Plytowy wymiennik ciepla wedlug zastrz. 1 — 3 znamienny tym, ze czesci brzegowe (6', 7') równolegle do osi kanalów rurowych jednej z kaz¬ dej pary przylegajacych do siebie blaszanych plyt posiadaja wyciecia wzdluz skrajnych pólwalcowych wglebien i wzdluz utworzonych w ten sposób kra¬ wedzi (6", 6'"), (7", 7'") stykowych polaczone sa z brzegowa czescia (6, 7) przylegajacej blaszanej plyty.

5. Plytowy wymiennik ciepla wedlug zastrz. 1 — 4, znamienny tym, ze u dolu obudowy (16, 36) umieszczony jest co najmniej jeden wlotowy króciec (17, 37) rurowy dla plynnego czynnika chlodzacego, zas u góry znajduje sie co najmniej jeden króciec (18, 38) wylotowy dla mieszaniny tej cieczy z para, przy czym króciec (18, 38) po¬ laczony jest przewodem z wysoko umieszczonym bebnem oddzielacza, a przewód powrotny dla cie¬ czy pozostalej po oddzieleniu pary, przylaczony jest do wlotowego krócca (17, 37). R9.IKI. 17f, 6/01 68403 MKP F 28d 9/00 r1 Rg.2KI. 17f, 6/01 68403 MKP F 28d 9/00 Jv 126 Fi9.5 I IKI. 17f, 6/01 68403 MKP F 28d 9/00 6 6'" 6' 7r7, Fig.6 Fig.7KI. 17f, 6/01 68403 MKP F 28d 9/00 Fig. 8KI. 17f, 6/01 68403 MKP F 28d 9/00 Fig.9 PL PL