RU178401U1 - Heat and mass transfer device - Google Patents

Heat and mass transfer device Download PDF

Info

Publication number
RU178401U1
RU178401U1 RU2018102701U RU2018102701U RU178401U1 RU 178401 U1 RU178401 U1 RU 178401U1 RU 2018102701 U RU2018102701 U RU 2018102701U RU 2018102701 U RU2018102701 U RU 2018102701U RU 178401 U1 RU178401 U1 RU 178401U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
coolant
channels
plates
collector
Prior art date
Application number
RU2018102701U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Викторович Степыкин
Андрей Ананьевич Сидягин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority to RU2018102701U priority Critical patent/RU178401U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU178401U1 publication Critical patent/RU178401U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/26Fractionating columns in which vapour and liquid flow past each other, or in which the fluid is sprayed into the vapour, or in which a two-phase mixture is passed in one direction
    • B01D3/28Fractionating columns with surface contact and vertical guides, e.g. film action

Abstract

Решение относится к контактным устройствам, предназначенным для проведения тепло- и массообменных процессов в гетерогенных системах газ (пар) – жидкость. Наиболее эффективно использовать данное устройство будет возможно в случае умеренных тепловых эффектов, сопровождающих сорбционные и хемосорбционные процессы.Предлагаемым решением ставится задача повышение удобства монтажа коллектора, улучшение равномерности распределения жидкости по элементам и снижение пристеночного эффекта, увеличение скорости движения теплоносителя, как следствие увеличение коэффициента теплоотдачи от теплоносителя.Технический результат – совершенствование конструкции коллектора, изменение расположения и формы газожидкостных каналов, совершенствование пространства для движения теплоносителя.Этот технический результат достигается тем, что в тепломассообменном устройстве, включающем корпус (обечайку), коллектор для отвода и подачи теплоносителя, пластины и установленные перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы, каналы имеют радиальное расположение. Пластины попарно объединены в теплообменные модули. Во внутреннюю полость модулей подается теплоноситель. Пространство между модулями образует газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы, расположенные по окружности или радиально. Это позволяет улучшить орошение устройства, уменьшить неравномерность распределения жидкости по сечению устройства. За счет изменения расположения коллекторов для отвода и подвода теплоносителя (над и под слоем устройства) достигается удобство монтажа и ремонта, так как обеспечивается удобный подход к соединениям со всех сторон. За счет установки перегородок в канале для теплоносителя увеличивается скорость его движения, и как следствие – повышается теплоотдача с его стороны. При этом перегородки выполняются наклонными.The solution relates to contact devices designed to conduct heat and mass transfer processes in heterogeneous gas (vapor) - liquid systems. The most effective use of this device will be possible in the case of moderate thermal effects accompanying sorption and chemisorption processes. The proposed solution is to increase the ease of installation of the collector, improve the uniformity of fluid distribution over the elements and reduce the wall effect, increase the velocity of the coolant, as a result of which the heat transfer coefficient increases heat carrier. Technical result - improving the design of the collector, changing the location and the shape of the gas-liquid channels, improving the space for movement of the coolant. This technical result is achieved by the fact that in the heat and mass transfer device including the housing (shell), the collector for the removal and supply of coolant, plates and installed perforated corrugated heat-conducting elements, the channels have a radial arrangement. The plates are combined in pairs in heat exchange modules. The coolant is fed into the internal cavity of the modules. The space between the modules forms gas-liquid channels, in each of which perforated corrugated heat-conducting elements are installed, located around the circumference or radially. This allows you to improve the irrigation of the device, to reduce the uneven distribution of fluid over the cross section of the device. By changing the location of the collectors for the removal and supply of coolant (above and below the layer of the device), ease of installation and repair is achieved, as a convenient approach to connections from all sides is provided. Due to the installation of partitions in the channel for the coolant, its speed increases, and as a result, the heat transfer from it increases. In this case, the partitions are inclined.

Description

Решение относится к контактным устройствам, предназначенным для проведения тепло- и массообменных процессов в гетерогенных системах газ (пар) – жидкость. Наиболее эффективно использовать данное устройство будет возможно в случае умеренных тепловых эффектов, сопровождающих сорбционные и хемосорбционные процессы.The solution relates to contact devices designed to conduct heat and mass transfer processes in heterogeneous gas (vapor) - liquid systems. The most efficient use of this device will be possible in the case of moderate thermal effects accompanying sorption and chemisorption processes.

Известно тепломассообменное устройство [1], включающее корпус, коллекторы для отвода и подачи теплоносителя в канал, образованный вертикально установленными контактными парами пластин, смежные пары пластин образуют газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы При этом каждая контактная пара пластин, примыкающие к ней участки газожидкостных каналов, отделенные от соседних участков теплопроводящими элементами, и фрагменты коллекторов для отвода и подачи теплоносителя, соединены в блоки, фрагменты коллекторов между блоками герметично соединены между собой, теплопроводящие элементы выполнены с продольными гофрами, а контактные пластины – с продольными или наклонными гофрами.A heat and mass transfer device [1] is known, including a housing, collectors for removing and supplying heat carrier to a channel formed by vertically mounted contact pairs of plates, adjacent pairs of plates form gas-liquid channels, each of which has perforated corrugated heat-conducting elements. Each contact pair of plates adjacent to it sections of gas-liquid channels separated from neighboring sections by heat-conducting elements, and fragments of collectors for the removal and supply of coolant, oedineny into blocks, fragments collectors between blocks sealingly interconnected, the heat-conducting elements are formed with longitudinal corrugations, and the contact plate - with longitudinal or oblique corrugations.

Данное устройство является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является прототипом.This device is the closest in technical essence and the achieved result is a prototype.

Устройство работает следующим образом. Теплоноситель подается в каналы для теплоносителя, образованные вертикально установленными контактными парами пластин, через штуцера. Жидкость подается в устройство сверху, газ, распределяясь в каналах, снизу. Происходит контакт фаз. The device operates as follows. The coolant is supplied to the channels for the coolant formed by vertically mounted contact pairs of plates through the nozzle. Liquid is supplied to the device from above, gas is distributed in the channels from below. Phase contact occurs.

Тепломассообменное устройство-прототип характеризуется неравномерным распределением жидкости по пластинам (крайние пластины хуже орошаются, степень смачивания составляет 30–50%), неудобством монтажа коллектора, низкой турбулизацией теплоносителя и соответственно не высоким коэффициентом теплопередачи. The heat and mass transfer device prototype is characterized by an uneven distribution of liquid across the plates (the extreme plates are worse irrigated, the degree of wetting is 30–50%), the inconvenience of mounting the collector, low turbulization of the coolant, and, accordingly, a low heat transfer coefficient.

Предлагаемым решением ставится задача повышение удобства монтажа коллектора, улучшение равномерности распределения жидкости по элементам и снижение пристеночного эффекта, увеличение скорости движения теплоносителя, как следствие увеличение коэффициента теплоотдачи от теплоносителя.The proposed solution poses the problem of improving the ease of installation of the collector, improving the uniformity of the distribution of fluid among the elements and reducing the near-wall effect, increasing the velocity of the coolant, as a result of increasing the heat transfer coefficient from the coolant.

Технический результат – совершенствование конструкции коллектора, изменение расположения и формы газожидкостных каналов, совершенствование пространства для движения теплоносителя.The technical result - improving the design of the collector, changing the location and shape of the gas-liquid channels, improving the space for movement of the coolant.

Этот технический результат достигается тем, что в тепломассообменном устройстве, включающем корпус (обечайку), коллектор для отвода и подачи теплоносителя, выполненный в виде кольцевых труб, соединенных, посредством штуцеров с каналами для теплоносителя, пластины и установленные перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы, каналы имеют радиальное расположение. Пластины установлены вдоль радиуса обечайки и попарно объединены в теплообменные модули. Во внутреннюю полость модулей подается теплоноситель. Пространство между модулями образует газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы, расположенные по окружности или радиально. Это позволяет улучшить орошение устройства, уменьшить неравномерность распределения жидкости по сечению устройства. За счет изменения расположения коллекторов для отвода и подвода теплоносителя (над и под слоем устройства) достигается удобство монтажа и ремонта, так как обеспечивается удобный подход к соединениям со всех сторон. За счет установки перегородок в канале для теплоносителя увеличивается скорость его движения, и как следствие – повышается теплоотдача с его стороны. При этом перегородки выполняются наклонными. This technical result is achieved by the fact that in the heat and mass transfer device including the housing (shell), the collector for the removal and supply of coolant, made in the form of annular pipes connected by means of fittings with channels for the coolant, plates and installed perforated corrugated heat-conducting elements, the channels have a radial location. The plates are installed along the radius of the shell and are combined in pairs in heat exchange modules. The coolant is fed into the internal cavity of the modules. The space between the modules forms gas-liquid channels, in each of which perforated corrugated heat-conducting elements are installed, located around the circumference or radially. This allows you to improve the irrigation of the device, to reduce the uneven distribution of fluid over the cross section of the device. By changing the location of the collectors for the removal and supply of coolant (above and below the layer of the device), ease of installation and repair is achieved, as a convenient approach to connections from all sides is provided. Due to the installation of partitions in the channel for the coolant, its speed increases, and as a result, the heat transfer from it increases. In this case, the partitions are inclined.

Предлагаемое тепломасообменное устройство приведено на чертежах: на фиг. 1 – общий вид в разрезе; на фиг. 2 – вид сверху; на фиг. 3 – показан теплообменный модуль; на фиг. 4 – Объемная модель устройства.The proposed heat and mass transfer device is shown in the drawings: in FIG. 1 is a General sectional view; in FIG. 2 - top view; in FIG. 3 - shows a heat exchange module; in FIG. 4 - Volumetric model of the device.

В описании и на чертежах приняты обозначения:In the description and in the drawings, the notation:

1 – корпус,1 - housing

2 – теплообменный модуль (канал для подачи теплоносителя),2 - heat exchange module (channel for supplying coolant),

3 – трубопровод подачи/отвода теплоносителя,3 - pipeline supply / removal of coolant,

4 – распределительный коллектор,4 - distribution manifold,

5 – газожидкостной канал,5 - gas-liquid channel

6 – сетчатый теплопроводящий элемент, 6 - mesh heat-conducting element,

7 – фланец,7 - flange

8 – боковая стенка модуля (пластина),8 - side wall of the module (plate),

9 – перегородки.9 - partitions.

Теплообменное устройство установлено в корпусе 1, включает круговые трубопроводы – коллектор 4 для отвода и подачи теплоносителя. Через него теплоноситель подается в каналы 2 (фиг. 1). Пары контактных пластин 8 (боковые стенки модуля), установленные вертикально, образуют канал 2 для подачи теплоносителя, который поступает и отводится по трубопроводу 3. Смежные пары пластин 8 образуют газожидкостные каналы 5. В каждом газожидкостном канале 5 установлен перфорированный гофрированный теплопроводящий элемент 6 с гофрами, аналогичными описанном в [1].The heat exchange device is installed in the housing 1, includes circular pipelines - a collector 4 for removal and supply of coolant. Through it, the coolant is fed into the channels 2 (Fig. 1). Pairs of contact plates 8 (side walls of the module), mounted vertically, form a channel 2 for supplying coolant, which enters and is discharged through pipe 3. Adjacent pairs of plates 8 form gas-liquid channels 5. A perforated corrugated heat-conducting element 6 with corrugations is installed in each gas-liquid channel 5 similar to that described in [1].

Каждая контактная пара пластин 8, примыкающие к ней участки газожидкостных каналов 5, отделенные от соседних участков теплопроводящими элементами 6 и соединены в блоки. Сверху и снизу модуля имеются штуцера, которые могут быть герметично соединены фланцами 7, муфтой и т.п. Гофры на теплопроводящих элементах образуют на одной стороне теплопроводящего элемента 6 сужающиеся треугольные каналы, на другой стороне каналы чередуются – то сужаются, то расширяются, аналогично [1]. На пластинах также имеются прямые или наклонные гофры. Внутри каналов для теплоносителя установлены наклонные перегородки. Перегородки условно показаны на Фиг. 3. Перегородки увеличивают скорость движения теплоносителя, турбулизируют поток, а значит значительно интенсифицируют теплоотдачу со стороны теплоносителя.Each contact pair of plates 8, adjacent to it sections of gas-liquid channels 5, separated from neighboring sections by heat-conducting elements 6 and connected in blocks. On top and bottom of the module there are fittings that can be hermetically connected by flanges 7, a coupling, etc. Corrugations on the heat-conducting elements form tapering triangular channels on one side of the heat-conducting element 6, on the other side the channels alternate - they are narrowed, then expand, similarly [1]. The plates also have straight or inclined corrugations. Inside the channels for the coolant installed inclined partitions. Partitions are conventionally shown in FIG. 3. Partitions increase the velocity of the coolant, turbulence the flow, and therefore significantly intensify heat transfer from the coolant.

Сборка тепломассообменного устройства осуществляется присоединением теплообменных модулей с коллектором 4 в узле 7. Также между модулями устанавливаются теплопроводящие элементы 6.The heat-mass-exchange device is assembled by connecting the heat-exchange modules with a collector 4 in the node 7. Heat-conducting elements 6 are also installed between the modules.

Устройство работает следующим образом. Газовая фаза подается сверху или снизу, распределяясь в газожидкостных каналах 5. Жидкая фаза подается сверху (или снизу), распределяясь по тепломассообменным блокам и перфорированным гофрированным элементам 6. Фазы контактируют на их поверхности, где происходит массообменный процесс. В канале 2 через штуцера подается теплоноситель (вода или пар). Таким образом, на поверхности модулей (на стенках 8) происходит еще и теплообменный процесс. Теплопроводящие элементы участвуют и при теплообменном процессе. Возможна работа в затопленном режиме.The device operates as follows. The gas phase is supplied from above or below, distributed in gas-liquid channels 5. The liquid phase is fed from above (or from below), distributed over heat and mass transfer blocks and perforated corrugated elements 6. The phases contact on their surface, where the mass transfer process takes place. In channel 2, a coolant (water or steam) is supplied through the nozzle. Thus, on the surface of the modules (on the walls 8) there is also a heat exchange process. Heat-conducting elements are also involved in the heat exchange process. Possible work in flooded mode.

Гофры на теплопроводящих элементах и контактных пластинах увеличивают поверхность контакта. Выполнение гофр в виде сужающихся треугольных каналов на одной стороне, чередующимися на другой стороне обеспечивает хорошее перемешивание жидкости, легкий переход ее от пластин 8 к теплопроводящим элементам 6 и наоборот.Corrugations on the heat-conducting elements and contact plates increase the contact surface. The implementation of the corrugations in the form of tapering triangular channels on one side, alternating on the other side provides good mixing of the liquid, its easy transition from the plates 8 to the heat-conducting elements 6 and vice versa.

Радиальное расположение модулей, формирующих каналы, устраняет эффект неравномерного смачивания устройства, так как отсутствуют изолированные пристеночные зоны, с малым орошением их жидкостью. The radial arrangement of the modules forming the channels eliminates the effect of uneven wetting of the device, since there are no isolated wall zones with little irrigation with their liquid.

Установка подводящих и отводящих трубопроводов в верхней и нижней части устройства повышает технологичность и удобство обслуживания за счет большего рабочего пространства и возможности осмотра с любой стороны.The installation of inlet and outlet pipelines in the upper and lower parts of the device increases the manufacturability and ease of maintenance due to the larger working space and the possibility of inspection from any direction.

На основании выше изложенного можно сделать вывод, что предлагаемое решение соответствует критерию «новизна». Авторам не известны решения со сходными отличительными признаками, на основании чего можно сделать вывод, что заявляемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень». А испытания на макете подтвердили промышленную применимость устройства.Based on the foregoing, we can conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty." The authors are not aware of solutions with similar distinctive features, on the basis of which it can be concluded that the claimed solution meets the criterion of "inventive step". A prototype test confirmed the industrial applicability of the device.

1. Пат. РФ Ru 141 498, кл В 01 D 3/28. Тепломассообменное устройство/ А.В. Степыкин, А.А. Сидягин; заявитель НГТУ им. Р.Е. Алексеева.– опубл. Бюл № 16, 2014.1. Pat. RF Ru 141 498, cell B 01 D 3/28. Heat and mass transfer device / A.V. Stepykin, A.A. Sidyagin; applicant NSTU them. R.E. Alekseeva. - publ. Bul No. 16, 2014.

Claims (1)

Тепломассообменное устройство, включающее цилиндрический корпус, коллекторы для отвода и подачи теплоносителя в канал, образованный вертикально установленными контактными парами пластин, смежные пары пластин образуют газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы, отличающееся тем, что пластины установлены радиально вдоль радиуса обечайки, каналы для теплоносителя при этом выполнены сужающимися и в них установлены перегородки, коллектор расположен над и под устройством и выполнен в виде кольцевых труб, соединенных посредством штуцеров с каналами для теплоносителя.Heat and mass transfer device, including a cylindrical body, collectors for the removal and supply of coolant into the channel formed by vertically mounted contact pairs of plates, adjacent pairs of plates form gas-liquid channels, in each of which perforated corrugated heat-conducting elements are installed, characterized in that the plates are installed radially along the radius of the shell , the channels for the coolant are made tapering and partitions are installed in them, the collector is located above and below the devices m and is made in the form of annular tubes connected by fittings with channels for a coolant.
RU2018102701U 2018-01-24 2018-01-24 Heat and mass transfer device RU178401U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018102701U RU178401U1 (en) 2018-01-24 2018-01-24 Heat and mass transfer device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018102701U RU178401U1 (en) 2018-01-24 2018-01-24 Heat and mass transfer device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU178401U1 true RU178401U1 (en) 2018-04-03

Family

ID=61867944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018102701U RU178401U1 (en) 2018-01-24 2018-01-24 Heat and mass transfer device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU178401U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806946C1 (en) * 2022-09-26 2023-11-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"(НГТУ) Heat and mass transfer device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10021081A1 (en) * 2000-04-28 2002-01-03 Linde Ag Heat exchange method and apparatus
EP1406057A1 (en) * 2002-10-01 2004-04-07 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Plate heat exchanger having a thick fin
DE102009040561A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-10 Linde Aktiengesellschaft Heat exchanger e.g. direct-current heat exchanger, for use as e.g. condenser in rectification column during low-temperature analysis of air for obtaining oxygen, has fluid channels formed by gaps between radially arranged tubes
RU141498U1 (en) * 2013-12-10 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10021081A1 (en) * 2000-04-28 2002-01-03 Linde Ag Heat exchange method and apparatus
EP1406057A1 (en) * 2002-10-01 2004-04-07 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Plate heat exchanger having a thick fin
DE102009040561A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-10 Linde Aktiengesellschaft Heat exchanger e.g. direct-current heat exchanger, for use as e.g. condenser in rectification column during low-temperature analysis of air for obtaining oxygen, has fluid channels formed by gaps between radially arranged tubes
RU141498U1 (en) * 2013-12-10 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806946C1 (en) * 2022-09-26 2023-11-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"(НГТУ) Heat and mass transfer device
RU2807695C1 (en) * 2022-09-26 2023-11-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Heat and mass transfer device with tubular heat exchange modules

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU141498U1 (en) HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE
RU178401U1 (en) Heat and mass transfer device
RU160795U1 (en) SCRUBBER HEAT RECOVERY
RU2806946C1 (en) Heat and mass transfer device
RU2807695C1 (en) Heat and mass transfer device with tubular heat exchange modules
SU737771A1 (en) Shell- and-tube heat exchanger
CN206235218U (en) Outer ripple heat exchange of heat pipe and sea water desalinating unit
RU149737U1 (en) SHELL-TUBE HEAT EXCHANGE UNIT
RU185391U1 (en) SHELL-TUBE HEAT EXCHANGE UNIT
CN206974246U (en) A kind of tubular heat exchange device
RU2674816C1 (en) Horizontal vapour-liquid heat exchanger
CN219058593U (en) High-thermal-conductivity waste water evaporator
KR200404672Y1 (en) Structure of heat exchanger
RU2572545C1 (en) Shell-and-tube continuous heat exchanger
CN215337873U (en) Spiral baffle type heat exchanger
RU210005U1 (en) Cylindrical plate heat exchanger with radial movement of heat exchange fluids
RU2173668C2 (en) Deaeration-distillation heat-exchanger
CN215864767U (en) Low-temperature waste heat power generation and heat exchange device
RU2804787C1 (en) Flap heat exchanger
RU2770347C1 (en) Recuperative heat exchanger and method for its manufacture
CN219454274U (en) Flow extending mechanism of furnace inlet water heat exchange plate
CN213021081U (en) Spray heat exchanger
CN210292898U (en) Condenser
RU2480699C2 (en) Heat and mass exchange equipment with combined scheme of interaction of gas and liquid flows
CN104623917B (en) A kind of little temperature difference shell journey becomes the no baffle plate high-efficiency energy-saving evaporator in space

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190125