RU2078294C1 - Vertical heat exchanger - Google Patents

Vertical heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2078294C1
RU2078294C1 RU94038325A RU94038325A RU2078294C1 RU 2078294 C1 RU2078294 C1 RU 2078294C1 RU 94038325 A RU94038325 A RU 94038325A RU 94038325 A RU94038325 A RU 94038325A RU 2078294 C1 RU2078294 C1 RU 2078294C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
casing
pipe
heat exchanger
compensator
cold water
Prior art date
Application number
RU94038325A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94038325A (en
Inventor
А.Б. Гендельман
В.М. Котлярский
В.А. Тарасов
В.Г. Шкуро
Г.М. Стеклов
М.Г. Остронов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза"
Чебоксарское производственное объединение "Химпром"
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 Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза", Чебоксарское производственное объединение "Химпром" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза"
Priority to RU94038325A priority Critical patent/RU2078294C1/en
Publication of RU94038325A publication Critical patent/RU94038325A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2078294C1 publication Critical patent/RU2078294C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0236—Header boxes; End plates floating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: heat exchanger has pipe bank 1, pipe plates 2 and 3, covers 4 and 5, casing 6 with compensator 7, and branch pipes for supplying and discharging fluids. At the top of casing 6 is branch pipe 10 for supplying hot water and, below it, branch pipe 13 for discharging cold water. At the bottom of the casing is branch pipe 12 for supplying cold water and, above it, branch pipe 11 for discharging hot water. EFFECT: improved heat exchange. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, применяемым в химической и других отраслях промышленности, в частности для проведения массобменных, например адсорбционных процессов, сопровождающихся теплообменом. The invention relates to heat exchangers used in chemical and other industries, in particular for conducting mass transfer, for example adsorption processes, accompanied by heat exchange.

Известны кожухотрубные теплообменники, содержащие трубный пучок, трубные решетки, крышки, кожух и патрубки для ввода и вывода сред [1]
Наиболее близким к предложенному по технической сущности является известный вертикальный кожухотрубный теплообменник, содержащий трубный пучок, верхнюю и нижнюю трубные решетки, крышки, кожух с компенсатором, патрубки для ввода и вывода среды в трубное пространство, а также расположенный в нижней части кожуха патрубок для ввода холодной воды в межтрубное пространство и патрубок вывода холодной воды, расположенный в верхней части кожуха [2]
При использовании такого теплообменника для осуществления процесса, характеризующегося циклическим изменением температуры и давления, например попеременной адсорбции газа на неподвижном сорбенте при охлаждении и его последующей десорбции при нагревании, оказывается невозможным обеспечить безаварийную работу теплообменника. Это обусловлено возникновением термоциклических напряжений в зонах соединений кожуха с трубными решетками и в зоне компенсатора, имеющего относительно невысокую циклическую прочность.Known shell-and-tube heat exchangers containing a tube bundle, tube sheets, covers, casing and nozzles for input and output media [1]
Closest to the proposed technical essence is a well-known vertical shell-and-tube heat exchanger containing a tube bundle, upper and lower tube sheets, covers, a casing with a compensator, nozzles for introducing and discharging medium into the tube space, and also a nozzle for cold inlet located at the bottom of the case water in the annulus and a cold water outlet pipe located in the upper part of the casing [2]
When using such a heat exchanger to carry out a process characterized by cyclical changes in temperature and pressure, for example, alternating gas adsorption on a stationary sorbent during cooling and its subsequent desorption during heating, it is impossible to ensure trouble-free operation of the heat exchanger. This is due to the occurrence of thermocyclic stresses in the zones of the joints of the casing with the tube sheets and in the zone of the compensator, which has a relatively low cyclic strength.

Высокие термоциклические напряжения изгиба в зонах соединения кожуха с трубными решетками возникают потому, что более толстые трубные решетки прогреваются и охлаждаются значительно медленнее, чем кожух, и диаметральное удлинение их различно. High thermocyclic bending stresses in the zones of connection of the casing with the tube sheets occur because thicker tube sheets heat up and cool much more slowly than the case, and their diametrical elongation is different.

Для обеспечения более длительного срока службы теплообменика в условиях циклического изменения температурного режима предложен вертикальный кожухотрубный теплообменник, содержащий трубный пучок, верхнюю и нижнюю трубные решетки, крышки, кожух с компенсатором, патрубки для ввода и вывода среды в трубное пространство, а также расположенный в нижней части кожуха патрубок для ввода холодной воды в межтрубное пространство и патрубок вывода холодной воды, расположенный в верхней части кожуха, отличающийся тем, что в верхней части кожуха выше патрубка для вывода холодной воды установлен патрубок для ввода горячей воды в межтрубное пространство, а в нижней части кожуха выше патрубка для ввода холодной воды установлен патрубок для вывода горячей воды. To ensure a longer service life of heat exchange under cyclic changes in the temperature regime, a vertical shell-and-tube heat exchanger is proposed that contains a tube bundle, upper and lower tube sheets, covers, a casing with a compensator, nozzles for introducing and discharging the medium into the tube space, and also located in the lower part casing a pipe for introducing cold water into the annulus and a cold water outlet pipe located in the upper part of the casing, characterized in that in the upper part of the casing e nozzle for outputting the cold water pipe is installed the hot water introduction into the annulus, while the lower part of the casing above the nozzle to enter the cold water pipe is installed for withdrawal of hot water.

Технический результат, возникающий при использовании предложенной конструкции, состоит в уменьшении термоциклических напряжений в зонах соединения кожуха с трубными решетками. Этот эффект достигается благодаря предложенному расположению патрубков, которое обеспечивает постоянное сохранение слоя относительно горячей воды в зоне верхней трубной решетки и слоя относительно холодной воды в зоне нижней трубной решетки. The technical result that occurs when using the proposed design is to reduce thermal cyclic stresses in the areas of the connection of the casing with the tube sheets. This effect is achieved due to the proposed location of the nozzles, which ensures constant preservation of the layer of relatively hot water in the area of the upper tube sheet and the layer of relatively cold water in the area of the lower pipe sheet.

Для упрощения ремонта теплообменника в случае выхода из строя компенсатора кожух теплообменника может быть выполнен составным, по крайней мере из двух царг с фланцем, один из которых соединен с трубной решеткой, а с другой с фланцем смежной царги, причем компенсатор расположен на одной из царг и примыкает с одной стороны к фланцу, соединенному с трубной решеткой. В случае, когда компенсатор примыкает к фланцу, соединенному с верхней трубной решеткой, он расположен между патрубком для ввода горячей воды и патрубком для вывода холодной воды; если компенсатор примыкает к фланцу, соединенному с нижней трубной решеткой, он расположен между патрубком для ввода холодной воды и патрубком для вывода горячей воды. To simplify the repair of the heat exchanger in the event of a compensator failure, the heat exchanger casing can be made integral of at least two frames with a flange, one of which is connected to the tube sheet and the other with a flange of an adjacent side, and the compensator is located on one of the sides adjacent to one side of the flange connected to the tube sheet. In the case when the compensator is adjacent to the flange connected to the upper tube sheet, it is located between the pipe for hot water inlet and the pipe for cold water outlet; if the compensator is adjacent to a flange connected to the lower tube sheet, it is located between the cold water inlet pipe and the hot water outlet pipe.

Предложенное расположение компенсатора обеспечивает в рамках предложенной конструкции максимальную локализацию термоциклических напряжений. В случае выхода компенсатора из строя предложенный вариант конструкции обеспечивает легкость демонтажа царги с вышедшим из строя компенсатором и ее ремонт с наименьшими затратами. The proposed location of the compensator provides, within the framework of the proposed design, the maximum localization of thermocyclic stresses. In case of failure of the compensator, the proposed design option provides ease of dismantling the drawer with the failed compensator and its repair at the lowest cost.

На фиг. 1 изображен предложенный теплообменник с компенсатором в средней части кожуха, на фиг. 2 и 3 с компенсатором на отдельной царге соответственно в верхней и нижней части кожуха. In FIG. 1 shows the proposed heat exchanger with a compensator in the middle part of the casing, FIG. 2 and 3 with a compensator on a separate drawer, respectively, in the upper and lower parts of the casing.

Теплообменник, изображенный на фиг. 1, содержит трубный пучок 1, верхнюю и нижнюю трубные решетки 2 и 3, верхнюю и нижнюю крышки 4 и 5, кожух 6 с компенсатором 7, патрубки 8 и 9 для ввода среды в трубы и ее вывода, патрубки 10 и 11 для ввода и вывода горячей воды, патрубки 12 и 13 для ввода и вывода холодной воды, перегородку 14 в межтрубном пространстве. В верхней части кожуха расположены патрубок 10 и патрубок 13 (ниже патрубка 10), в нижней части патрубок 12 и патрубок 11 (выше патрубка 12). The heat exchanger shown in FIG. 1, contains a tube bundle 1, upper and lower tube sheets 2 and 3, upper and lower covers 4 and 5, a casing 6 with a compensator 7, nozzles 8 and 9 for introducing the medium into the pipes and its outlet, nozzles 10 and 11 for introducing and hot water outlet, nozzles 12 and 13 for inlet and outlet of cold water, a partition 14 in the annulus. In the upper part of the casing there is a pipe 10 and a pipe 13 (below the pipe 10), in the lower part of the pipe 12 and pipe 11 (above the pipe 12).

При осуществлении в теплообменнике цикла адсорбции на твердом сорбенте, помещенном в трубках, и последующей десорбции, он работает следующим образом. Через патрубок 8 в теплообменник поступает исходная газовая смесь, часть компонентов которой сорбируется, а не поглощенная часть выходит из аппарата через патрубок 9. Через патрубок 12 в межтрубное пространство поступает охлаждающая вода, которая выходит через патрубок 13. По достижении определенной степени насыщения сорбента подачу в теплообменник исходной газовой смеси и охлаждающей воды прекращают и начинают подавать в межтрубное пространство через патрубок 10 горячую воду, которая выходит через патрубок 11. Газы, десорбирующиеся благодаря нагреванию, выводят через патрубок 9. Благодаря тому, что плотность холодной воды выше плотности горячей воды, в межтрубном пространстве ниже патрубка 11 достаточно долгое время сохраняется слой холодной воды, и температура нижней трубной решетки 3 существенно не изменяется. Перемешиванию холодной и горячей воды дополнительно препятствует перегородка 14. When the adsorption cycle is carried out in the heat exchanger on a solid sorbent placed in the tubes and subsequent desorption, it works as follows. Through the pipe 8, an initial gas mixture enters the heat exchanger, some of the components of which are sorbed, and the non-absorbed part leaves the apparatus through the pipe 9. Through the pipe 12, cooling water enters the annulus, which flows through the pipe 13. After reaching a certain degree of saturation of the sorbent, the heat exchanger of the initial gas mixture and cooling water is stopped and hot water is supplied to the annulus through the pipe 10, which exits through the pipe 11. The gases desorbed by arya heat is withdrawn through the pipe 9. Due to the higher density of the cold water hot water density in the annulus below the nozzle 11 is retained long enough layer of cold water, and the temperature of the lower tube sheet 3 is not substantially changed. The mixing of cold and hot water is additionally prevented by the partition 14.

По окончании цикла десорбции прекращают подачу в межтрубное пространство горячей воды и возобновляют подачу исходной газовой смеси и охлаждающей воды. Благодаря указанной выше разности плотностей холодной и горячей воды в межтрубном пространстве выше патрубка 13 достаточно долгое время сохраняется слой горячей воды, и температура верхней трубной решетки 2 существенно не меняется. At the end of the desorption cycle, the flow of hot water into the annulus is stopped and the supply of the initial gas mixture and cooling water is resumed. Due to the above-mentioned difference in the densities of cold and hot water in the annulus above the nozzle 13, a layer of hot water remains for a rather long time, and the temperature of the upper tube sheet 2 does not change significantly.

Перегородка 14 также препятствует перемешиванию холодной и горячей воды. The partition 14 also prevents the mixing of cold and hot water.

Уменьшение диапазона колебаний температур в зоне трубных решеток приводит к снижению термоциклических напряжений и, соответственно повышению долговечности конструкции. Reducing the range of temperature fluctuations in the area of the tube sheets leads to a decrease in thermocyclic stresses and, accordingly, an increase in the durability of the structure.

Теплообменник, изображенный на фиг. 2, отличается от теплообменника, изображенного на фиг. 1, тем, что кожух выполнен составным из двух царг - основной царги 6 и дополнительной верхней царги 15 с компенсатором 7 и фланцами 16 и 17. Верхний фланец 16 соединен с верхней трубной решеткой 2, к которой приварена верхняя крышка 4; нижний фланец 7 соединен с фланцем 18 основной царги 6. Патрубок для ввода горячей воды 10 расположен на царге 15 выше компенсатора 7, патрубок для вывода холодной воды на основной царге 6, ниже ее фланцевого соединения с царгой 15. The heat exchanger shown in FIG. 2 differs from the heat exchanger shown in FIG. 1, in that the casing is made of a composite of two drawers — the main drawer 6 and an additional upper drawer 15 with a compensator 7 and flanges 16 and 17. The upper flange 16 is connected to the upper tube sheet 2, to which the upper cover 4 is welded; the lower flange 7 is connected to the flange 18 of the main drawer 6. A pipe for introducing hot water 10 is located on the drawer 15 above the compensator 7, a pipe for withdrawing cold water on the main drawer 6, below its flange connection with the drawer 15.

Данный теплообменник работает так же, как теплообменник, изображенный на фиг. 1. В случае выхода из строя компенсатора 7 достаточно разъединить фланцевые соединения царги 15 с верхней трубной решеткой 2 и основной царгой 6, снять и отремонтировать или заменить царгу 15. This heat exchanger works in the same way as the heat exchanger shown in FIG. 1. In case of failure of the compensator 7, it is enough to disconnect the flange connections of the collet 15 with the upper tube sheet 2 and the main collet 6, remove and repair or replace the collet 15.

Теплообменник, изображенный на фиг. 3, отличается от теплообменника, изображенного на фиг. 2, тем, что дополнительная царга 15 с компенсатором 7 расположена ниже основной царги 6, соединена с нижней трубной решеткой 3 и содержит патрубок для ввода холодной воды, расположенный ниже компенсатора 7. Теплообменник работает так же, как описанные выше, и для его ремонта предпринимают действия, аналогичные действиям при ремонте теплообменника, изображенного на фиг. 2. The heat exchanger shown in FIG. 3 differs from the heat exchanger shown in FIG. 2, in that the additional collet 15 with compensator 7 is located below the main collet 6, connected to the lower tube sheet 3 and contains a pipe for cold water inlet, located below the compensator 7. The heat exchanger works in the same way as described above, and repair is undertaken actions similar to repairing the heat exchanger shown in FIG. 2.

Claims (4)

1. Вертикальный кожухотрубный теплообменник, содержащий трубный пучок, верхнюю и нижнюю трубные решетки, крышки, кожух с компенсатором, патрубки для ввода и вывода среды в трубное пространство, а также расположенный в нижней части кожуха патрубок для ввода холодной воды в межтрубное пространство и патрубок вывода холодной воды, расположенной в верхней части кожуха, отличающийся тем, что в верхней части кожуха выше патрубка для вывода холодной воды установлен патрубок для ввода горячей воды в межтрубное пространство, а в нижней части кожуха выше патрубка для ввода холодной воды установлен патрубок для вывода горячей воды. 1. A vertical shell-and-tube heat exchanger containing a tube bundle, upper and lower tube sheets, covers, a casing with a compensator, nozzles for introducing and discharging the medium into the tube space, and also a pipe located in the lower part of the casing for introducing cold water into the annular space and the outlet pipe cold water located in the upper part of the casing, characterized in that in the upper part of the casing above the pipe for outputting cold water there is a pipe for introducing hot water into the annulus, and in the lower part of the casing and above the nozzle for cold water inlet, a nozzle for hot water outlet is installed. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что кожух выполнен составным по крайней мере из двух царг с фланцами, один из которых соединен с трубной решеткой, а другой с фланцем смежной царги, причем компенсатор расположен на одной из царг и примыкает с одной стороны к фланцу, соединенному с трубной решеткой. 2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the casing is made integral of at least two casing with flanges, one of which is connected to the tube sheet, and the other with the flange of the adjacent casing, and the compensator is located on one of the casing and adjacent to one side to the flange connected to the tube sheet. 3. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что компенсатор примыкает к фланцу, соединенному с верхней трубной решеткой, и расположен между патрубком для ввода горячей воды и патрубком для вывода холодной воды. 3. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the compensator is adjacent to the flange connected to the upper tube sheet and is located between the pipe for hot water inlet and the pipe for cold water outlet. 4. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что компенсатор примыкает к фланцу, соединенному с нижней трубной решеткой, и расположен между патрубком для ввода холодной воды и патрубком для вывода горячей воды. 4. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the compensator is adjacent to the flange connected to the lower tube sheet and is located between the cold water inlet pipe and the hot water outlet pipe.
RU94038325A 1994-10-12 1994-10-12 Vertical heat exchanger RU2078294C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94038325A RU2078294C1 (en) 1994-10-12 1994-10-12 Vertical heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94038325A RU2078294C1 (en) 1994-10-12 1994-10-12 Vertical heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94038325A RU94038325A (en) 1996-09-10
RU2078294C1 true RU2078294C1 (en) 1997-04-27

Family

ID=20161613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94038325A RU2078294C1 (en) 1994-10-12 1994-10-12 Vertical heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2078294C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103776280A (en) * 2014-01-26 2014-05-07 浙江大学 Vertical type heat exchanger with convex light wall pipe plate
RU2660990C2 (en) * 2016-06-16 2018-07-11 Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" Vertical heat exchanger

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104315887B (en) * 2014-09-25 2016-06-29 徐永权 A kind of heat-exchanger rig based on hydrogen compound

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971, с. 344 - 348. Авторское свидетельство СССР N 1076730, кл. F 28 D 7/00, 1984. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103776280A (en) * 2014-01-26 2014-05-07 浙江大学 Vertical type heat exchanger with convex light wall pipe plate
CN103776280B (en) * 2014-01-26 2015-08-12 浙江大学 There is the vertical heat exchanger of convex thin tubesheet
RU2660990C2 (en) * 2016-06-16 2018-07-11 Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" Vertical heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
RU94038325A (en) 1996-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104040282B (en) Modular board shell-type exchangers
KR101168777B1 (en) Heat exchanger having plural tubular arrays
RU2426050C2 (en) Method and device for system of heat exchange with synthesis gas
US8062605B2 (en) Cooling system and shell-type reactor with such cooling system
US7610951B2 (en) Apparatus and process for cooling hot gas
RU2078294C1 (en) Vertical heat exchanger
JPH0456238B2 (en)
CN201028489Y (en) Boiler used for waste heat recovery in synthesis of chloroethylene
CN105043142B (en) A kind of solids cooler
CN201569336U (en) Glass lining multitube type heat exchanger
US4089369A (en) Modular heat exchanger and method of its operation
CN103075870A (en) Novel efficient steam heater
US4243097A (en) Waste heat boiler
JPS63162787A (en) Method and apparatus for cooling cracking gas
JP2001031982A (en) Heat exchanger and coal-gasification apparatus using this
RU2669989C1 (en) Plate heat exchanger for hydrogenation units of secondary oil refining
RU2670996C1 (en) Plate heat exchanger for hydrogenation units of secondary oil refining
RU2683007C1 (en) Plate heat exchanger for hydrogenation units of secondary oil refining
JPS5837934Y2 (en) Hydrocarbon pyrolysis gas quenching equipment
JPS6042292Y2 (en) Heat exchanger
CN218329422U (en) Heat recovery system for heat high-pressure gas in hydrogenation device
JPH1026486A (en) Recovery of heat of exhaust gas by heating medium connected spiral type heat exchangers
CN101738116A (en) Heat exchange method of acetic acid vapor containing bromine in preparing terephthalic acid and special device thereof
CN203258628U (en) Pressure-bearing evaporator for chemical industry
CN107013894A (en) A kind of double tubesheet combined type quenching boiler for coal chemical industry

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091013