RU216607U1 - Пленочный тепломассообменный аппарат со спиральной перегородкой - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к тепломассообменным аппаратам для систем газ (пар) - жидкость и может быть использована в процессе ректификации, например, для разделения водометанольной смеси, а также в других процессах переработки нефти и газа. Задачей полезной модели является создание нового устройства пленочного трубчатого тепломассообменного аппарата с достижением следующего технического результата: повышение эффективности теплоотдачи в межтрубном пространстве аппарата. В пленочном трубчатом тепломассообменном аппарате, содержащем вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой, подключенные к корпусу штуцера подвода и отвода теплоносителя, штуцера ввода сырья и вывода жидкой фазы, подсоединенные к камерам с противоположных концов аппарата, штуцер вывода газовой фазы, подключенный к верхней камере аппарата, в верхней камере над штуцером ввода сырья, но ниже концов теплообменных труб, расположена перфорированная пластина с отверстиями диаметра большего, чем наружный диаметр теплообменных труб, согласно полезной модели на трубах установлена спиральная перегородка в виде перфорированного однозаходного шнека.

Description

Полезная модель относится к тепломассообменным аппаратам для систем газ (пар) - жидкость и может быть использована в процессе ректификации, например, для разделения водометанольной смеси, а также в других процессах переработки нефти и газа.

Полезная модель относится к устройствам для проведения совместных процессов тепло- и массообмена и может быть использовано в химической, нефтехимической нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известна конструкция пленочного трубчатого тепломассообменного аппарата (А.с. СССР №1416161 «Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат»). Известное устройство содержит вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой, подключенные к корпусу штуцера отвода и подвода теплоносителя, штуцера ввода и вывода жидкости, выполненные к камерам с противоположных концов аппарата, газовые штуцера, подключенные к камерам с противоположных концов аппарата, параллельно верхней трубной решетке установленную полку, снабженную отверстиями и бортами. В отверстиях полки герметично установлены патрубки (распределители жидкости) с отверстиями для стока жидкости. Полка и верхняя трубная решетка снабжены порогами с зубчатыми верхними торцами. Для подвода жидкости на полку штуцер ввода жидкости имеет трубу.

К недостаткам пленочного трубчатого тепломассообменного аппарата следует отнести невозможность работы при больших расходах жидкости ввиду возникновения сильной неравномерности распределения жидкости по теплообменным трубам, захлебывание теплообменных труб, близлежащих к месту подвода жидкости.

Объясняется это возникновением волны при ударе большой массы жидкости о преграду (например, плоскость полки, пороги). Эти недостатки снижают эффективность тепломассообмена в аппарате, ограничивают верхний предел диапазона нагрузок по жидкости.

Известна конструкция пленочного трубчатого тепломассообменного аппарата (Патент РФ №2104755 «Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат»), содержащего вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные в трубчатых решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой; подключенные к корпусу штуцера подвода и отвода теплоносителя, штуцера ввода и вывода жидкости, подсоединенные к камерам с противоположных концов аппарата, газовые штуцера, подключенные к камерам с противоположных концов аппарата, полку, установленную параллельно верхней трубной решетке и снабженную отверстиями и бортами, патрубки, герметично установленные в отверстиях полки, а также трубу для подвода жидкости к полке от штуцера ввода жидкости. При этом патрубки в отверстиях полки выполнены со сплошными стенками, причем на центральном патрубке соосно установлена камера распределения жидкости со сплошными стенками, герметично закрытая с верхнего конца и открытая с нижнего конца, борта полки выполнены с зубчатыми верхними торцами, а труба для подвода жидкости к полке подключена тангенциально к камере распределения жидкости.

Недостатком данного пленочного трубчатого тепломассообменного аппарата является сложность конструкции устройства ввода продукта, состоящего из полки, установленной параллельно верхней трубной решетке и снабженной отверстиями и бортами, патрубков, герметично установленных в отверстиях полки, а также трубы для подвода жидкости к полке от штуцера ввода жидкости, причем патрубки в отверстиях полки выполнены со сплошными стенками. На центральном патрубке соосно установлена камера распределения жидкости со сплошными стенками, герметично закрытая с верхнего конца и открытая с нижнего конца, борта полки выполнены с зубчатыми верхними торцами. Труба для подвода жидкости к полке подключена тангенциально к камере распределения жидкости.

Наиболее близким аналогом является пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат (Патент РФ №198457 «Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат»), содержащий вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой; подключенные к корпусу штуцера подвода и отвода теплоносителя, штуцера ввода сырья и вывода жидкой фазы, подсоединенные к камерам с противоположных концов аппарата, штуцер вывода газовой фазы, подключенный к верхней камере аппарата, в верхней камере над штуцером ввода сырья, но ниже концов теплообменных труб расположена перфорированная пластина с отверстиями диаметра большего, чем наружный диаметр теплообменных труб.

Недостатком данной конструкции является образование застойных зон в межтрубном пространстве корпуса аппарата, которые способствуют снижению эффективности теплообменного процесса.

Задачей полезной модели является создание нового устройства - пленочного тепломассообменного аппарата со спиральной перегородкой с достижением следующего технического результата: повышение эффективности процесса за счет увеличения коэффициента теплоотдачи на наружной поверхности труб.

Указанная цель достигается тем, что в пленочном тепломассообменном аппарате, содержащем вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой; подключенные к корпусу штуцера подвода и отвода теплоносителя, штуцера ввода сырья и вывода жидкой фазы, подсоединенные к камерам с противоположных концов аппарата, штуцер вывода газовой фазы, подключенный к верхней камере аппарата, в верхней камере над штуцером ввода сырья, но ниже концов теплообменных труб расположена перфорированная пластина с отверстиями диаметра большего, чем наружный диаметр теплообменных труб, согласно полезной модели в межтрубном пространстве установлена спиральная перегородка в виде перфорированного однозаходного шнека.

На фиг. 1 показан общий вид пленочного тепломассообменного аппарата со спиральной перегородкой.

На фиг. 2 представлен поперечный разрез А-А.

Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат, содержит вертикальный корпус 1, верхнюю 2 и нижнюю 3 камеры, верхнюю 4 и нижнюю 5 трубные решетки, теплообменные трубы 6, закрепленные в трубных решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой 4, подключенные к корпусу 1 штуцер 7 подвода теплоносителя и штуцер 8 отвода теплоносителя; штуцер 9 ввода сырья и штуцер 10 вывода жидкой фазы, подсоединенные к камерам с противоположных концов аппарата, штуцер 11 вывода газовой фазы, подключенный к верхней камере 2 аппарата. В верхней камере 2 над штуцером 9 ввода сырья, но ниже концов теплообменных труб 6, расположена перфорированная пластина 12 с отверстиями диаметра большего, чем наружный диаметр теплообменных труб 6, при этом в межтрубном пространстве установлена спиральная перегородка 13 в виде перфорированного однозаходного шнека.

Пленочный тепломассообменный аппарат работает следующим образом.

Сырье вводится в аппарат через штуцер 9 ввода сырья. Далее оно поступает в пространство между верхней трубной решеткой 4 и перфорированной пластиной 12 и, проходя через отверстия в перфорированной пластине 12, попадает в верхнюю камеру 2. Установка перфорированной пластины 12 в верхней камере 2 над штуцером 9 ввода сырья, но ниже концов теплообменных труб 6, препятствует волнообразованию на свободной поверхности жидкости в верхней камере 2 при больших расходах сырья. Горизонтальный уровень свободной поверхности без существенных возмущений способствует равномерной подаче сырья в теплообменные трубы 6 и образованию сплошной пленки жидкой фазы на внутренней поверхности теплообменных труб 6. Далее сырье пленкой стекает по внутренней поверхности теплообменных труб 6, при этом происходит его нагрев, и испарение низкокипящего компонента смеси. Образующаяся при этом газовая фаза поднимается по теплообменным трубам 6 в верхнюю камеру 2 и выходит из аппарата через штуцер 11 вывода газовой фазы. Неиспарившиеся остатки сырья, обогащенные высококипящим компонентом смеси, в виде жидкой фазы, стекая по внутренней поверхности теплообменных труб 6, попадают в нижнюю камеру 3 и через штуцер 10 вывода жидкой фазы удаляются из аппарата.

Для подвода тепла в межтрубное пространство вертикального корпуса 1 используется теплоноситель, который подается через штуцер 7 подвода теплоносителя и выводится через штуцер 8 отвода теплоносителя.

Спиральная перегородка 13 в виде перфорированного однозаходного шнека, установленная в межтрубном пространстве корпуса аппарата 1, закручивает поток жидкости (горячий теплоноситель). В результате такого изменения конструкции аппарата изменяется траектория движения теплоносителя, что увеличивает время и площадь контакта горячего теплоносителя с наружными стенками труб, повышая коэффициент теплоотдачи.

Таким образом, представленное конструктивное оформление тепломассобменного аппарата позволяет эффективнее использовать объем межтрубного пространства, что приводит к интенсификации процесса теплообмена между горячим теплоносителем и наружной трубкой, благодаря чему габаритные размеры аппарата уменьшаются, что позволяет затрачивать меньшее количество материала и средств для производства аппарата.

Claims (1)

1. Пленочный тепломассообменный аппарат, содержащий вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю камеры, верхнюю и нижнюю трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках так, что концы труб выступают над верхней трубной решеткой, подключенные к корпусу штуцера подвода и отвода теплоносителя, штуцера ввода сырья и вывода жидкой фазы, подсоединенные к камерам с противоположных концов аппарата, штуцер вывода газовой фазы, подключенный к верхней камере аппарата, в верхней камере над штуцером ввода сырья, но ниже концов теплообменных труб, расположена перфорированная пластина с отверстиями диаметра большего, чем наружный диаметр теплообменных труб, отличающийся тем, что в межтрубном пространстве установлена спиральная перегородка в виде перфорированного однозаходного шнека.

Images