RU2384800C1 - Contact heat exchanger - Google Patents
Contact heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2384800C1 RU2384800C1 RU2008140199/06A RU2008140199A RU2384800C1 RU 2384800 C1 RU2384800 C1 RU 2384800C1 RU 2008140199/06 A RU2008140199/06 A RU 2008140199/06A RU 2008140199 A RU2008140199 A RU 2008140199A RU 2384800 C1 RU2384800 C1 RU 2384800C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cover
- column
- heat exchanger
- liquid metal
- cavity
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в парогенераторах и опреснителях при производстве водяного пара и пресной воды.The invention relates to heat exchangers and can be used in steam generators and desalination plants in the production of water vapor and fresh water.
Известен контактный теплообменник [Авторское свидетельство СССР на изобретение №1495621. Контактный теплообменник для двух несмешивающихся жидкостей. Опубл. 23.07.1989. Бюл. №27]. В контактном теплообменнике внутри корпуса установлено распределительное устройство нагреваемой жидкости. Корпус снабжен патрубками подвода и отвода греющей и нагреваемой жидкости. Корпус содержит цилиндрическую обечайку с входным участком и конфузорным выходным участком, коаксиально установленную внутри корпуса и подключенную к патрубкам подвода греющей жидкости, заведенным в полость обечайки наклоненными вниз концами. Распределительное устройство расположено во входном участке, а патрубки отвода греющей жидкости расположены в верхней части корпуса над патрубками ее подвода.Known contact heat exchanger [USSR Copyright Certificate for the invention No. 1495621. Contact heat exchanger for two immiscible liquids. Publ. 07/23/1989. Bull. No. 27]. In the contact heat exchanger inside the housing there is a switchgear of the heated fluid. The housing is equipped with nozzles for supplying and discharging heating and heated fluid. The housing contains a cylindrical shell with an inlet section and a confuser outlet section, coaxially mounted inside the housing and connected to the heating fluid supply nozzles, brought into the cavity of the shell with downward inclined ends. The distribution device is located in the inlet section, and the heating fluid outlet pipes are located in the upper part of the housing above its supply pipes.
Недостатком известного устройства является то, что распределительное устройство нагреваемой жидкости контактирует с греющей жидкостью. При этом не исключена возможность вскипания нагреваемой жидкости внутри распределительного устройства, что может привезти к резкому увеличению давления в нем и нарушению работы теплообменника.A disadvantage of the known device is that the switchgear of the heated fluid is in contact with the heating fluid. In this case, the possibility of boiling of the heated fluid inside the switchgear is not excluded, which can lead to a sharp increase in pressure in it and disruption of the heat exchanger.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является прямоконтактный парогенератор [I.Kinoshita, Y.Nishi. Heat Transfer Characteristics of a Direct Contact Stream Generator with Low Melting point Allow and Water. 10-th International Heat Transfer Conference, 1994, Volume 3, paper 5 - NR - 13/14 - 18 August, 1994, Brighton, UK].The closest in technical essence to the claimed device is a direct contact steam generator [I.Kinoshita, Y. Nishi. Heat Transfer Characteristics of a Direct Contact Stream Generator with Low Melting point Allow and Water. 10th International Heat Transfer Conference, 1994, Volume 3, paper 5 - NR - 13/14 - 18 August, 1994, Brighton, UK].
Прямоконтактный парогенератор состоит из рабочей камеры, выполненной в виде двух коаксиально установленных колонн, трубопровода с двойными стенками для подачи воды в объем жидкометаллического теплоносителя, контура циркуляции жидкометаллического теплоносителя, нагревателя и трубопровода отвода пара.The direct contact steam generator consists of a working chamber made in the form of two coaxially installed columns, a double-walled pipeline for supplying water to the volume of the liquid metal coolant, a circulation loop of the liquid metal coolant, a heater, and a steam pipe.
Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:
- наличие возможности очень резкого вскипания воды в объеме теплоносителя, резкого повышения давления в трубопроводе и прекращение подачи воды;- the possibility of a very sharp boiling of water in the volume of the coolant, a sharp increase in pressure in the pipeline and the cessation of water supply;
- образование отложений на внутренней и наружной поверхностях трубопровода вследствие неизотермического переноса масс от горячего теплоносителя к холодным участкам трубопровода, частичное или полное закупоривание канала подачи воды и нарушение работоспособности работы парогенератора.- the formation of deposits on the inner and outer surfaces of the pipeline due to non-isothermal mass transfer from the hot coolant to the cold sections of the pipeline, partial or complete blockage of the water supply channel and the malfunction of the steam generator.
Предложенное техническое решение позволяет исключить указанные недостатки, а именно предотвращает вскипание воды перед ее введением в объем жидкометаллического теплоносителя и образование отложений на поверхностях трубопровода подачи воды в объем теплоносителя вследствие неизотермического массопереноса.The proposed technical solution allows to eliminate these drawbacks, namely, it prevents boiling of water before it is introduced into the volume of the liquid metal coolant and the formation of deposits on the surfaces of the water supply pipe into the volume of the coolant due to non-isothermal mass transfer.
Для исключения указанных недостатков в контактном теплообменнике, состоящем из внешней колонны, образованной цилиндрическим корпусом, торцы которого ограничены крышкой и днищем, внутренней колонны в виде цилиндрической обечайки, расположенной на днище внешней колонны, наружной трубы, соединяющей между собой днище и корпус внешней колонны и сообщенной через отверстия с нижней частью полости рабочей камеры, трубопровода подачи воды, проходящего через крышку внешней колонны, трубопровода отвода пара, установленного на крышке внешней колонны и сообщенного через отверстие в ней с верхней частью рабочей камеры, и нагревателя, расположенного на наружной трубе, причем нижняя часть полости рабочей камеры заполнена жидкометаллическим теплоносителем, свободный конец трубопровода подачи воды и свободный торец внутренней колонны расположены ниже уровня жидкометаллического теплоносителя, предлагается:To eliminate these shortcomings in a contact heat exchanger consisting of an external column formed by a cylindrical body, the ends of which are limited by a cover and a bottom, an internal column in the form of a cylindrical shell located on the bottom of the external column, an outer pipe connecting the bottom and the body of the external column and communicated through openings with the lower part of the cavity of the working chamber, the water supply pipe passing through the cover of the external column, the steam exhaust pipe mounted on the cover of the external onny and communicated through the aperture therein with the upper portion of the working chamber, and a heater disposed on the outer tube, the lower part of the container cavity is filled with liquid metal coolant, the free end of the water supply conduit and the free end of the inner column disposed below the liquid metal coolant, has:
- контактный теплообменник дополнительно снабдить впускным устройством, состоящим из ориентированного вертикально цилиндрического корпуса и крышки, установленной в его верхней части;- the contact heat exchanger is additionally equipped with an inlet device consisting of a vertically oriented cylindrical body and a cover mounted in its upper part;
- впускное устройство расположить под уровнем жидкометаллического теплоносителя;- place the inlet device under the level of the liquid metal coolant;
- в нижней части корпуса впускного устройства выполнить перфорацию;- perform perforation in the lower part of the inlet housing;
- один из концов трубопровода подачи воды сообщить с полостью впускного устройства через его крышку.- inform one of the ends of the water supply pipe with the cavity of the inlet device through its cover.
В частном случае исполнения контактного теплообменника предлагается перфорацию нижней части корпуса впускного устройства выполнить в виде системы вертикально ориентированных щелей.In the particular case of the contact heat exchanger, it is proposed to perforate the lower part of the inlet housing in the form of a system of vertically oriented slots.
Технический результат предложенного технического решения состоит в обеспечении стационарной работы контактного теплообменника и уменьшении образования отложений в нем.The technical result of the proposed technical solution is to ensure the stationary operation of the contact heat exchanger and reduce the formation of deposits in it.
Продольное осевое сечение контактного теплообменника представлено на чертеже. На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - внутренняя колонна; 2 - днище внешней колонны; 3 - корпус внешней колонны; 4 - корпус впускного устройства; 5 - крышка внешней колонны; 6 - крышка впускного устройства; 7 - нагреватель; 8 - наружная труба; 9 - перфорация; 10 - рабочая камера; 11 - трубопровод отвода пара; 12 - трубопровод подачи воды.The longitudinal axial section of the contact heat exchanger is shown in the drawing. The following notation is used in the drawing: 1 - inner column; 2 - the bottom of the outer column; 3 - the body of the outer column; 4 - inlet housing; 5 - cover of the outer column; 6 - inlet cover; 7 - heater; 8 - outer pipe; 9 - perforation; 10 - working chamber; 11 - steam exhaust pipe; 12 - water supply pipe.
Контактный теплообменник состоит из внешней и внутренней 1 колонн, наружной трубы 8, трубопровода подачи воды 12, трубопровода отвода пара 11, нагревателя 7 и впускного устройства.Contact heat exchanger consists of an external and an internal 1 columns, an external pipe 8, a water supply pipe 12, a steam exhaust pipe 11, a heater 7, and an inlet device.
Внешняя колонна образована цилиндрическим корпусом 3, торцы которого ограничены крышкой 5 и днищем 2.The outer column is formed by a cylindrical body 3, the ends of which are limited by the cover 5 and the bottom 2.
Внутренняя колонна 1 в виде цилиндрической обечайки расположена на днище 2 внешней колонны.The inner column 1 in the form of a cylindrical shell is located on the bottom 2 of the outer column.
Наружная труба соединяет между собой днище 2 и корпус 3 внешней колонны и сообщена через отверстия с нижней частью полости рабочей камеры 10.The outer pipe connects the bottom 2 and the casing 3 of the outer column to each other and is communicated through openings with the lower part of the cavity of the working chamber 10.
Трубопровод подачи воды 12 проходит через крышку внешней колонны 5.The water supply pipe 12 passes through the cover of the outer column 5.
Трубопровод отвода пара 11 установлен на крышке 5 внешней колонны и сообщен через отверстие в ней с верхней частью рабочей камеры 10.The steam exhaust pipe 11 is installed on the cover 5 of the outer column and communicated through an opening in it with the upper part of the working chamber 10.
Нагреватель 7 расположен на наружной трубе 8.The heater 7 is located on the outer pipe 8.
Нижняя часть полости рабочей камеры 10 заполнена жидкометаллическим теплоносителем.The lower part of the cavity of the working chamber 10 is filled with a liquid metal coolant.
Свободный конец трубопровода подачи воды 12 и свободный торец внутренней колонны 1 расположены ниже уровня жидкометаллического теплоносителя.The free end of the water supply pipe 12 and the free end of the inner column 1 are located below the level of the liquid metal coolant.
Впускное устройство состоит из ориентированного вертикально цилиндрического корпуса 4 и крышки 6, установленной в его верхней части.The inlet device consists of a vertically oriented cylindrical body 4 and a cover 6 mounted in its upper part.
Впускное устройство расположено под уровнем жидкометаллического теплоносителя.The inlet device is located below the level of the liquid metal coolant.
В нижней части корпуса 4 впускного устройства выполнена перфорация 9. В частном случае исполнения впускного устройства перфорация 9 выполнена в виде системы вертикально ориентированных щелей. Наличие перфорации 9 в нижней части корпуса 4 впускного устройства позволяет разбить выходящий из полости впускного устройства поток пароводяной смеси на отдельные струи (части).Perforation 9 is made in the lower part of the housing 4 of the inlet device. In the particular case of the inlet device, the perforation 9 is made in the form of a system of vertically oriented slots. The presence of perforations 9 in the lower part of the housing 4 of the inlet device allows you to split the steam-water mixture stream leaving the cavity of the inlet device into separate jets (parts).
Пароводяная смесь с малой теплопроводностью, расположенная в полости впускного устройства у его крышки 6, предотвращает контакт жидкометаллического теплоносителя с трубопроводом подачи воды 11 и, тем самым, исключает паровые взрывы, возникающие при подводе воды в горячий жидкометаллический теплоноситель, и препятствует шлакованию выходной части трубопровода подвода воды 12.Steam-water mixture with low thermal conductivity, located in the cavity of the inlet device at its cover 6, prevents contact of the liquid metal coolant with the water supply pipe 11 and, thereby, eliminates steam explosions that occur when water is supplied into the hot liquid metal coolant, and prevents slagging of the outlet part of the supply pipe water 12.
Один из концов трубопровода подачи воды 12 сообщен с полостью впускного устройства через его крышку 6.One of the ends of the water supply pipe 12 is in communication with the cavity of the inlet device through its cover 6.
При работе контактного теплообменника верхняя часть полости рабочей камеры 10 всегда заполнена паром.During operation of the contact heat exchanger, the upper part of the cavity of the working chamber 10 is always filled with steam.
Контактный теплообменник работает следующим образом.Contact heat exchanger operates as follows.
Вода через трубопровод подачи воды 11 и присоединенное к нему впускное устройство подается под уровень жидкометаллического теплоносителя в полость внутренней колонны 1. В полости внутренней колонны 1 вода нагревается, испаряется, всплывает в виде паровых пузырей и сепарируется на свободной поверхности жидкометаллического теплоносителя в верхнюю часть полости рабочей камеры 10. При этом возникает эффект газлифта, побуждающий попутно пару движение жидкометаллического теплоносителя. Нагрев и испарение воды во внутренней колонне 1 сопровождается охлаждением и переливом жидкометаллического теплоносителя в кольцевой зазор, образованный внешней и внутренней 1 колоннами, и в дальнейшем его движением в наружной трубе 8. После нагрева жидкометаллического теплоносителя он снова попадает в полость внутренней колонны 1 и взаимодействует с водой, подливаемой под уровень жидкометаллического теплоносителя в полости внутренней колонны 4. Сепарирующийся в верхней части полости рабочей камеры 10 водяной пар отводится из нее через трубопровод отвода пара 11.Water through the water supply pipe 11 and an inlet connected to it is supplied under the level of the liquid metal coolant into the cavity of the inner column 1. In the cavity of the inner column 1, the water is heated, evaporates, floats in the form of steam bubbles and is separated on the free surface of the liquid metal coolant to the upper part of the working cavity chambers 10. In this case, the effect of gas lift arises, prompting along the way a couple of the movement of the liquid metal coolant. Heating and evaporation of water in the inner column 1 is accompanied by cooling and overflow of the liquid metal coolant into the annular gap formed by the outer and inner 1 columns, and then its movement in the outer pipe 8. After heating the liquid metal coolant, it again enters the cavity of the inner column 1 and interacts with water, poured under the level of the liquid metal coolant in the cavity of the inner column 4. Separating in the upper part of the cavity of the working chamber 10 water vapor is removed from it through steam exhaust pipe 11.
Пример конкретного исполнения контактного теплообменникаA specific example of a contact heat exchanger
Конструктивные характеристики контактного теплообменника:Design characteristics of a contact heat exchanger:
Внешняя колонна: высота корпуса 3 - 1,282 м; внутренний диаметр корпуса 3 - 0,198 м, материал - нержавеющая сталь 12ХН10Т.External column: hull height 3 - 1,282 m; the inner diameter of the casing 3 is 0.198 m, the material is stainless steel 12XH10T.
Внутренняя колонна: наружный диаметр - 0,121 м; внутренний диаметр - 0,115 м; высота - 0,403 м; материал - нержавеющая сталь 12ХН10Т,Inner column: outer diameter - 0.121 m; inner diameter - 0.115 m; height - 0.403 m; material - stainless steel 12XH10T,
Трубопровод отвода пара 11: внутренний диаметр - 0,016 м; материал - нержавеющая сталь 12ХН10Т.Steam exhaust pipe 11: inner diameter - 0.016 m; material - stainless steel 12XH10T.
Трубопровод подачи воды 12: исполнение - «труба в трубе»; материал - нержавеющая сталь 12ХН10Т; наружный диаметр внешней трубки - 0,016 м; внутренний диаметр внешней трубки - 0,012 м; наружный диаметр внутренней трубки - 0,006 м; внутренний диаметр внутренней трубки - 0,003 м; термоизоляция между внутренней и внешней трубками - вермикулит.Water supply pipeline 12: execution - “pipe in pipe”; material - stainless steel 12XH10T; the outer diameter of the outer tube is 0.016 m; the inner diameter of the outer tube is 0.012 m; the outer diameter of the inner tube is 0.006 m; the inner diameter of the inner tube is 0.003 m; thermal insulation between the inner and outer tubes - vermiculite.
Жидкометаллический теплоноситель (ЖМТ): высота уровня - 0,420 м; тип теплоносителя - сплав Pb-Bi; температура - 540 К, объемный расход - 0,0001 м3/c.Liquid metal coolant (ЖМТ): level height - 0.420 m; type of heat carrier - Pb-Bi alloy; temperature - 540 K, volumetric flow rate - 0.0001 m 3 / s.
Вода: температура - 300 К, массовый расход - 0,002 кг/с.Water: temperature - 300 K, mass flow rate - 0.002 kg / s.
Вырабатываемый водяной пар: температура - 470 К.Generated water vapor: temperature - 470 K.
Впускное устройство: внутренний диаметр корпуса 4 - 0,03 м; наружный диаметр корпуса 4 - 0,027 м; высота корпуса 4 - 0,033 м; количество прорезей - 16 шт., высота прорезей - 0,015 м; ширина прорезей - 0,001 м; материал - нержавеющая сталь 12ХН10Т.Intake device: inner diameter of the housing 4 - 0.03 m; the outer diameter of the housing 4 is 0.027 m; case height 4 - 0.033 m; the number of slots - 16 pcs., the height of the slots - 0,015 m; the width of the slots is 0.001 m; material - stainless steel 12XH10T.
Нагреватель 7: тип - электронагреватель с мощность 10 кВт.Heater 7: type - electric heater with a power of 10 kW.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008140199/06A RU2384800C1 (en) | 2008-10-13 | 2008-10-13 | Contact heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008140199/06A RU2384800C1 (en) | 2008-10-13 | 2008-10-13 | Contact heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2384800C1 true RU2384800C1 (en) | 2010-03-20 |
Family
ID=42137449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008140199/06A RU2384800C1 (en) | 2008-10-13 | 2008-10-13 | Contact heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2384800C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109595537A (en) * | 2018-11-21 | 2019-04-09 | 中科瑞华(安徽)中子能源技术有限公司 | A kind of small-sized lead base reactor cold fluid and hot fluid directly contacts the mixed heat exchanger of friendship |
-
2008
- 2008-10-13 RU RU2008140199/06A patent/RU2384800C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109595537A (en) * | 2018-11-21 | 2019-04-09 | 中科瑞华(安徽)中子能源技术有限公司 | A kind of small-sized lead base reactor cold fluid and hot fluid directly contacts the mixed heat exchanger of friendship |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN210795830U (en) | Circulating baffle type submerged combustion evaporator | |
CN202173260U (en) | Rapid heating device | |
JP2002195501A (en) | Waste heat boiler used for cooling high-temperature synthesis gas | |
RU2384800C1 (en) | Contact heat exchanger | |
CN104567492A (en) | Pressure resistant heat exchanger | |
RU2384801C1 (en) | Contact heat exchanger | |
CN108591986B (en) | Steam generator | |
KR101256031B1 (en) | Steam separation means of one through boiler | |
RS53434B (en) | Heat-exchange reactor for hydrogen production with integrated steam-generation bundle | |
RU2381431C1 (en) | Contact heat exchanger | |
JP2010236791A (en) | Steam generator | |
RU2725740C1 (en) | Steam-liquid drum for shell-and-tube heat exchanger | |
AU2006293599B2 (en) | Water tube boiler | |
RU2270405C1 (en) | Hot-water boiler | |
RU2305820C1 (en) | Heat exchange plant | |
KR20110106711A (en) | Method of using high temperature vapour and apparatus for using high temperature vapour | |
RU72303U1 (en) | STEAM GENERATOR WITH LEAD COOLANT OR ITS ALLOYS | |
RU2738576C2 (en) | Vacuum deaeration plant (versions) | |
CN219995317U (en) | Vibration-proof, hydrogen corrosion-proof, high-temperature and high-pressure combined type synthetic ammonia heat recovery equipment | |
RU2353861C1 (en) | Method of heating liquid heat carrier and device to this end | |
RU2614266C1 (en) | Shell-and-tube heat exchanger | |
RU2489646C1 (en) | Steam and water heater | |
WO2010143856A2 (en) | Seawater desalination apparatus | |
CN202829643U (en) | Film rotating tube | |
CN205527823U (en) | Built -in deaerization plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160315 |