RU2575382C1 - Система распределения потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами - Google Patents
Система распределения потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575382C1 RU2575382C1 RU2014150399/06A RU2014150399A RU2575382C1 RU 2575382 C1 RU2575382 C1 RU 2575382C1 RU 2014150399/06 A RU2014150399/06 A RU 2014150399/06A RU 2014150399 A RU2014150399 A RU 2014150399A RU 2575382 C1 RU2575382 C1 RU 2575382C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- distribution
- flows
- heat exchangers
- heat
- units
- Prior art date
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 5
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при разработке блоков пластинчато-ребристых теплообменников, применяемых в криогенных установках различного назначения. Система распределения каждого из теплообменивающихся потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами в блоках пластинчато-ребристых теплообменников, входящих в состав криогенных установок, выполнена в виде комбинации подводящих и отводящих трубопроводов теплоносителей к аппаратам, общих подводящих и отводящих коллекторов и отдельных подводящих и отводящих трубопроводов на каждый из аппаратов - ответвлений. Выравнивание распределения потоков между аппаратами осуществляется за счет подбора такого соотношения между относительными площадями ответвлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициентов сопротивлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициента расхода, совокупность которых обеспечивает неравномерность распределения потоков теплоносителей по отдельным аппаратам в блоках пластинчато-ребристых теплообменников не более 2%. Достигается обеспечение равномерного распределения всех теплообменнивающихся потоков между параллельно включенными теплообменниками в блоках пластинчато-ребристых теплообменников криогенных установок.
Description
Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при разработке блоков пластинчато-ребристых теплообменников (ПРТ), применяемых в криогенных установках различного назначения.
Известен источник информации SU 1774143 A1, опубл. 07.11.1992, принят за прототип, из которого известна система распределения каждого из теплообменивающихся потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами, входящими в состав криогенной установки. Система выполнена в виде комбинации подводящих и отводящих трубопроводов теплоносителей к аппаратам, которая включает общие подводящие и отводящие коллекторы и отдельные подводящие и отводящие трубопроводы на каждый из аппаратов - ответвления. Регулирование поступления теплоносителя в отдельный ПРТ блока, функционирующий в составе криогенной воздухоразделительной установки, осуществляется посредством арматуры, установленной на коллекторе.
Такая система регулирования распределения потоков имеет ряд недостатков: необходимость установки соответствующей арматуры по каждому из теплообменивающихся потоков, что существенно усложняет конструкцию блока ПРТ и увеличивает его металлоемкость, получается недостаточная точность выравнивания распределения потоков, так как одновременно надо регулировать все потоки, поступающие в блок ПРТ.
Заявленное изобретение предлагает систему выравнивания распределения теплообменных потоков в блоках ПРТ криогенных установок, свободную от указанных выше недостатков.
Целью изобретения является упрощение конструкции блока ПРТ и снижение металлоемкости.
Технический результат изобретения - обеспечение равномерного распределения всех теплообменнивающихся потоков между параллельно включенными теплообменниками в блоках ПРТ криогенных установок
Современные криогенные газоразделительные и ожижительные установки средней и большой производительности комплектуются набором одинаковых параллельно работающих ПРТ, объединенных в отдельный блок аппаратов.
Блоки ПРТ, помимо параллельно работающих аппаратов, включают в себя также подводящие и отводящие коллекторы и подводящие и отводящие трубопроводы (ответвления) по каждому из аппаратов для каждого из теплообменивающихся потоков. Подводящие коллекторы и трубопроводы обеспечивают распределение потоков в блоках ПРТ между параллельно работающими аппаратами, а отводящие трубопроводы и коллекторы обратно объединяют распределенные потоки в общие после прохождения их через параллельно работающие теплообменники.
Поскольку коллекторы и трубопроводы имеют различные диаметры и длины, то для распределяемого между параллельными аппаратами теплообменного потока получаются разные величины гидравлических сопротивлений.
Из-за такого неравенства гидравлических сопротивлений не происходит равномерного распределения теплообменивающихся потоков между параллельно работающими аппаратами блока ПРТ, и теплообменники могут начать функционировать в условиях, значительно отличных от тех, на основании которых определялась величина теплообменной поверхности по каждому из потоков, что в результате приводит к снижению интегральных характеристик не только всего блока теплообменников, но и криогенной установки в целом.
Установлено, что верхняя граница неравномерности распределения расходов потоков между отдельными аппаратами в блоках ПРТ, которая еще не оказывает заметного отрицательного влияния на интегральные характеристики в блоках, не должна превышать 2% от номинального значения.
Из литературы известно (см. «Справочник по гидравлическим сопротивлениям», Идельчик И.Е., М.: «Машиностроение», 1975 г., с. 349), что степень равномерности распределения расходов потоков между параллельно работающими аппаратами напрямую зависит от величины, так называемой характеристики коллектора.
Для совместно работающих подводящих и отводящих коллекторов блока ПРТ криогенной установки значение характеристики коллектора (А) будет определяться из следующего выражения:
где k - поправочный коэффициент, учитывающий расхождение между расчетными формулами и экспериментальными данными, равный 2, 1;
ξколл - коэффициент сопротивления подводящего коллектора;
µ - коэффициент расхода.
Определение значений коэффициентов сопротивлений коллекторов (
ξколл), а также коэффициента расхода (µ) не представляет особых затруднений, и формулы для их расчета можно найти в соответствующей научно-технической литературе.
Величина относительного расхода потока в i-м ответвлении определяется по следующей формуле:
где 
- относительный расход потока в данном ответвлении;
Для того чтобы степень неравномерности распределения общего теплообменного потока на каждый из параллельно включенных аппаратов блоков ПРТ не превышала оговоренных выше 2% (то есть значения 
вычисленные по формуле (2), не должны различаться более чем на 2%), необходимо, чтобы величина подкоренного выражения (1) была не больше чем 0,0262.
Поэтому после того, как определена теплообменная поверхность аппарата, на стадии дальнейшего проектирования блока ПРТ криогенной установки необходимо расчетным путем подобрать такие значения 
ξколл, µ, которые бы обеспечивали выполнение указанного условия.
Причем такой подбор надо выполнить для каждого из участвующего в теплообмене потока.
Таким образом, система распределения каждого из теплообменивающихся потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами в блоках пластинчато-ребристых теплообменников, входящих в состав криогенных установок, выполнена в виде комбинации подводящих и отводящих трубопроводов теплоносителей к аппаратам, общих подводящих и отводящих коллекторов и отдельных подводящих и отводящих трубопроводов на каждый из аппаратов - ответвлений. При этом выравнивание распределения потоков между аппаратами осуществляется за счет подбора такого соотношения между относительными площадями ответвлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициентов сопротивлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициента расхода, совокупность которых обеспечивает неравномерность распределения потоков теплоносителей по отдельным аппаратам в блоках ПРТ не более 2% и, таким образом, позволяет гарантировать работу каждого из аппаратов в режиме, близком к тому, по которому изначально определялись размеры теплообменной поверхности.
За счет того, что удается определить условия, которые позволяют создать практически одинаковые гидравлические сопротивления для параллельно работающих аппаратов блоков ПРТ на участках от распределения потоков до их обратного слияния, в итоге становится возможным обеспечить равномерное распределение потоков между всеми теплообменниками.
Работа системы распределения теплообменных потоков между параллельными соединенными аппаратами блоков ПРТ криогенных установок осуществляется следующим образом.
Каждый из участвующих в теплообмене потоков сначала поступает в свой собственный подводящий коллектор. Из этих подводящих коллекторов по ответвлениям, количество которых равно числу параллельно работающих теплообменников блока, теплообменивающиеся потоки практически равномерно распределяются между всеми теплообменниками.
Такая равномерность распределения достигается за счет того, что на стадии проектирования были рассчитаны и заданы режимные и конструктивные параметры, обеспечивающие эти условия по каждому из потоков.
После прохождения теплообменников равномерно распределенные части потоков поступают в ответвления своего собственного отводящего коллектора, количество ответвлений в которых равно числу параллельно работающих аппаратов. Из этих ответвлений распределенные части теплообменивающихся потоков поступают в отводящие коллекторы, где опять объединяются в общие потоки, и далее эти потоки выводятся из блока теплообменников.
Так как необходимая равномерность распределения достигается по каждому из теплообменивающихся потоков, то интегральные характеристики блоков ПРТ криогенных установок практически соответствуют расчетным, для которых определялись величины теплообменной поверхности по каждому из потоков.
Claims (1)
- Система распределения каждого из теплообменивающихся потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами в блоках пластинчато-ребристых теплообменников, входящих в состав криогенных установок, выполнена в виде комбинации подводящих и отводящих трубопроводов теплоносителей к аппаратам, общих подводящих и отводящих коллекторов и отдельных подводящих и отводящих трубопроводов на каждый из аппаратов - ответвлений, отличающаяся тем, что выравнивание распределения потоков между аппаратами осуществляется за счет подбора такого соотношения между относительными площадями ответвлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициентов сопротивлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициента расхода, совокупность которых обеспечивает неравномерность распределения потоков теплоносителей по отдельным аппаратам в блоках пластинчато-ребристых теплообменников не более 2%.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2575382C1 true RU2575382C1 (ru) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2824755A1 (fr) * | 2001-05-15 | 2002-11-22 | Physiques Et Chimiques | Reacteur a plaques et son fonctionnement dans un procede catalytique exothermique |
| RU2200272C2 (ru) * | 2001-04-09 | 2003-03-10 | ООО "Уренгойгазпром" ОАО "Газпром" | Способ охлаждения углеводородного газа при подготовке к транспорту |
| RU2333443C2 (ru) * | 2003-04-11 | 2008-09-10 | Норск Хюдро Аса | Способ и устройство для ввода двух флюидов в каналы в многоканальной монолитной структуре, их распределения по каналам и вывода и применение многоканальной монолитной структуры |
| RU130666U1 (ru) * | 2012-09-21 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество "Северные магистральные нефтепроводы" (ОАО "СМН") | Устройство подогрева нефти магистрального трубопровода на пункте подогрева нефти |
| RU2489203C2 (ru) * | 2008-03-31 | 2013-08-10 | Мицубиси Кемикал Корпорейшн | Реакторы пластинчатого типа, способы их изготовления и способ получения реакционного продукта с использованием реактора пластинчатого типа |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2200272C2 (ru) * | 2001-04-09 | 2003-03-10 | ООО "Уренгойгазпром" ОАО "Газпром" | Способ охлаждения углеводородного газа при подготовке к транспорту |
| FR2824755A1 (fr) * | 2001-05-15 | 2002-11-22 | Physiques Et Chimiques | Reacteur a plaques et son fonctionnement dans un procede catalytique exothermique |
| RU2333443C2 (ru) * | 2003-04-11 | 2008-09-10 | Норск Хюдро Аса | Способ и устройство для ввода двух флюидов в каналы в многоканальной монолитной структуре, их распределения по каналам и вывода и применение многоканальной монолитной структуры |
| RU2489203C2 (ru) * | 2008-03-31 | 2013-08-10 | Мицубиси Кемикал Корпорейшн | Реакторы пластинчатого типа, способы их изготовления и способ получения реакционного продукта с использованием реактора пластинчатого типа |
| RU130666U1 (ru) * | 2012-09-21 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество "Северные магистральные нефтепроводы" (ОАО "СМН") | Устройство подогрева нефти магистрального трубопровода на пункте подогрева нефти |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2575961C2 (ru) | Способ регулирования объемного потока обогревающей и/или охлаждающей среды, протекающей через теплообменники в обогревающей или охлаждающей установке | |
| JP2011054163A5 (ru) | ||
| CN102261691B (zh) | 多热源环状管网动力输送系统、系统配置方法及运行方式 | |
| IN2014KN01343A (ru) | ||
| CN109636037B (zh) | 一种基于pso算法的多热源环状热网水力优化调度方法 | |
| WO2018124980A3 (en) | A heat exchanger for exchanging heat of fluids having different temperatures | |
| RU2010151421A (ru) | Сеть для нагревания и охлаждения зданий | |
| JP2013057426A (ja) | プレート式熱交換器及びこれを備えた冷凍サイクル装置 | |
| CN109519360A (zh) | 一种化工循环冷却水系统水泵机组最优运行方案比较确定方法 | |
| CN105157256A (zh) | 远程智能控制流量分配的太阳能系统 | |
| RU2575382C1 (ru) | Система распределения потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами | |
| Taghilou et al. | Optimization of double pipe fin-pin heat exchanger using entropy generation minimization | |
| RU2485428C1 (ru) | Способ охлаждения двух потоков теплоносителя | |
| CN103208315A (zh) | 一种可调流量式进出液同侧水冷板 | |
| JP2006071127A (ja) | 冷温水システムの冷温熱源機出力分配制御方法 | |
| CN106958849A (zh) | 热力站分布式双侧联合蓄热装置 | |
| Fratczak et al. | Simplified modeling of plate heat exchangers | |
| JP2013044327A5 (ru) | ||
| Peng et al. | Thermal compensation effect of passage arrangement design for inlet flow maldistribution in multiple-stream plate-fin heat exchanger | |
| CN203719239U (zh) | 一种制冷机组的冷凝热回收系统 | |
| Bury et al. | Numerical and experimental analysis of a tube-and-fin cross-flow heat exchanger with a controlled non-uniform inflow of gas | |
| CN115774892A (zh) | 一种转炉汽化冷却烟道设计方法及系统 | |
| JP2015040662A5 (ja) | 熱源液体の供給方法及び熱源液体の供給システム | |
| KR101094269B1 (ko) | 가속관 공진 주파수 제어를 위한 냉각 제어 장치 | |
| CN103978051A (zh) | 一种中厚板超快冷设备的供水系统及控制方法 |