RU2619431C2 - Radial plated heat exchange contact device - Google Patents

Radial plated heat exchange contact device Download PDF

Info

Publication number
RU2619431C2
RU2619431C2 RU2015135727A RU2015135727A RU2619431C2 RU 2619431 C2 RU2619431 C2 RU 2619431C2 RU 2015135727 A RU2015135727 A RU 2015135727A RU 2015135727 A RU2015135727 A RU 2015135727A RU 2619431 C2 RU2619431 C2 RU 2619431C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchange
exchange unit
plates
adjacent
heat
Prior art date
Application number
RU2015135727A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015135727A (en
Inventor
Андрей Владиславович Курочкин
Original Assignee
Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии"
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 Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" filed Critical Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии"
Priority to RU2015135727A priority Critical patent/RU2619431C2/en
Publication of RU2015135727A publication Critical patent/RU2015135727A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2619431C2 publication Critical patent/RU2619431C2/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F28D7/04—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 spirally coiled
    • 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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: device can be used as the heat exchanger, the mass transfer device, the adsorber and the catalytic reactor. The device consists of the housing with fluids input/output nozzles, where the symmetrical annular heat exchange unit is axially mounted, consisting of the even number of curved radially oriented plates with profiling protuberances, alternately connected in the axial and radial direction, two outer rings and two inner covers. One of the covers is connected with fluid I/O nozzle. The heat exchange unit is equipped with at least one perforated cylinder course, at which the limit stops are located, adjacent to the unshielded sections of the plates outer side.
EFFECT: simplification of the device design and the possibility of the pressure exceeding in any of the heat exchange unit cavities above the pressure in the adjacent cavity.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции аппаратов, предназначенных для осуществления теплообмена между потоками флюидов, массообмена флюида с флюидом или твердым веществом, проведения химических процессов в условиях контроля температуры, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.The invention relates to the design of apparatuses designed for heat transfer between fluid flows, mass transfer of fluid with a fluid or solid, chemical processes under temperature control, and can be used in various industries.

Известны пластинчатые теплообменники, обладающие малой массой и габаритами и представляющие собой набор плоских гофрированных пластин, объединенных в пакет с помощью пайки, сварки или уплотнительных прокладок [Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник, кн. 4. М.: Энергоатомиздат, 1991, с. 168].Known plate heat exchangers having a small mass and dimensions and representing a set of flat corrugated plates combined in a package by soldering, welding or gaskets [Industrial heat and power engineering. Reference book 4. M.: Energoatomizdat, 1991, p. 168].

Недостатками указанных теплообменников являются: большое гидравлическое сопротивление, невысокие предельные значения рабочих температуры и давления, склонность к накоплению отложений в застойных зонах и ненадежность в эксплуатации. Кроме того, конструкция пластинчатых теплообменников не позволяет использовать их для осуществления массообменных и химических процессов.The disadvantages of these heat exchangers are: high hydraulic resistance, low limit values of operating temperature and pressure, the tendency to accumulation of deposits in stagnant zones and unreliability in operation. In addition, the design of plate heat exchangers does not allow their use for mass transfer and chemical processes.

Известен пластинчатый теплообменник для изотермических химических реакторов [RU 2527901, опубл. 10.09.2014 г., МПК F28D 9/00], включающий несколько теплообменных пластин (элементов), каждая из которых включает первый и второй листы металла, образующие соответственно первую и вторую боковые поверхности, подающую линию теплоносителя и коллектор теплоносителя, и несколько внутренних проходов для теплоносителя между первым и вторым листами металла, причем первый и второй листы соединены по меньшей мере одним сварными швом, выполненным на первой боковой поверхности, а подающая линия теплоносителя и коллектор теплоносителя образованы подающим и коллекторным каналами и присоединены ко второму листу металла другими сварными швами, выполненными на второй поверхности пластины.Known plate heat exchanger for isothermal chemical reactors [RU 2527901, publ. 09/10/2014, IPC F28D 9/00], including several heat exchange plates (elements), each of which includes the first and second sheets of metal, forming respectively the first and second side surfaces, the supply line of the coolant and the collector of the coolant, and several internal passages for the coolant between the first and second sheets of metal, and the first and second sheets are connected by at least one weld made on the first side surface, and the flow line of the coolant and the collector of the coolant are formed by the feed and collector channels and attached to the second sheet of metal by other welds made on the second surface of the plate.

Недостатками известного теплообменника являются сложность конструкции, большое количество сварных соединений, сложность его изготовления, включающая изготовление отдельных элементов и их последовательное соединение с коллекторами теплоносителя с помощью линий теплоносителя, а также изменяющееся в радиальном направлении расстояние между теплообменными элементами, что приводит к падению скорости потока флюида в направлении от центра к периферии аппарата и снижению эффективности тепломассообменных или химических процессов, осуществляемых в пространстве между теплообменными элементами.The disadvantages of the known heat exchanger are the complexity of the design, the large number of welded joints, the complexity of its manufacture, including the manufacture of individual elements and their serial connection with the heat carrier collectors using coolant lines, as well as the radially varying distance between the heat exchange elements, which leads to a decrease in the fluid flow rate in the direction from the center to the periphery of the apparatus and reducing the efficiency of heat and mass transfer or chemical processes, trolled in the space between heat exchange elements.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является аппарат для проведения теплообменных и диффузионных процессов [RU 2075020, опубл. 10.07.1997 г., МПК F28D 7/04, F28D 9/00], содержащий цилиндрический корпус с патрубками для ввода/вывода теплоносителя (первый флюид) и реагента (второй флюид), обменивающихся теплом, и по меньшей мере один блок теплообменных элементов, вертикально установленных внутри корпуса последовательно один за другим с образованием кольцевого ряда вокруг продольной оси корпуса (коаксиально установленный кольцевой теплообменный блок). Теплообменные элементы выполнены полыми с двумя изогнутыми противоположными боковыми стенками (пластинами), кривизна которых уменьшается в направлении от продольной оси корпуса к его стенке, а также вертикальными и горизонтальными торцевыми стенками, образующими внутренние полости теплообменных элементов, сумма которых составляет внутреннюю полость теплообменного блока.The closest in technical essence to the claimed invention is an apparatus for conducting heat exchange and diffusion processes [RU 2075020, publ. 07/10/1997, IPC F28D 7/04, F28D 9/00], comprising a cylindrical body with nozzles for input / output of a coolant (first fluid) and a reagent (second fluid) exchanging heat, and at least one block of heat-exchange elements vertically mounted inside the housing sequentially one after another with the formation of an annular row around the longitudinal axis of the housing (coaxially mounted annular heat exchange unit). The heat exchange elements are hollow with two curved opposite side walls (plates), the curvature of which decreases in the direction from the longitudinal axis of the housing to its wall, as well as the vertical and horizontal end walls forming the internal cavities of the heat exchange elements, the sum of which is the internal cavity of the heat exchange unit.

Внутренние полости теплообменных элементов, служащие для перемещения теплоносителя, соединены с патрубками ввода и вывода теплоносителя через камеры ввода и вывода, которые выполнены в виде распределительного и выпускного коллекторов, размещенных внутри корпуса, каждый из которых образован двумя коаксиально установленными вдоль продольной оси корпуса обечайками, кольцеобразное пространство между которыми образовано в осевом направлении верхней и нижней крышками и сообщено с внутренними полостями теплообменных элементов посредством щелевидных прорезей, выполненных на одних из горизонтально расположенных торцевых стенках теплообменных элементов в непосредственной близости от его вертикальных стенок, и примыкающей к ним одной из крышек соответствующего коллектора.The internal cavities of the heat exchange elements used to move the coolant are connected to the inlet and outlet pipes of the coolant through the inlet and outlet chambers, which are made in the form of distribution and exhaust manifolds located inside the housing, each of which is formed by two shells coaxially mounted along the longitudinal axis of the housing, ring-shaped the space between which is formed in the axial direction of the upper and lower covers and communicates with the internal cavities of the heat exchange elements by ohm slit-like slots made on one of the horizontally located end walls of the heat exchange elements in the immediate vicinity of its vertical walls, and one of the covers of the corresponding collector adjacent to them.

Теплообменные элементы размещены на равных друг от друга расстояниях и образуют между собой наружные спиралеобразные каналы (полости), сообщенные через центральный и периферийный кольцеобразные коллекторы и камеры ввода и вывода с патрубками ввода и вывода реагента. При этом центральный коллектор образован вертикальными торцевыми стенками теплообменных элементов, близко расположенных от продольной оси корпуса, а периферийный коллектор образован удаленными от продольной оси корпуса вертикальными торцевыми стенками теплообменных элементов и внутренней поверхностью стенки корпуса. Наружные спиралеобразные полости имеют в плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса, постоянную ширину, а их сумма составляет наружную полость теплообменного блока (смежную с внутренней полостью).The heat exchange elements are placed at equal distances from each other and form outer spiral channels (cavities) communicated through the central and peripheral ring-shaped collectors and input and output chambers with reagent input and output pipes. In this case, the central collector is formed by the vertical end walls of the heat exchange elements close to the longitudinal axis of the housing, and the peripheral collector is formed by the vertical end walls of the heat exchange elements remote from the longitudinal axis of the housing and the inner surface of the housing wall. The outer spiral cavities have a constant width in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and their sum makes up the outer cavity of the heat exchange unit (adjacent to the inner cavity).

Аппарат может быть снабжен несколькими блоками теплообменных элементов с распределительными и выпускными коллекторами, вертикально установленными внутри корпуса, а также может быть дополнительно оборудован направляющими элементами, горизонтально установленными во внутренних и наружных каналах теплообменных элементов. Для проведения диффузионных процессов аппарат дополнительно снабжают устройством для распределения реагента по наружным стенкам теплообменных элементов.The apparatus can be equipped with several blocks of heat-exchange elements with distribution and exhaust manifolds, vertically mounted inside the housing, and can also be additionally equipped with guiding elements, horizontally installed in the internal and external channels of the heat-exchange elements. To carry out diffusion processes, the apparatus is additionally equipped with a device for distributing the reagent along the outer walls of the heat exchange elements.

К недостаткам данного аппарата относятся:The disadvantages of this unit include:

- сложность конструкции теплообменного блока, образованного кольцевым рядом полых теплообменных элементов с большим количеством сварных соединений, и связанная с этим сложность его изготовления, включающая изготовление отдельных элементов и их последовательное соединение с распределительным и выпускным коллекторами через совмещаемые прорези,- the complexity of the design of the heat exchange unit formed by an annular row of hollow heat exchange elements with a large number of welded joints, and the associated complexity of its manufacture, including the manufacture of individual elements and their serial connection to the distribution and exhaust manifolds through compatible slots,

- невозможность превышения давления во внутренней полости теплообменного блока над давлением в его наружной полости, поскольку при этом происходит деформация изогнутых теплообменных элементов с уменьшением их кривизны (разворачивание) и разрушение вертикальных соединений боковых стенок теплообменных элементов из-за некомпенсируемых распирающих усилий.- the impossibility of exceeding the pressure in the inner cavity of the heat exchange unit over the pressure in its outer cavity, since this deforms the curved heat exchange elements with a decrease in their curvature (deployment) and the destruction of the vertical joints of the side walls of the heat exchange elements due to uncompensated bursting forces.

Задачами настоящего изобретения являются: упрощение конструкции аппарата и возможность превышения давления в любой из полостей теплообменного блока над давлением в смежной полости.The objectives of the present invention are: to simplify the design of the apparatus and the possibility of excess pressure in any of the cavities of the heat exchange unit over the pressure in the adjacent cavity.

Техническим результатом является:The technical result is:

- упрощение конструкции аппарата за счет выполнения теплообменного блока из четного количества изогнутых пластин с профилирующими выступами, попеременно соединенных в аксиальном и радиальном направлении,- simplifying the design of the apparatus due to the execution of the heat exchange unit from an even number of curved plates with profiling protrusions alternately connected in the axial and radial direction,

- возможность превышения давления в любой из полостей теплообменного блока над давлением в смежной полости за счет его оснащения перфорированными цилиндрическими обечайками.- the possibility of excess pressure in any of the cavities of the heat exchange unit over the pressure in the adjacent cavity due to its equipping with perforated cylindrical shells.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном аппарате, включающем цилиндрический корпус с патрубками ввода/вывода флюидов и коаксиально установленный кольцевой теплообменный блок, содержащий изогнутые пластины с кривизной, уменьшающейся от оси к стенке аппарата, которые образуют между собой смежные полости теплообменного блока, сообщенные с патрубками ввода и вывода флюидов, особенностью является то, что теплообменный блок выполнен из четного количества изогнутых пластин с профилирующими выступами, попеременно соединенных в аксиальном и радиальном направлении, наружные стороны которых имеют участки, экранированные прилегающей соседней пластиной, и неэкранированные участки, при этом пары четных и нечетных пластин расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, а теплообменный блок оснащен наружной и/или внутренней перфорированными цилиндрическими обечайками, на которых расположены упоры, прилегающие к неэкранированным участкам наружной стороны пластин, кроме того, теплообменный блок оборудован двумя наружными кольцами, соединенными с периферийными торцевыми поверхностями пластин и корпусом, и двумя внутренними крышками, соединенными с приосевыми торцевыми поверхностями пластин, которые отделяют смежные полости теплообменного блока друг от друга.The specified technical result is achieved by the fact that in a known apparatus including a cylindrical body with fluid inlet / outlet nozzles and a coaxially mounted annular heat exchange unit containing curved plates with a curvature decreasing from the axis to the apparatus wall, which form adjacent cavities of the heat exchange unit, communicated with fluid inlet and outlet nozzles, a feature is that the heat exchange unit is made of an even number of curved plates with profiling protrusions, alternately with axially and radially connected, the outer sides of which have portions shielded by an adjacent adjacent plate and unscreened portions, while the pairs of even and odd plates are located at the same distance from each other, and the heat exchange unit is equipped with an outer and / or inner perforated cylindrical shells, on which stops are located adjacent to unshielded sections of the outer side of the plates, in addition, the heat exchange unit is equipped with two outer rings connected to the peripheral end surfaces of the plates and the casing, and two inner covers connected to the axial end surfaces of the plates, which separate adjacent cavities of the heat exchange unit from each other.

Для обеспечения возможности обслуживания и ремонта аппарата соединения теплообменного блока с корпусом целесообразно выполнить разъемными или разрезными.To ensure the possibility of maintenance and repair of the apparatus for connecting the heat exchange unit with the housing, it is advisable to perform detachable or split.

Дополнительно к профилирующим выступам пластины могут быть оснащены направляющими элементами, обеспечивающими не только дистанцирование пластин на заданное расстояние, но и организацию движения флюидов в смежных полостях теплообменного блока, максимально приближенную к противоточной, а также турбулизацию потоков флюидов и повышение эффективности теплопередачи за счет этого.In addition to the profiling protrusions, the plates can be equipped with guide elements that provide not only the distance of the plates to a predetermined distance, but also the organization of fluid movement in adjacent cavities of the heat exchange unit, which is as close as possible to the countercurrent one, as well as the turbulization of fluid flows and an increase in heat transfer efficiency due to this.

Для снижения механических напряжений в аппарате, увеличения предельной рабочей температуры и повышения надежности аппарата целесообразно по меньшей мере одно соединение теплообменного блока с корпусом оснастить компенсатором температурного расширения.To reduce mechanical stresses in the apparatus, increase the limiting operating temperature and increase the reliability of the apparatus, it is advisable to equip at least one connection of the heat exchange unit with the housing with a compensator for thermal expansion.

Для осуществления массообмена газ-жидкость (например, абсорбции, дефлегмации или фракционирования) аппарат дополнительно оснащают устройствами для ввода и распределения жидкости (например, абсорбента или рефлюкса) по наружным поверхностям пластин в одной из смежных полостей теплообменного блока и/или устройствами для сбора и вывода жидких продуктов массообмена (например, флегмы или абсорбата).To carry out gas-liquid mass transfer (for example, absorption, reflux or fractionation), the apparatus is additionally equipped with devices for introducing and distributing liquid (for example, absorbent or reflux) on the outer surfaces of the plates in one of the adjacent cavities of the heat exchange unit and / or devices for collecting and output liquid mass transfer products (for example, phlegm or absorbate).

Для осуществления массообмена флюид-твердое вещество (адсорбции) или проведения химических реакций в присутствии твердого катализатора аппарат может быть дополнительно оснащен устройствами для загрузки твердым материалом, проницаемым для флюида (например, адсорбентом или катализатором), по меньшей мере одной из смежных полостей теплообменного блока, а также его выгрузки.For mass-fluid-solid transfer (adsorption) or chemical reactions in the presence of a solid catalyst, the apparatus can be additionally equipped with devices for loading solid material, permeable to fluid (for example, an adsorbent or catalyst), of at least one of the adjacent cavities of the heat exchange unit, as well as its unloading.

Выполнение теплообменного блока из четного количества изогнутых пластин с профилирующими выступами, попеременно соединенных в аксиальном и радиальном направлении, позволяет упростить конструкцию аппарата, автоматизировать изготовление теплообменного блока, снизить количество внутренних элементов, уменьшить количество их соединений, повысить надежность аппарата.The execution of the heat exchange unit from an even number of curved plates with profiling protrusions alternately connected in the axial and radial direction allows us to simplify the design of the apparatus, automate the manufacture of the heat exchange unit, reduce the number of internal elements, reduce the number of their connections, and increase the reliability of the apparatus.

Расположение на одинаковом расстоянии друг от друга пар четных и нечетных пластин обеспечивает равенство скоростей движения флюидов в каждой из смежных полостей теплообменного блока, равномерность обтекания поверхностей потоками флюидов и увеличивает эффективность тепло- и массообменных процессов.The arrangement of pairs of even and odd plates at the same distance from each other ensures the equality of fluid velocities in each of the adjacent cavities of the heat exchange unit, the uniformity of the flow of fluids around the surfaces and increases the efficiency of heat and mass transfer processes.

Оснащение теплообменного блока перфорированными цилиндрическими обечайками, на которых расположены упоры, прилегающие к неэкранированным участкам наружной стороны пластин, позволяет предотвратить разворачивание теплообменных пластин и компенсировать распирающие усилия, действующие на соединения пластин, за счет чего обеспечить возможность превышения давления в любой из полостей теплообменного блока над давлением в смежной полости, а также увеличить надежность аппарата.Equipping the heat exchanger block with perforated cylindrical shells, on which the stops are located adjacent to unshielded sections of the outer side of the plates, prevents the unfolding of the heat exchanger plates and compensates for the bursting forces acting on the plate connections, thereby making it possible to exceed the pressure in any of the cavities of the heat exchange unit over pressure in an adjacent cavity, and also increase the reliability of the apparatus.

На фиг. 1-3 приведены примеры использования аппарата в качестве теплообменника, дефлегматора, адсорбера и каталитического реактора. Показаны развертки сечения указанных аппаратов поверхностью, проходящей через ось и серединные линии смежных полостей теплообменного блока, а также условно пересекающей патрубки ввода/вывода флюидов. Условно показано вертикальное расположение оси теплообменника, ввод/вывод одного из флюидов через верхний и нижний патрубки, соответственно, и ввод/вывод другого флюида через нижний и боковой патрубки, соответственно. Также условно показаны аппараты с одним теплообменным блоком.In FIG. 1-3 are examples of the use of the apparatus as a heat exchanger, reflux condenser, adsorber and catalytic reactor. Shows the cross-sectional scan of these devices with a surface passing through the axis and midlines of adjacent cavities of the heat exchange unit, as well as conditionally crossing fluid inlet / outlet pipes. The vertical arrangement of the axis of the heat exchanger, the input / output of one of the fluids through the upper and lower pipes, respectively, and the input / output of another fluid through the lower and side pipes, respectively, are conventionally shown. Apparatuses with one heat-exchange unit are also conventionally shown.

Теплообменник (фиг. 1) состоит из корпуса 1 с патрубками 2 и 3 ввода/вывода флюида 4 и патрубками 5 и 6 ввода/вывода флюида 7. В аппарате установлен коаксиальный кольцевой теплообменный блок 8 (выделен темным цветом), состоящий из соединенных друг с другом пластин 9, наружных колец 10 и внутренних крышек 11 и 12. Крышка 12 сообщена трубопроводом 13 с патрубком 5 ввода флюида 7. Теплообменный блок 8 оснащен перфорированной цилиндрической обечайкой 14 (условно показана одна наружная обечайка), на которой расположены упоры, прилегающие к неэкранированной наружной стороне пластин (на схеме не показано). Соединения 15 наружных колец 10 с корпусом 1 и соединение трубопровода 13 с патрубком 5 (выделены окружностями) могут быть выполнены разъемными или разрезными, что обеспечивает разборность аппарата.The heat exchanger (Fig. 1) consists of a housing 1 with nozzles 2 and 3 of the input / output fluid 4 and nozzles 5 and 6 of the input / output fluid 7. The apparatus has a coaxial ring heat exchange unit 8 (highlighted in dark color), consisting of connected to each other the other plates 9, the outer rings 10 and the inner covers 11 and 12. The cover 12 is communicated by a pipe 13 with a pipe 5 for introducing fluid 7. The heat exchange unit 8 is equipped with a perforated cylindrical shell 14 (one outer shell is conventionally shown), on which the abutments adjacent to the unscreened nar zhnoy side plates (not shown in the diagram). The connection 15 of the outer rings 10 with the housing 1 and the connection of the pipe 13 with the pipe 5 (marked by circles) can be made detachable or split, which ensures the dismountability of the apparatus.

При работе аппарата (условно показан перекрестный ток флюидов) горячий (условно) флюид 4 через патрубок 2 направляют в одну из смежных полостей теплообменного блока 8, из которой охлажденный флюид 4 выводят через патрубок 3. Холодный (условно) флюид 7 через патрубок 5, трубопровод 13 и крышку 12 подают в другую смежную полость теплообменного блока 8, из которой нагретый флюид 7 выводят через патрубок 6. За счет расположения профилирующих выступов и направляющих элементов может быть организовано как преимущественно прямоточное, так и преимущественно противоточное движение флюидов, как в радиальном, так и в аксиальном направлении.When the apparatus is operating (the cross fluid flow is conventionally shown), hot (conditionally) fluid 4 is sent through pipe 2 to one of the adjacent cavities of the heat exchange unit 8, from which the cooled fluid 4 is discharged through pipe 3. Cold (conditionally) fluid 7 through pipe 5, pipeline 13 and the lid 12 are fed into another adjacent cavity of the heat exchange unit 8, from which the heated fluid 7 is discharged through the nozzle 6. Due to the location of the profiling protrusions and guide elements, both mainly direct-flow and predominantly be organized but countercurrent fluid movement, both radially and axially.

Для использования в качестве массообменного, например, дефлегматора (фиг. 2) аппарат дополнительно оснащен патрубком вывода флегмы 16, а теплообменный блок 8 выполняет функцию тепломассообменного устройства. При работе аппарата в патрубок 6 подают хладагент 7, а в патрубок 17 - газ 18, содержащий легкие и тяжелые компоненты, который охлаждается, проходя по одной из смежных полостей (сплошные стрелки), на холодных поверхностях пластин 9 конденсируются тяжелые компоненты и в виде пленки флегмы стекают в низ аппарата. При противоточном движении газа и флегмы между ними происходит массообмен и обогащение газа легкими компонентами, а флегмы - тяжелыми компонентами газа. Из патрубка 2 выводят газ дефлегмации 19, содержащий, преимущественно, легкие компоненты, из патрубка 3 выводят нагретый хладагент 7, а из патрубка 16 - флегму 20. Возможны другие варианты размещения патрубков на корпусе аппарата и движения флюидов в аппарате (на схеме не показаны).For use as a mass transfer, for example, a reflux condenser (Fig. 2), the apparatus is additionally equipped with a reflux outlet pipe 16, and the heat exchange unit 8 performs the function of a heat and mass transfer device. When the apparatus is operating, refrigerant 7 is supplied to the nozzle 6, and gas 18 containing light and heavy components is supplied to the nozzle 17, which is cooled by passing along one of the adjacent cavities (solid arrows), heavy components condense on the cold surfaces of the plates 9 and in the form of a film phlegms flow to the bottom of the apparatus. With countercurrent movement of gas and reflux between them, mass transfer and enrichment of the gas with light components occurs, and reflux with heavy gas components. Reflux gas 19, which contains predominantly light components, is removed from pipe 2, heated refrigerant 7 is removed from pipe 3, and phlegm 20 is removed from pipe 16. There are other options for placing pipes on the apparatus body and fluid movement in the device (not shown in the diagram) .

Аппарат может применяться в качестве адсорбера для осуществления массообмена флюид-твердое вещество (фиг. 3), при этом в одной из полостей размещен адсорбент. Например, при адсорбционной осушке газа через патрубок 15 вводят влажный газ 21, осушают его, пропуская через слой адсорбента в одной из смежных полостей (сплошные стрелки) и выводят через патрубок 2. Для обеспечения изотермического режима тепло адсорбции снимают, пропуская через другую смежную полость хладагент 7, вводимый через патрубок 6 и выводимый через патрубок 3. Возможны другие варианты размещения патрубков на корпусе аппарата и движения флюидов в теплообменном блоке (на схеме не показаны).The apparatus can be used as an adsorber for mass-fluid-solid mass transfer (Fig. 3), and an adsorbent is placed in one of the cavities. For example, during adsorption drying of gas, moist gas 21 is introduced through the nozzle 15, drained, passing through the adsorbent layer in one of the adjacent cavities (solid arrows) and removed through the nozzle 2. To ensure the isothermal regime, the heat of adsorption is removed by passing refrigerant through the other adjacent cavity 7 introduced through the pipe 6 and output through the pipe 3. There are other options for placing the pipes on the apparatus and the movement of fluids in the heat exchange unit (not shown in the diagram).

Аппарат может применяться в качестве реактора для осуществления химических превращений флюида в присутствии твердого катализатора (фиг. 3), при этом катализатор размещен в одной из полостей. Например, при паровой конверсии газа через патрубок 16 вводят смесь водяного пара и углеводородного газа 21, пропускают через слой катализатора в одной из смежных полостей (сплошные стрелки) и выводят через патрубок 2. Для обеспечения изотермического режима в реакционной зоне тепло, поглощаемое в ходе химической реакции, подводят, пропуская через другую смежную полость теплоноситель 7, например дымовой газ, вводимый через патрубок 6 и выводимый через патрубок 3. Возможны другие варианты размещения патрубков на корпусе аппарата и движения флюидов в теплообменном блоке (на схеме не показаны).The apparatus can be used as a reactor for carrying out chemical transformations of a fluid in the presence of a solid catalyst (Fig. 3), while the catalyst is placed in one of the cavities. For example, during steam gas conversion, a mixture of water vapor and hydrocarbon gas 21 is introduced through the pipe 16, passed through the catalyst layer in one of the adjacent cavities (solid arrows) and removed through the pipe 2. To ensure the isothermal mode in the reaction zone, the heat absorbed during the chemical reactions, fail, passing through another adjacent cavity, the coolant 7, for example flue gas, introduced through the pipe 6 and output through the pipe 3. There are other options for placing the pipes on the body of the device and the movement of the flu IDs in the heat exchange unit (not shown in the diagram).

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию аппарата, обеспечить возможность превышения давления в любой из полостей теплообменного блока над давлением в смежной полости и может найти применение в различных отраслях промышленности.Thus, the present invention allows to simplify the design of the apparatus, to ensure the possibility of excess pressure in any of the cavities of the heat exchange unit over the pressure in the adjacent cavity and can find application in various industries.

Claims (6)

1. Радиально-пластинчатый теплообменно-контактный аппарат, включающий цилиндрический корпус с патрубками ввода/вывода флюидов и коаксиально установленный кольцевой теплообменный блок, содержащий изогнутые пластины с кривизной, уменьшающейся от оси к стенке аппарата, которые образуют между собой смежные полости теплообменного блока, сообщенные с патрубками ввода и вывода флюидов, отличающийся тем, что теплообменный блок выполнен из четного количества изогнутых пластин с профилирующими выступами, попеременно соединенных в аксиальном и радиальном направлениях, наружные стороны которых имеют участи, экранированные прилегающей соседней пластиной, и неэкранированные участки, при этом пары четных и нечетных пластин расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, а теплообменный блок оснащен наружной и/или внутренней перфорированными цилиндрическими обечайками, на которых расположены упоры, прилегающие к неэкранированным участкам наружной стороны пластин, кроме того, теплообменный блок оборудован двумя наружными кольцами, соединенными с периферийными торцевыми поверхностями пластин и корпусом, и двумя внутренними крышками, соединенными с приосевыми торцевыми поверхностями пластин, которые отделяют смежные полости теплообменного блока друг от друга.1. Radial-plate heat-exchange contact apparatus, comprising a cylindrical body with fluid inlet / outlet nozzles and a coaxially mounted annular heat-exchange block, containing curved plates with a curvature decreasing from the axis to the apparatus wall, which form adjacent cavities of the heat-exchange block communicated with fluid inlet and outlet nozzles, characterized in that the heat exchange unit is made of an even number of curved plates with profiling protrusions alternately connected in axial and radial directions, the outer sides of which have shields shielded by an adjacent adjacent plate and unshielded sections, while pairs of even and odd plates are located at the same distance from each other, and the heat exchange unit is equipped with an outer and / or inner perforated cylindrical shells on which are located stops adjacent to unshielded areas of the outer side of the plates, in addition, the heat exchange unit is equipped with two outer rings connected to the peripheral end overhnostyami plates and the housing, and the two inner covers, connected to the axial end faces of the plates that separate adjacent cavities heat exchange unit from each other. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно оснащен устройствами для ввода и распределения жидкости по наружным поверхностям пластин в одной из смежных полостей теплообменного блока и устройствами для сбора и вывода жидких продуктов массообмена.2. The apparatus according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with devices for introducing and distributing liquid along the outer surfaces of the plates in one of the adjacent cavities of the heat exchange unit and devices for collecting and discharging liquid mass transfer products. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно оснащен устройствами для загрузки по меньшей мере одной из смежных полостей теплообменного блока твердым материалом, проницаемым для флюида, и его выгрузки.3. The apparatus according to claim 1, characterized in that it is further equipped with devices for loading at least one of the adjacent cavities of the heat exchange unit with solid material permeable to the fluid, and its discharge. 4. Аппарат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что соединения теплообменного блока с корпусом выполнены разъемными или разрезными.4. The apparatus according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the connections of the heat exchange unit with the housing are detachable or split. 5. Аппарат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что пластины дополнительно оснащены направляющими элементами.5. The apparatus according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the plates are additionally equipped with guide elements. 6. Аппарат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере одно соединение теплообменного блока с корпусом оснащено компенсатором температурного расширения.6. The apparatus according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that at least one connection of the heat exchange unit with the housing is equipped with a compensator for thermal expansion.
RU2015135727A 2015-08-24 2015-08-24 Radial plated heat exchange contact device RU2619431C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135727A RU2619431C2 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Radial plated heat exchange contact device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135727A RU2619431C2 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Radial plated heat exchange contact device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015135727A RU2015135727A (en) 2017-03-03
RU2619431C2 true RU2619431C2 (en) 2017-05-15

Family

ID=58454237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015135727A RU2619431C2 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Radial plated heat exchange contact device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2619431C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB581742A (en) * 1943-04-27 1946-10-23 Bristol Aeroplane Co Ltd Improvements in or relating to heat-exchangers
RU2075020C1 (en) * 1995-05-30 1997-03-10 Дмитрий Львович Астановский Apparatus for heat exchange and diffusion processes
US20100170666A1 (en) * 2009-01-07 2010-07-08 Zess Inc. Heat Exchanger and Method of Making and Using the Same
RU2527901C2 (en) * 2009-08-13 2014-09-10 Метанол Касале Са Plate heat exchanger for isothermal chemical reactors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB581742A (en) * 1943-04-27 1946-10-23 Bristol Aeroplane Co Ltd Improvements in or relating to heat-exchangers
RU2075020C1 (en) * 1995-05-30 1997-03-10 Дмитрий Львович Астановский Apparatus for heat exchange and diffusion processes
US20100170666A1 (en) * 2009-01-07 2010-07-08 Zess Inc. Heat Exchanger and Method of Making and Using the Same
RU2527901C2 (en) * 2009-08-13 2014-09-10 Метанол Касале Са Plate heat exchanger for isothermal chemical reactors

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015135727A (en) 2017-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH03113295A (en) Tube bundle heat exchanger
CN102164662B (en) Heat exchanger with radially arranged elements for isothermal chemical reactors
CN104258796A (en) Novel high-throughput micro-channel reactor provided with multiple layers of spirally winding tubes
CN101304803B (en) Isothermal chemical reactor
EP3616785B1 (en) Baffling tube box, continuous flow reactor, continuous flow reaction system and control system
RU2719986C2 (en) Isothermal catalytic tubular reactor
WO2013004254A1 (en) Heat exchange reactor
CN102059078A (en) Isothermal radial converter
RU2354447C2 (en) Pseudoisothermal chemical reactor for heterogeneous chemical reactions
EP2917671B1 (en) A plate heat exchanger, a device for heating comprising the plate heat exchanger, and a method for heat exchange
RU2005139156A (en) CHEMICAL REACTOR
CN101754802B (en) Heat exchange unit for isothermal chemical reactors
RU2489663C1 (en) Heat exchanger
PL219104B1 (en) Heat exchanger
RU2282121C1 (en) Vertical film heat-exchanger
RU2482909C2 (en) Isothermal chemical reactor with plate heat exchanger
RU2701307C2 (en) Radial-bellow heat exchange-contact apparatus
RU2619431C2 (en) Radial plated heat exchange contact device
WO2018206167A1 (en) Multi-bed catalytic converter with inter-bed cooling
RU2619432C2 (en) Radial plated heat and mass exchange device
CN105043142B (en) A kind of solids cooler
RU2621189C1 (en) Radial pipe heat exchange contact device
RU2655891C1 (en) Heat exchanging device (options)
CN213067184U (en) Safe type heat exchanger
EP1279915A1 (en) Heat exchange unit, in particular for isothermal reactors

Legal Events

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

Effective date: 20180825

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210211

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210409