RU2807695C1 - Heat and mass transfer device with tubular heat exchange modules - Google Patents
Heat and mass transfer device with tubular heat exchange modules Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807695C1 RU2807695C1 RU2022125107A RU2022125107A RU2807695C1 RU 2807695 C1 RU2807695 C1 RU 2807695C1 RU 2022125107 A RU2022125107 A RU 2022125107A RU 2022125107 A RU2022125107 A RU 2022125107A RU 2807695 C1 RU2807695 C1 RU 2807695C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- heat exchange
- mass transfer
- exchange modules
- transfer device
- Prior art date
Links
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 2-[[2-(4-hydroxyphenyl)ethylamino]methyl]-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one Chemical group C1=CC(O)=CC=C1CCNCC1C(=O)C2=CC=CC=C2CC1 PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к контактным устройствам, предназначенным для проведения тепло- и массообменных процессов в гетерогенных системах газ (пар) жидкость. Наиболее эффективно использовать данное устройство будет возможно в случае умеренных тепловых эффектов, сопровождающих сорбционные и хемосорбционные процессы, процессы ректификации.The invention relates to contact devices intended for carrying out heat and mass transfer processes in heterogeneous gas (steam) liquid systems. The most effective use of this device will be possible in the case of moderate thermal effects accompanying sorption and chemisorption processes, rectification processes.
Известно тепломассообменное устройство [1], включающее корпус, коллекторы для отвода и подачи теплоносителя в канал, образованный вертикально установленными контактными парами пластин, смежные пары пластин образуют газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы При этом каждая контактная пара пластин, примыкающие к ней участки газожидкостных каналов, отделенные от соседних участков теплопроводящими элементами, и фрагменты коллекторов для отвода и подачи теплоносителя, соединены в блоки, фрагменты коллекторов между блоками герметично соединены между собой, теплопроводящие элементы выполнены с продольными гофрами, а контактные пластины - с продольными или наклонными гофрами.A heat and mass transfer device is known [1], including a housing, collectors for removing and supplying coolant into a channel formed by vertically installed contact pairs of plates, adjacent pairs of plates form gas-liquid channels, in each of which perforated corrugated heat-conducting elements are installed. Moreover, each contact pair of plates, adjacent to it, sections of gas-liquid channels, separated from neighboring sections by heat-conducting elements, and fragments of collectors for removing and supplying coolant, are connected into blocks, fragments of collectors between the blocks are hermetically connected to each other, heat-conducting elements are made with longitudinal corrugations, and contact plates are made with longitudinal or inclined corrugated
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и является прототипом.This device is the closest in technical essence and achieved result and is a prototype.
Устройство работает следующим образом. Теплоноситель подается в каналы для теплоносителя, образованные вертикально установленными контактными парами пластин, через штуцера. Жидкость подается в устройство сверху, газ, распределяясь в каналах, снизу. Происходит контакт фаз.The device works as follows. The coolant is supplied to the coolant channels formed by vertically installed contact pairs of plates through fittings. Liquid is supplied to the device from above, gas, distributed in channels, from below. Phase contact occurs.
Тепломассообменное устройство-прототип характеризуется неравномерным распределением жидкости по пластинам, недостаточной степенью их смачиваемости, невозможностью перераспределения взаимодействующих жидкости и газа между каналами устройства, небольшим допускаемым рабочим давлением.The prototype heat and mass transfer device is characterized by uneven distribution of liquid over the plates, insufficient degree of wettability, inability to redistribute interacting liquid and gas between the channels of the device, and low permissible operating pressure.
Предлагаемым решением ставится задача улучшения растекания жидкости, увеличения степени проницаемости зон устройства, увеличения допускаемого рабочего давления устройства и поверхности теплообмена.The proposed solution aims to improve the spreading of liquid, increase the degree of permeability of the device zones, increase the permissible operating pressure of the device and the heat exchange surface.
Технический результат - повышение коэффициента теплопередачи, повышение эффективности работы и равномерности орошения.The technical result is an increase in the heat transfer coefficient, an increase in operating efficiency and uniformity of irrigation.
Этот технический результат достигается тем, что в тепломассообменном устройстве, включающем цилиндрический корпус, теплообменные вертикальные модули, образующие между собой газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы, трубы для отвода и подачи теплоносителя в каналы теплообменных модулей, плоские гофрированные теплообменные пластины заменены теплообменными модулями, выполненными из вертикальных труб, соединенных коллектором-трубой в верхней и нижней его части.This technical result is achieved by the fact that in a heat and mass transfer device, including a cylindrical body, vertical heat exchange modules forming gas-liquid channels between each other, in each of which perforated corrugated heat-conducting elements are installed, pipes for removing and supplying coolant to the channels of the heat exchange modules, flat corrugated heat exchange plates replaced by heat exchange modules made of vertical pipes connected by a manifold-pipe in its upper and lower parts.
В тепломассообменном устройстве, включающем корпус (обечайку), коллектор для отвода и подачи теплоносителя, пластины и установленные перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы, каналы для теплоносителя, образованные пластинами заменяются вертикальными трубчатыми теплообменными элементами. Во внутреннюю полость трубчатых модулей подается теплоноситель, он поднимается по трубкам снизу вверх Пространство между модулями образует газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы.In a heat and mass transfer device, including a housing (shell), a manifold for removing and supplying coolant, plates and installed perforated corrugated heat-conducting elements, channels for coolant formed by the plates are replaced by vertical tubular heat exchange elements. The coolant is supplied to the internal cavity of the tubular modules, it rises through the tubes from the bottom up. The space between the modules forms gas-liquid channels, in each of which perforated corrugated heat-conducting elements are installed.
Такая замена позволяет улучшить орошение устройства, уменьшить неравномерность распределения жидкости по сечению устройства за счет лучшей обтекаемости. За счет уменьшения сечения модулей (трубчатые модули имеют меньшее проходное сечение для теплоносителя) увеличивается скорость движения теплоносителя, и как следствие, повышается теплоотдача с его стороны. Повышается поверхность теплоотдачи, жесткость и прочность каналов, так как трубки могут выдержать большее давление.This replacement makes it possible to improve the irrigation of the device and reduce the uneven distribution of liquid across the cross section of the device due to better streamlining. By reducing the cross-section of the modules (tubular modules have a smaller flow area for the coolant), the speed of movement of the coolant increases, and as a result, heat transfer from its side increases. The heat transfer surface, rigidity and strength of the channels increase, since the tubes can withstand greater pressure.
Предлагаемое тепломасообменное устройство приведено на чертежах: на фиг. 1 - основной вид устройства; на фиг. 2 - изометрическая проекция теплообменных модулей в сборе; на фиг. 3 - показан вид сбоку теплообменного модуля; на фиг. 4 - вид сверху устройства.The proposed heat and mass transfer device is shown in the drawings: Fig. 1 - main view of the device; in fig. 2 - isometric projection of assembled heat exchange modules; in fig. 3 shows a side view of the heat exchange module; in fig. 4 - top view of the device.
В описании и на чертежах приняты обозначения: 1 - корпус, 2 - теплообменный модуль (канал для подачи теплоносителя), 3 - трубопровод подачи/отвода теплоносителя, 4 - сетчатый теплопроводящий элемент,In the description and drawings, the following designations are used: 1 - housing, 2 - heat exchange module (channel for coolant supply), 3 - coolant supply/discharge pipeline, 4 - mesh heat-conducting element,
Тепломассообменное устройство установлено в корпусе 1, включает трубопровод - 3 для отвода и подачи теплоносителя. Через него теплоноситель подается в каналы 2 (теплообменный модуль) (фиг. 1). Между трубчатыми теплообменными модулями, установленными вертикально, образуются газожидкостные каналы. В каждом газожидкостном канале установлены перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы 4 с гофрами, аналогичными [1].The heat and mass transfer device is installed in housing 1 and includes pipeline 3 for removing and supplying coolant. Through it, the coolant is supplied to channels 2 (heat exchange module) (Fig. 1). Gas-liquid channels are formed between tubular heat exchange modules installed vertically. In each gas-liquid channel, perforated corrugated heat-conducting elements 4 with corrugations similar to [1] are installed.
Теплообменный модуль (2) собирается (сваркой) из отдельных труб (Фиг. 2). Теплоноситель движется в нем снизу-вверх. Теплоноситель подается в него через трубы (3), проходящие через все модули. Трубы могут иметь разъемные соединения (фланцевые, резьбовые, или через зажимы).The heat exchange module (2) is assembled (by welding) from separate pipes (Fig. 2). The coolant moves in it from bottom to top. The coolant is supplied to it through pipes (3) passing through all modules. Pipes may have detachable connections (flanged, threaded, or via clamps).
Гофры на теплопроводящих элементах образуют на одной стороне теплопроводящего элемента 4 сужающиеся треугольные каналы, на другой стороне каналы чередуются - то сужаются, то расширяются, аналогично [1]. Сборка тепломассообменного устройства осуществляется присоединением теплообменных модулей с трубой 3 и установкой между модулей (2) теплопроводящих элементов (4).The corrugations on the heat-conducting elements form tapering triangular channels on one side of the heat-conducting element 4, on the other side the channels alternate - they either narrow or expand, similar to [1]. The heat and mass transfer device is assembled by connecting heat exchange modules with pipe 3 and installing heat-conducting elements (4) between the modules (2).
Устройство работает следующим образом. Газовая фаза подается сверху или снизу, распределяясь в газожидкостных каналах между трубчатыми модулями (2). Жидкая фаза подается сверху (или снизу), распределяясь по модулям и перфорированным гофрированным элементам 4. Фазы контактируют на их поверхности, где происходит массообменный процесс. Через трубу 3 в теплообменный модуль 2 подается теплоноситель (вода или пар). Таким образом, на поверхности модулей (на трубах) происходит еще и теплообменный процесс. Теплопроводящие элементы участвуют и при теплообменном процессе. Возможна работа в затопленном режиме.The device works as follows. The gas phase is supplied from above or below, distributed in gas-liquid channels between tubular modules (2). The liquid phase is supplied from above (or below), distributed among modules and perforated corrugated elements 4. The phases are in contact on their surface, where the mass transfer process occurs. Through pipe 3, coolant (water or steam) is supplied to heat exchange module 2. Thus, a heat exchange process also occurs on the surface of the modules (on the pipes). Heat-conducting elements also participate in the heat exchange process. Possible to work in flooded mode.
Выполнение гофр в виде сужающихся треугольных каналов на одной стороне, чередующимися на другой стороне обеспечивает хорошее перемешивание жидкости, легкий переход ее от модулей к теплопроводящим элементам 4 и наоборот. Дополнительная проницаемость модулей улучшает перемешивание газовой и жидкой фазы. Обтекаемая форма в верхней и нижней части модулей позволяет потоку лучше распределяться в устройстве и не создает существенного обратного тока.Making the corrugations in the form of tapering triangular channels on one side, alternating on the other side, ensures good mixing of the liquid and its easy transition from the modules to the heat-conducting elements 4 and vice versa. The additional permeability of the modules improves mixing of the gas and liquid phases. The streamlined shape at the top and bottom of the modules allows the flow to be better distributed in the device and does not create significant reverse current.
Теплопроводящие элементы 4 имеют гофры. Это позволяет элементам 4 частично заполнять пространство между трубами.Heat-conducting elements 4 have corrugations. This allows the elements 4 to partially fill the space between the pipes.
На основании выше изложенного можно сделать вывод, что предлагаемое решение соответствует критерию «новизна». Авторам не известны решения со сходными отличительными признаками, на основании чего можно сделать вывод, что заявляемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень». А испытания на макете подтвердили промышленную применимость устройства.Based on the above, we can conclude that the proposed solution meets the “novelty” criterion. The authors are not aware of solutions with similar distinctive features, on the basis of which we can conclude that the proposed solution meets the “inventive step” criterion. Tests on a prototype confirmed the industrial applicability of the device.
1. Пат. РФ RU 141498, кл B01D 3/28, Тепломассообменное устройство / А.В. Степыкин, А.А. Сидягин; заявитель НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - опубл. Бюл №16, 20141. Pat. RF RU 141498, class B01D 3/28, Heat and mass transfer device / A.V. Stepykin, A.A. Sidyagin; applicant NSTU im. R.E. Alekseeva. - publ. Bulletin No. 16, 2014
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807695C1 true RU2807695C1 (en) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2649173Y (en) * | 2003-11-07 | 2004-10-20 | 吕应中 | Integrated mass transdfer and heat transfer dual-function apparatus |
| RU141498U1 (en) * | 2013-12-10 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE |
| US20150233588A1 (en) * | 2014-02-16 | 2015-08-20 | Be Power Tech Llc | Heat and mass transfer device and systems including the same |
| RU178401U1 (en) * | 2018-01-24 | 2018-04-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Heat and mass transfer device |
| RU2722247C1 (en) * | 2017-12-18 | 2020-05-28 | Ларт Хавлу Радиатор Санайи Ве Тикарет Аноним Сиркети | Radiator with liquid heat carrier with uniform distribution of heat along facade |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2649173Y (en) * | 2003-11-07 | 2004-10-20 | 吕应中 | Integrated mass transdfer and heat transfer dual-function apparatus |
| RU141498U1 (en) * | 2013-12-10 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE |
| US20150233588A1 (en) * | 2014-02-16 | 2015-08-20 | Be Power Tech Llc | Heat and mass transfer device and systems including the same |
| RU2722247C1 (en) * | 2017-12-18 | 2020-05-28 | Ларт Хавлу Радиатор Санайи Ве Тикарет Аноним Сиркети | Radiator with liquid heat carrier with uniform distribution of heat along facade |
| RU178401U1 (en) * | 2018-01-24 | 2018-04-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Heat and mass transfer device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9243853B2 (en) | Heat exchanger | |
| CN110655133B (en) | Seawater concentration intelligent control method of circulating spray heat exchange system | |
| CN104001343B (en) | A kind of internally heat integrated rectifying column of augmentation of heat transfer | |
| TW434395B (en) | Heat exchanger | |
| CN111099681B (en) | Heat collecting system | |
| CN109292858B (en) | Fresh water collection system and seawater desalination system thereof | |
| CN109231327B (en) | Loop heat pipe seawater desalination system | |
| CN110038313B (en) | Design method of evaporator inlet pipe and seawater desalination system thereof | |
| KR101710088B1 (en) | Coil and heat exchanger with the same | |
| RU2807695C1 (en) | Heat and mass transfer device with tubular heat exchange modules | |
| RU141498U1 (en) | HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE | |
| CN111692896B (en) | Hot melt type gas-liquid two-phase heat exchange core structure | |
| KR100393589B1 (en) | A heat exchanger | |
| RU178401U1 (en) | Heat and mass transfer device | |
| CN104623917B (en) | A kind of little temperature difference shell journey becomes the no baffle plate high-efficiency energy-saving evaporator in space | |
| JPS5818094A (en) | Evaporator | |
| CN206235218U (en) | Outer ripple heat exchange of heat pipe and sea water desalinating unit | |
| RU2806946C1 (en) | Heat and mass transfer device | |
| JP2019066084A (en) | Heat exchanger | |
| RU165848U1 (en) | HEAT EXCHANGER "PIPE IN PIPE" | |
| RU162986U1 (en) | SPIRAL HEAT EXCHANGER | |
| CN217155122U (en) | Fractal microchannel heat exchanger | |
| CN217148618U (en) | Organic waste liquid preheating device | |
| CN218410850U (en) | Evaporative condenser, heat exchanger and multi-system efficient flat plate type heat exchange plate body | |
| CN219572769U (en) | Novel three-dimensional foam metal tube heat exchanger |