SU1740942A1 - Теплообменник - Google Patents

Abstract

Использование: теплообменные устройства различного назначени . Сущность изобретени : в кожухе 1 размещен пучок вертикальных труб разного диаметра. Трубы большего диаметра 3 расположены по периферии пучка и их диаметр превышает Е 2-4 раза диаметр труб 2, расположенных в центральной части пучка. В трубах 2 и 3 размещен промежуточный зернистый материал . 2 ил. Јь ю

Description

Изобретение относитс  к тепловым процессам нагревани , охлаждени , испарени , конденсации и устройствам дл  их реализации, конкретно к теплообменным аппаратам со слоем зернистого материала.

Известен кожухотрубный теплообменник в корпусе которого размещен пучок труб, в межтрубном пространстве засыпан слой мелкозернистого материала, Корпус выполнен с раширением в верхней части, имеет карманы дл  слива жидкого теплоносител , штуцеры дл  ввода и вывода среды трубного пространства, а также дл  ввода и вывода жидкого теплоносител . Жидкий теплоноситель подаетс  через распределитель , выполненный в виде перфорированной пластины.

Известен способ предотвращени  образовани  отложений на внутренних поверхност х аппаратов, который реализуетс  на устройствах следующей конструкции. В трубном пространстве вертикального теплообменника размещают зернистый материал , приводимый в псевдоожиженное состо ние восход щим потоком теплоносител . Кажда  труба в таком аппарате в нижней части снабжена устройством распределени  теплоносител . Дл  исключени  уноса зернистого материала из трубного пространства предусматриваетс  расширение верхних участков каждой трубы трубного пучка.

Известен также теплообменный аппарат , содержащий кожух и установленный в нем пучок теплообменных труб, подключенных к раздающему коллектору, снабженному подвод щим патрубком, расположенным по оси пучка труб. Подвод щий патрубок снабжен диффузором. В раздающем коллекторе, которым  вл етс  нижн   крышка, и трубном пучке помещен зернистый материал. Над трубным пучком установлена ограничительна  сетка и выполнены карманы. Теплообменный аппарат имеет расширение в верхней части.

Недостатком подобных аппаратов  вл етс  уменьшение их эксплуатационной надежности , св занное с уносом зернистого материала из аппарата при увеличении скорости подачи теплоносител . Это вызывает необходимость изготовлени  дополнительных устройств дл  распределени  подачи теплоносител  на входе в аппарат, расширени  верхних участков каждой трубы трубного пучка или верхней части корпуса и установки ограничительной сетки, что усложн ет конструкцию и затрудн ет ее техническое обслуживание.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  теплообменник, в корпусе которого

в трубных досках закреплен пучок вертикальных труб одного диаметра, а в межтрубном пространстве расположен подвод щий коллектор в виде пучка труб, диаметр когорых превышает диаметр другой части пучка

Недостатком данного теплообменника

 вл етс  то, что при размещении в трубах

зернистого материала в нем невозможно

организовать его циркул цию между труба0 ми различного диаметра, что уменьшаем эксплуатационную надежность аппарата.

Цель изобретени  - повышение экспл - атационной надежности при размещении в трубах промежуточного зернисто; о ь.атери5 ала.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в теплообменнике, содержащем кожух и закрепленный в трубных досках пучок вертикальных труб, часть из которых имеет

0 диаметр, превышающий диаметр другой ча- сти пучка, и патрубки подвода и отвода сред трубного и межтрубного пространств, трубы большего диаметра расположены по периферии пучка, при этом диаметр

5 указанных труб превышает в 2-4 раза диаметр труб, расположенных в центральной части пучка, а суммарна  площадь попереч ного сечени  труб большего диаметра равна суммарной площади поперечного сечени 

0 труб меньшего диаметра.

На фиг. 1 общий вид; на фиг 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Теплообменный аппарат состоит из кожуха 1 с патрубками подвода и отвода теп5 лонос тел  межгрубного пространства, тетлос оменного пучка с трубами меньшего 2 и большего диаметра 3 (см. фиг 2), расположенных по периферии трубного пучка, подвод щего патрубка 4 теплоноси0 тел  в трубное пространство, снабженного отражательным колпачком 5, верхней крышки 6 с отвод щим теплоноситель патрубком и нижней крышки 7,  вл ющейс  приемной камерой и раздающим коллектором тепло5 носител  и зернистого материала. Зернистый материал 8 размещен в трубном пространстве и приемной камере теплообменника .

Теплообменный аппарат работает сле0 дующим образом.

Один из теплоносителей подаетс  в межтрубное пространство, Второй теплоноситель подаетс  в трубное пространство с зернистым материалом. Наибольший коэф5 фициент теплоотдачи при псевдоо/ижении зернистого материала обеспечиваетс  при порозности сло , равной е 0,7-0,8. Така  порозность достигаетс  при двух- и трехкратном расширении сло  соответственно Поэтому зернистый материал загружаетс  в

аппарат в количестве, необходимом дл  полного заполнени  приемной камеры и заполнени  на 40-50% по высоте труб тепло- обменного пучка. При подаче через подвод щий патрубок теплоносител  зернистый материал в трубах приводитс  в псевдоожиженное состо ние, занима  при штатной рабочей скорости всю высоту труб большего диаметра, а в трубах меньшего диаметра граница уровн  зернистого материала располагаетс  несколько ниже, Этот режим работы проходит при оптимальной средней порозности, равной е 0,75, и обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи со стороны зернистого материала,

При превышении регламентного расхода теплоносител  часть зернистого материала начинает выноситьс  из труб большего диаметра, так как при одинаковом гидравлическом сопротивлении в трубах различного диаметра, обусловленном их объединением в общий коллектор верхней и нижней крышками, в трубе с большим диаметром скорость теплоносител  больше , чем в трубе с меньшим диаметром. Вынесенные частицы зернистого материала вследствие резкого уменьшени  скорости потока осаждаютс  на поверхность трубной решетки и попадают в трубы с меньшим диаметром, где уровень зернистого материала не достигает верхнего кра  трубы. Дополнительное количество зернистого материала, попавшего в трубы с меньшим диаметром, увеличиаа  общий вес сло  в трубе, приводит к его опусканию и избыточное количество частиц зернистого материала вытесн етс  из нижней части трубы в приемную камеру (нижнюю крышку). Оттуда частицы засасываютс  в трубы с большим диаметром. Таким образом, возникает циркул ци  частиц зернистого материала, что предотвращает их унос из аппарата, причем в самих трубах сохран етс  порозность зернистого сло  в оптимальных пределах е 0,7-0,8 и она не зависит от скорости подачи теплоноситеп , Увеличение скорости подачи теплоносител  увеличивает только скорость циркул ции зернистого материала,

Диаметр больших труб должен превышать диаметр меньших труб в 2-4 раза. Лева  граница интервала обусловлена тем, что при da/di 2, где di - диаметр меньшей трубы, da - диаметр большей трубы, разность скоростей в трубах незначительна. Поэтому становитс  малой разность уровней псевдоожиженных слоев в трубах и цир- кул ци  материала неустойчива. С увеличением отношени  d2/di интенсивность циркул ции в трубах увеличиваетс ,

так как увеличиваетс  разность уровней и соответственно разность порозностей материала в трубах. При d2/di 4 порозность сло  в большей трубе становитс  больше

е 0,8, а в меньшей - меньше е 0,7, что приводит к ухудшению теплоотдачи.

Так как количество зернистого материала , циркулирующего в системе (через большие и малые трубы), должно быть по0 сто нным, то площадь проходных сечений больших и малых труб должна быть равной. При размещении труб большего диаметра по периферии обеспечиваетс  дополнительное увеличение разности скоростей

5 движени  теплоносител  в трубах с большим и меньшим диаметром за счет направлени  отражательным колпачком основного потока теплоносител  к периферии. Следствием этого  вл етс  увеличение разностей

0 уровней зернистого материала, что улучшает и стабилизирует его циркул цию.

В процессе эксплуатации в трубах теп- лообменных аппаратов образуетс  накипь и водный камень, откладываетс  ил, расти5 тельность, что значительно увеличивает гидродинамическое сопротивление проточной части теплообменного аппарата и повышает термическое сопротивление теплопередачи . В результате необходимо чистить аппа0 рат через каждые 2-4 мес. Псевдоожижение обеспечивает непрерывную очистку трубок, следствием чего  вл етс  высока  и стабильна  интенсивность теплообмена По сравнению с прототипом, предлагаемое

5 устройство обеспечивает исключение уноса зернистого при увеличении расхода теплоносител , что повышает эксплуатационную надежность. Кроме того, устройство просто в изготовлении и удобно при эксплуатации.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Теплообменник, содержащий кожух, закрепленный в трубных досках пучок вертикальных труб, часть из которых имеет

   5 диаметр, превышающий диаметр другой части пучка, и патрубки подвода и отвода сред трубного и межтрубного пространств, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  эксплуатационной надежности при раз0 мещении в трубах промежуточного зернистого материала, трубы большего диаметра расположены по периферии пучка, при этом диаметр указанных труб превышает в 2-4 раза диаметр труб, расположенных

   5 в центральной части пучка, а суммарна  площадь поперечного сечени  труб большего диаметра равна суммарной площади по- перечного сечени  труб меньшего диаметра.

   J

   J

   фиг 2