SU912219A1

SU912219A1 - Filter-heat exchanger

Info

Publication number: SU912219A1
Application number: SU802954117A
Authority: SU
Inventors: Виталий Александрович Майоров
Original assignee: Новополоцкий политехнический институт
Priority date: 1980-07-11
Filing date: 1980-07-11
Publication date: 1982-03-15

Description

II

Изобретение относитс к очистке жидкостей и газов и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства дл одновременного проведени процессов фильтровани и нагрева (охлаждени ) различных жидкостей, расплавов и газов в широком диапазоне температур.The invention relates to the purification of liquids and gases and can be used in various sectors of the national economy for the simultaneous filtration and heating (cooling) of various liquids, melts and gases in a wide temperature range.

Известен фильтр-теплообменник, содержащий сосуд с перфорированными, стенками, покрытыми фильтрующими ткан ми, и теплообменное устройство, установленное под сосудом L1 .A filter heat exchanger is known, comprising a vessel with perforated walls covered with filter fabrics and a heat exchange device installed under vessel L1.

Недостатком этого фильтра вл етс низка производительность, лимитируема низкой интенсивностью теплообмена . Раздельное выполнение фильтрующего элемента и теплообменного устройства увеличивает габариты и усложн ет конструкцию, увеличивает потери тепла. Кроме того, указанный фильтр-теплообменник обладает узкой областью эксплуатационных возможностей , так как фильтрующие тканиThe disadvantage of this filter is low productivity, limited by low heat exchange rate. Separate implementation of the filter element and the heat exchanging device increases the size and complexity of the design, increases heat loss. In addition, the specified filter heat exchanger has a narrow area of operational capabilities, as the filter fabric

имеют ограниченное применение из-за малой прочности и низких химической и тепловой стойкости.have limited use due to low strength and low chemical and thermal resistance.

Известен также фильтр, содержащий корпус, металлокерамический фильтрующий патрон (цилиндр) с расположенной внутри по оси полой теплообменной трубой, котора обогреваетс кип щим теплоносителем. Фильтруема жидкость после прохождени фильтрую10 щей перегородки нагреваетс в кольцевом канале между обогревающей трубой и фильтрующей перегородкой и здесь за счет снижени в зкости создаютс хорошие услови дл тран1$ спортировки фильтрата внутри патрона С21.A filter is also known that includes a housing, a cermet filter cartridge (cylinder) with a hollow heat exchange tube located inside the axis, which is heated by a boiling coolant. The filtered fluid, after passing through the filter septum, is heated in the annular channel between the heating tube and the filter septum, and here by reducing viscosity, good conditions are created for transporting the filtrate inside the cartridge C21.

Однако указанный фильтр характеризуетс , низкой производительностью, ограничиваемой малой интенсивностью However, this filter is characterized by low productivity, limited by low intensity

20 теплообмена между обогревающей трубой и фильтрующей перегородкой. Это обусловлено тем,что обогревающа труба расположена после фильтру3920 heat exchange between the heating tube and the filter septum. This is due to the fact that the heating tube is located after the filter39.

(ощей перегородки, в результате чего тепловой поток направлен против движени жидкости и полностью поглощаетс жидкостью после выхода ее из фильтрующей перегородки.-В итоге через перегородку протекает ненагрета жидкость с большой в зкостью, что приводит к высокому сопротивлению перегородки и малому расходу. Кроме того, производительность фильтра снижаетс вследствие необходимости остановки его частой дл , смены или регенерации однородной пористой перегородки, быстро загр зн емой при работе в режиме поверхностного фильтровани . Этот фильтр имеет также ограниченную область применени вследствие того, что в нем реализуетс передама тепла только в одном направлении от обогревающей трубы к фильтрату. Охлаждение фильтрата исключаетс конструкцией обогревающей трубы, котора имеет один открытый нижний конец дл одновременной подачи пара вверх в трубу и возврата конденсата вниз под действием силы т жести.(by the septum, resulting in heat flow directed against the movement of the fluid and completely absorbed by the fluid after it leaves the filter septum. As a result, unheated high-viscosity fluid flows through the septum, which leads to high resistance of the septum and low flow. In addition, filter performance is reduced due to the need to stop its frequent for changing or regenerating a homogeneous porous partition quickly contaminated when operating in the surface filtration mode. This filter also has a limited scope due to the fact that it only transfers heat in one direction from the heating tube to the filtrate. Cooling of the filtrate is eliminated by the heating tube design, which has one open bottom end for simultaneous steam flow up into the tube and returning condensate down under the force of gravity.

Цель изобретени - повышение производительности и упрощение конструкции , расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечени условий как нагрева, так и охлаждени фильтрата в широком диапазоне температур .The purpose of the invention is to increase productivity and simplify the design, expanding operational capabilities by providing conditions for both heating and cooling the filtrate in a wide temperature range.

Указанна цель достигаетс тем, что в фильтре-теплообменнике, содержащем корпус, металлокерамическую перегородку и теплообменные трубки, фильтрующа перегородка выполнена из последовательно установленных по потоку слоев грубой и тонкой очистки при этом теплообменные трубки, размещены в слое грубой очистки.This goal is achieved by the fact that in the heat exchanger filter, comprising a housing, a cermet partition and heat exchange tubes, the filtration partition wall is made of coarse and fine cleaning layers sequentially installed in the flow while the heat exchange tubes are placed in the coarse layer.

Слой грубой очистки имеет Сюлее высокую проницаемость и больший размер пор по сравнению с аналогичными характеристиками второго сло - сло тонкой очистки. Более высока проницаемость первого сло обусловлена выполнением противоречивых требований по достаточной толщине сло дл возможности размещени внутри его теплообменных трубок при соблюдении услови не превышени допустимого сопротивлени этого сло из-за уменьшени его площади фильтровани при размещении в нем теплообменных трубок . В этом слое происходит теплооб2194The coarse layer has a sueley high permeability and a larger pore size compared with the similar characteristics of the second layer - a fine layer. The higher permeability of the first layer is due to the fulfillment of conflicting requirements for a sufficient thickness of the layer to be able to be placed inside its heat exchange tubes provided that the permissible resistance of this layer is not exceeded due to a decrease in its filter area when heat exchange tubes are placed in it. Heat transfer occurs in this layer

мен между теплообменными трубками и фильтратом. Практически через всю фильтрующую перегородку движетс нагрета жидкость с низкой в зкостью, 5 что снижает сопротивление и увеличивает производительность фильтра.Change between heat exchanger tubes and filtrate. Almost the entire low-viscosity fluid is heated through the entire filter septum, 5 which reduces the resistance and increases the filter capacity.

Одновременно первый слой вл етс слоем грубой очистки, уловливающим крупные частицы загр знений.At the same time, the first layer is a coarse layer, catching large particles of contaminants.

0 Этот слой работает в услови х объемного фильтровани , тем самым значительно увеличива гр зеемкость всего фильтра, что увеличивает его производительность вследствие сокращени 0 This layer works under conditions of bulk filtration, thereby significantly increasing the heat capacity of the entire filter, which increases its performance due to reduction

5 простоев на замену или регенерацию.5 downtime for replacement or regeneration.

Во втором слое (слой тонкой очистки ) происходит окончательна очистка нагретого (охлажденного) фильтрата.In the second layer (fine cleaning layer), the heated (cooled) filtrate is finally cleaned.

Размещение теплообменных трубок дл протока теплоносител внутри фильтрующей пористой металлокерамической перегородки обеспечивает предельную интенсивность теплообмена между фильтратом и теплоносителем. Зто позвол ет проводить фильтрование в термостатированных услови х при легко контролируемой температуре. При этом тепло, в зависимости от соотношени между температурами фильтрата и теплоносител (охладител ) , может передаватьс как от теплоносител к фильтрату, так и от фильтрата к- охладителю.The placement of the heat exchange tubes for the flow of the heat transfer medium inside the filtering porous cermet partition ensures the maximum intensity of heat exchange between the filtrate and the heat transfer medium. This allows filtration under thermostated conditions at an easily controlled temperature. In this case, heat, depending on the ratio between the temperatures of the filtrate and the coolant (cooler), can be transferred both from the coolant to the filtrate, and from the filtrate to the coolant.

Монолитное размещение теппообмен ных трубок внутри пористой металлокерамической перегородки может быть выполнено, например, в результате несложной технологической операции спекани трубок в форме с металлическими порошками или волокнами.Monolithic placement of heat-exchange tubes inside a porous cermet partition can be performed, for example, as a result of an uncomplicated technological operation of sintering tubes in the form of metal powders or fibers.

Изготовление фильтрующей металлокерамической перегородки и теплообменных трубок в виде единого элемента позвол е упростить конструкцию фильтра-теплообменника, сократить потери тепла (холода), уменьшить габариты и использовать в широком диапазоне температур - от криогенных до температур расплавленных металлов.The manufacture of a metal-ceramic filtering partition and heat exchange tubes as a single element allows us to simplify the design of the filter-heat exchanger, reduce heat (cold) losses, reduce dimensions and use in a wide range of temperatures - from cryogenic to molten metal temperatures.

На чертеже схематически изображен предлагаемый фильтр-теплообменник.The drawing shows schematically the proposed filter heat exchanger.

Фильтр-теплообменник содержит двухслойную металлокерамическую 5 фильтрующую перегородку; состо щую из сло I грубой очистки и сло 2 тонкой очистки, установленную в корпусе 3- Слой 1 грубой очисткиThe filter heat exchanger contains a two-layer metal-ceramic 5 filter partition; consisting of a coarse layer I and a fine layer 2 installed in the housing 3- Coarse layer 1

5959

расположен со стороны входа потока фильтруемого вещества + и в этом слое размещены теплообменные трубки 5 дл протока теплоносител (охладител ) . Проницаемость и размер пор сло 1 больше аналогичных характеристик сло 2. Фильтрующа перегородка может иметь различную форму пластина , цилиндр и другие.is located on the inlet side of the flow of the substance to be filtered + and heat exchange tubes 5 for the flow of coolant (cooler) are placed in this layer. The permeability and pore size of layer 1 is greater than the similar characteristics of layer 2. The filter septum may have a different shape plate, cylinder and others.

Фильтр-теплообменник работает следующим образом.The filter heat exchanger works as follows.

Например при передаче тепла от протекающего по трубкам 5 теплоносител к фильтрату. При движении фильтруемого вещества через слой 1 грубой очистки происходит объемное фильтрование, при котором наиболее крупные частицы загр знений захватываютс крупными :.орами по всему объему сло . При этом одновременно тепло от теплообменных трубок 5 передаетс теплопроводностью внутрь пористого металла и далее от его развитой внутрипористой поверхности отдаетс конвекцией потоку фильтрата, Теплообмен завершаетс внутри сло 1 Завершение очистки нагретого фильтрата происходит при его движении через слой 2 тонкой очистки.For example, when heat is transferred from the coolant flowing through the tubes 5 to the filtrate. When the filtered substance moves through the coarse layer 1, volume filtration takes place, during which the largest particles of contaminants are captured by large particles: throughout the entire volume of the layer. At the same time, heat from the heat exchange tubes 5 is transferred by heat conduction inside the porous metal and further from its developed intraporous surface is transferred by convection to the filtrate flow. Heat transfer is completed inside layer 1 The cleaning of the heated filtrate is completed as it moves through the thin layer 2.

Использование предлагаемого фильт ра-теплообменника позвол ет по сравнению с известными повысить произво196The use of the proposed filter-heat exchanger allows for an increase in production as compared to the known ones.

дительность и упростить конструкцию; расширить эксплуатационные возможности путем обеспечени условий как нггрева, так и охлаждени фильтрата в широком диапазоне температур.Duration and simplify the design; to expand operational capabilities by providing conditions for both heating and cooling of the filtrate in a wide range of temperatures.

Claims

1. USSR author's certificate (f, l. B 01 D 35/18, E (.

2. USSR author's certificate

No. 63 "763, cl. B 01 D 35/18, 02.27.76