SU953419A1 - Вихревой вертикальный кожухотрубчатый теплообменник - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к теплообменным агрегатам и может быть использовано дл  разделени  смесей углеводородных и других газов.

Известны вихревые вертикальные кожухотрубчатые теплообменники, содержа щие корпус, снабженный крышкой, размещенные внутри корпуса поперечные перегородки, теплообменные трубы, укрепленные в верхней, средней и ниж-,Q ней трубных решетках, образующих раздающих коллектор в верхней части корпуса и собирающий в нижней, и вихревые трубки, подсоединенные к части теплообменных труб l i,3J. 15

В известных теплообменниках осуществлено эффективное отделение жидкой фазы в обоих потоках газа и удаление конденсата с трубных решеток 20 и перегородок за счет винтовых энергоразделителей , однако не исключена возможность образовани  снеговых пробок в вихревых трубах холодных

потоков из-за неравномерного распределени  входного газа и большой длины труб и непрерывного автоматического удалени  конденсата из межтрубного пространства и камеры гор чего потока , не эффективно использован холод холодного потока.

Цель изобретени  состоит в унификации теплообменника и повышении его экономичности.

Эта цель достигаетс  тем, что в раздающем коллекторе под верхней трубной решеткой установлены пополнительные решетки с образованием последовательных плавильной и сепаоационной камер, в последней из КОТОРЫХ расположена сепарационна  таоелка с ниппел ми, заключенными с зазором в теплообменные трубы, один из торцов которых, примыкающий к крышке, снабжен энергоразделител ми, а в первой размещен торец вихревой трубки, примыкающий к патрубку, подсоединенному к раздающему коллектору, который 3ЭЗ подсоединен к внутреннему объему корпуса между средней и нижней решетками , причем внутри корпуса дополнительно установлена вертикальна  ин жекционна  труба, снабженна  перфорацией и соплами на уровне дополнительных средней и нижней трубных решеток Кроме того, вихрева  трубка выполнена из неадгезионного по отношению к рабочей среде материала, например фторопласта. На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник; на фиг. 2 - узел Т на фи г. 1 . Теплообменник содержит корпус 1 , крышку 2, теплообменные трубы 3, ниж|нюю трубную решетку А, среднюю трубную решетку 5, верхнюю трубную решетку 6, поперечные перегородки 7, раздающий коллектор 8, собирающий .коллектор 9, вихревую трубку 10, теп лообменную вихревую трубу 11, снабженную каплеотбойником 12, дополнительные решетки 13 плавильную камеру 1}, сепарационную камеру 15. сапа рационную тарелку 16, снабженную нип пел ми 17, энергоразделители 18 и 19 патрубок 20 дл  отвода холодного газа, инжекционную трубу 21, снабженную соплами 22 и перфорацией 23 на уровне решеток 4, 5. 6 и 13, конденсатосборник 2, патрубок 25 дл  подвода исходного газа, патрубок 2б дл  отвода холодного газа из коллектора 8, патрубок 27 дл  подвода холодного газа во внутренний объем корпуса 1., трубу 28, патрубок 29 дл  отвода газа из камеры 15, патрубок 3 Дл  отвода газа из BHytpeHHero объема корпуса, патрубок 31 дл  отвода газа из коллектора 9. Патрубок 25 по соединен к компрессору 32, патрубок 31 подсоединен через инжектор 33 к вентил м , последний из которых через инжектор 37 соединен с вентилем 38 и компрессором 32. Патрубок 29 присоединен к вентилю 39, патрубок 30 соединен с вентил ми 3 . Инжекционна  труба 21 снабжена вентилем 1. Работа теплообменника осуществл етс  следующим образом. Газ от компрессора .32 по трубопро воду через патрубок 25 подаетс  в крышку 2 и распредел етс  по теплообменным трубам 3. При этом дл  интенсификации процессов теплообмена осуществл етс  ;закручивание газа при небольших перепадах давлени  с помо94 щью энергоразделителей 18, а наружна  поверхность труб 3 поперечно оребрена. В теплообменных трубах 3 происходит отделение капельной влаги совместно с дисперсной фазой масла и частична  конденсаци  паров влаги и масла . МидКа  фаза в виде эмульсии ( или суспензии) удал етс  через кольцевой зазор между трубой 3 и ниппелем 17 на тарелку 1б, с которой через зазор между нею и корпусом стекает на решетки 5. Газы, пройд  через отверсти  ниппелей, распредел ютс  по каналам винтового энергоразлелител  19 вихревой трубы 11, в которой разгон ютс  до скоростей, близких к звуковым . Часть газа высокого уровн  давлени  через патрубок 29 и вентиль 39 может отводитьс  к потребителю. В трубке 10 происходит температурное разделение исходного газа на гор чий и холодный, удал емых соответ-т ственно через трубу 11 и трубку 10, количественное соотношение между которыми регулируетс  вентилем инжектора 33. При этом резко интенсифицируютс  как сепарационные процессы, обес печивающие отделение жидких и твердых аэрозолей из газа, так и процессы теплообмена. В последнем случае теплосъем резко возрастает за счет увеличени  разности температуры между гор чим потоком и холодным в межтрубном пространстве холодный поток поступает из патрубков 20 и 27 за счет высокоскоростного вращени  газа и резкого снижени  температуры в центральном холодном потоке ( значительно ниже нул  градусов по Цельсию Л Холодный поток вместе с частью образовавшегос  ине  через диафрагмовое отверстие в энергоразделителе 19 и трубку 10 поступает в раздающий коллектор 8. С целью исключени  адгезии кристаллов снега на внутренней поверхности труба 10 выполн етс  из неадгезиоиного по отношению к снегу материала, например фторопласта. Кристаллы снега за счет центробежных сил отдел ютс  в зазоре между трубкой 10 и патрубком 20 и, попав на теплообменные трубы, расплавл ютс , а конденсат стекает на решетку 13. Холодный поток поступает в межтрубное пространство коллектора 8, охлаждает исходный газ, циркулирующий в теплообменных трубах 3 и через патрубки 26 и 27

поступает во внутренний объем корпуса 1, охлажда  гор чий поток, проход щий в трубе 11, затем холодный поток через патрубок 30 и вентиль 40 может быть направлен к потребителю с заданными параметрами давлени , тепературы и влажности, Обычно это газ низкого уровн  давлени .

Гор чий поток из теплообменной вихревой трубы 11 совместно с жидкой фазой поступает в каплеотбойник 12. Газы, пройд  кольцевой зазор между трубой 11 и каплеотбойником 12 и через щели в последнем, поступают в парубок 31. Поток, пройд  вентиль и co ло инжектора 33 и вентиль 35 ( вентили З и Зб закрыты), может быть использован потребителем, как газ соответствующего качества, самосто тельно от холодного потока удал емого из вентил . При закрытых вентил х i+O и 36 и открытых вентил х 3+ и 35 потребитель может использовать газовую смесь холодного и гор чего потоков, образованную с помощью инжектора 33.

При использовании потребителем только холодного потока газа (при закрытых вентил х З и 35 охлажденный гор чий поток газа подаетс  на всос компрессора 32 через вентиль 36 и инжектор 37, подсасыва  при этом газ, подаваемый через вентиль 38, с целью компенсации холодного потока , удал емого через вентиль kQ. При этом в пусковой начальный период с целью получени  более низких температур можно осуществить циркул цию в аппарате всего количества исходного газа путем закрыти  вентил  kO и открыти  вентил  В этом случае вентиль 38 частично открыт дл  компен-л сации потерь газа через трубу 21. Жидка  фаза со всех трубных решеток и дополнительных решеток собирающего коллектора и конденсатосборника удал етс  непрерывно посредством трубы 21. Исходный газ поступает в трубу из пространства крышки 2 и последовательно проходит через сопла 22, инжектиру  через щели в трубе жидкие фазы и конденсат с решеток , 5, 6 и 13. Дл  учета расширени  газа, жидкой фазы и подсосанного через щели газа отверсти  сопел и диаметр трубы по ходу газа увеличиваютс .

Предлагаемый теплообменник позволит получать газ различного уровн 

давлени  и качества при максимальной экономичности процесса, вследствие, предварительной циркул ции всего исходного газа с одновременным его (дением; рециркул ции гор чего потока газа, при отводе холодного потока потребителю; рационального использовани  холода отводимых потребителю потоков газа; высокой степени осушени  и очистки получаемых потоков газа благодар  надежной системе сепарационных устройств; наличи  инжекторов, обеспечивающих экономии энергии исходного давлени  газа.

Claims (2)

1.Вихревой вертикальный кожухотрубчатый теплообменник, содержащий корпус, снабженный крышкой, размещен ные внутри корпуса поперечные перегородки , теплообменные трубы, укрепленные в верхней, средней и нижней трубных решетках, образующих раздающий коллектор в верхней части корпуса и собирающий в нижней, и вихревые труб ки, подсоединенные к части теплообменных труб, отличающийс  тем что, с целью унификации и экономичности , в раздающем коллекторе под верхней трубной решеткой установлены дополнительные решетки с образованием последовательных плавильной и сепарационных камер, в последней из которых расположена сепарационна  тарелка с ниппел ми, заключенными с зазором в теплообменH ie трубы, один

из торцов которых примыкающий к крышке , снабжен энергоразделител ми, а в первой размещен торец вихревой трубки , примыкающий к патрубку, подсоединенному к раздающему коллектору, который подсоединен к внутреннему объему icophyca между средней и нижней решетками, причем внутри корпуса дополнительно установлена вертикальна  инжекционна  труба, снабженна  перфорацией и соплами на уровне дополнительных , средней и нижней трубных решеток.

2.Теплообменник по п. 1, отличающийс  тем, что вихрева  трубка выполнена из неадгезионного по отношению к рабочей среде материала, например фторопласта.