SU982707A1 - Тепло-массообменный аппарат - Google Patents

Description

(54) Т.ЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

1

Изобретение относитс  к конструкци м кожухотрубных теплообменников и может быть использовано дл  проведени  процесса дефлегмации в пищевой и химической промышленност х .

Известен дефлегматор, состо щий из корпуса, внутри которого расположен змеевик , двух торцовых крыщек и патрубков дл  подвода и отвода парового потока и флегмы 1 .

Однако этот аппарат обладает низкой раздел ющей способностью вследствие наличи  байпаса по паровой фазе.

Наиболее близким к предложенному по конструкции -и достигаемому эффекту техническим решени м  вл етс  тепломассообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с торцовыми крыщками, трубные решетки, установленные между корпусом и крышками пучок теплообменных труб, закрепленный в трубных решетках, патрубок дл  подвода пара, тангенциально подсоединенный к корпусу, патрубки дл  ввода и вывода хладагента, подсоединенные к торцовым крышкам, и патрубки вывода пара и конденсата 2.

Известный аппарат обладает р дом недостатков .

Свободное сечение дл  прохода парового потока - величина посто нна , в то врем  как количество парового потока непрерывно уменьшаетс . Уменьшаетс  скорость пара в дефлегматоре. Снижаетс  интенсивность турбулентных пульсаций, а в р де случаев (при больших флегмовых числах R, например, отборе ЭАФ в процес ,Q се получени  конь чного спирта R 100- 120) режим движени  пара становитс  ламинарным . Последнее приводит к тому, что при соприкосновении с теплообменными трубкат ми пограничные с,1ои пара полностью конденсируютс , а  дро парового потока вслед15 ствие отсутстви  должного турбулентного перемешивани  не подвергаетс  конден-сации , а пограничные силы пара, соприкасающиес  с теплообменными трубками, полностью конденсируютс , при этом, как из2Q вестно, состав конденсата равен составу пара. Разделение смеси при больших флегмовых числах происходит только за счет массообмена между образующимс  конденсатом и паровым потоком. Однако отсутствие турбулентного перемешивани  и неи .И1-Гц)1.Ч)().11НИ;:лТ) . КОНСТруКЦИИ К МаССОобмсиу .,4y i|) не позвол ют получип ,- раздел ющей способности более одной теоретической тарелки. Кроме того, в указанной конструкции имеет место байпас и неравномерное обтекание паровым потоком трубного пучка.

Вып еуказанные недостатки снижают раздел ющую способность, исключают использование его дл  выделени  ЭАФ непосредственно из парового потока. Последпее позволило бы уменьшить энергозатраты, металлоемкость установкл и уменьшить инерционность процесса получени  конь чного снирта.

Це.ПзЮ изобретени   вл етс  интенсификаци  процессов за счет обеспечени  турбул (чпнс)го движени  нара и равномерного обтскл и  1сплообменных труб.

11о.,т;|влепна  цель достигаетс  тем, что в генло.у.ассообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с торцовыми крышками, трубные решетки, установленные между корпусом и крышк ми, пучок теплообменных труб, закрепленный в трубных решетках, патрубок дл  подвода пара, тангенциально подсоединенный к корпусу, патрубки дл  ввода и в-ывода. хладагента, подсоединенные к торцовым крышкам, и патрубки вывода пара и конденсата, пучок теплообменных труб расположен эксцентрично оси корпуса, образу  серповидный канал дл  пара, соединенный с тангенциальным патрубком дл  подвода пара, а патрубок вывода пара выполнен со скошенным входным концом, расположенным в центре пучка теплообменных труб и направленным навстречу потоку пара.

На фиг. Л изображен аппарат, продольный разрез, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-Д на фиг. 1.

Тепломассообмейный аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1 с двум  трубными решетками 2 и 3-, в которых закреплен пучок теплообменных труб 4, торцовых крышек 5 и 6, патрубков дл  подвода 7 исходного парового /потока, дл  отвода 8 оставшейс  некондейсировавшейс  i части парового потока дл  подвода 9 охлаждаю1цей воды, дл  отвода 10 охлаждающей воды, дл  отвода 1Г флегмы. Патрубок 7 закреплен в корпусе 1 тангенциально. Дл  упрощени  разборки аппарата патрубок 8 пропущен через сальниковое уплотнение 12, закрепленное в крышке 5, фланец 13 закреплен на патрубке 8 с помощью резьбового соединени . Пучок теплообмейных трубок 4 размещен в цилиндрическом корпусе 1 эксцентрично его оси, что исключает унос конденсата, стекающего с трубного пучка.

Аппарат работает следующим образом.

Охлаждающа  вода подаетс  через патрубок 9 и отводитс  через патрубок 10. Исходный паровой поток (смесь компонентов различной летучести) поступает через патрубок,7 тангенциально к корпусу аппарата , огибает внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса, распредел  сь равномерно по всему периметру трубного пучка . На периферии пучка возникает избыточное давление (по отношению к центру пучка), под давлением которого пар проходит между трубками 4 в центр пучка. Контактиру  с поверхностью трубок 4, пар частично

конденсируетс . Конденсат, представл ющий флегму, стекает по трубкам 4 вниз и отводитс  из аппарата через патрубок 11. Оставша с  несконденси1 овавща с  часть парового потока выводитс  .из аппарата через патрубок 8.

По мере продвижени  пара в аппарате

уменьшаетс  свободное сечение между теплообменными трубками 4, так как движение осуществл етс  от периферии к центру пучка. Это позвол ет обеспечить посто нную скорость движени  и сохранить турбулентный режим движени  при непрерывном уменьшении массы парового потока, что создает интенсивное перемешивание  дра парового потока, а следовательно, и частичную конденсацию с участием всей

5 массы пара.

Паровой поток перед поступлением в пучок теплообмейных трубок 4 распредел етс  равномерно по всему кольцевому пространству между корпусом 1 аппарата и трубным пучком (за счет тангенциального его ввода в аппарат) и лишь затем проходит в .зазоры между теплообменными трубками в направлении от периферии к центру. Така -организаци  движени  пара в тепломассообменйом аппарате исключает

5 по влейие байпасов и неравномерности обтекани  трубного пучка.

Конденсат, стекающий с трубного пучка, пересекает поток пара в нижней части кольцевого пространства между корпусом и трубным пучком. При больших массовых

0 расходах исходного парового потока в этом месте может возникнуть унос конденсата . Дл  предотвращени  уноса целесообразно трубный пучок 4 устанавливать в корпусе 1 аппарата ассиметрично (фиг. 2), смеща  пучок относительно оси корпуса 1 вверх. Свободное сечение нижней части кольцевого прохода между корпусом 1 и пучком трубок 4 увеличиваетс , следовательно , скорость парового потока уменьшаетс  и исключаетс  унос конденсата.

0 Таким образом, предложенна  конструкци  тепломаСсообменного аппарата обладает следующими преимуществами по сравнению с известной конструкцией. Во-первых, процесс дефлегмации проводитс  в услови х турбулентного режима движени  пара, несмотр  на непрерывное уменьшение его количества, во-вторых, исключено возникновение байпасов и неравномерного обтекани  пучка Трубок. Все это позвол ет проводить процесс дефлегмации в,оптимальных услови х и увеличить его раздел ющую способность .

В предложенной конструкции используетс  новое сочетание ранее известных элементов , однако именно это сочетание обеспечивает увеличение раздел ющей способности . Последнее позвол ет использовать процесс, дефлегмации дл  выделени  ЭАФ из парового потока при получении конь чного спирта, что позволит получить экономический эффект за счет уменьщени  рас хЬда греющего, металлоемкости установки и инерционности процесса получени  конь чного спирта.

Claims (2)

1.Цыганков. П. С. Брагоректификационные установки. М., «Пищева  промышленность , 1970, с. 247

2.Патент США № 2666499, кл. 261-114, опублик; 19.01.54.