Теплообменник

 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть применено в установках разделения воздуха. Цель изобретения вход газа на конденсацию 13 10 Слиб жид/ам смеси 9 Входжидкойсмеси 75 Фиг.1 - повышение компактности и интенсификация теплообмена. Теплообменник состоит из корпуса 1 теплообменного пакета 2, выполненного в виде чередующихся каналов 3 кипения жидкой смеси и каналов 4 конденсации пара и охлаждения конденсата. Перегородка 5 делит полость кипения на 2 секции - верхнюю с циркуляционной системой и нижнюю - прямоточную. Жидкая смесь подается в полость кипения снизу вверх. В полость конденсации подается поток пара. Охлаждение происходит за счет частичного испарения жидкой смеси. 3 ил. вь/лод лора смеси ft сл С Os VJ VI 4 VI 00 Зыхоо охлажденного кондеяса/яа Канал / Хама/гJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)з F 28 0 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ююа га манонд саь/им

eJ7V8 pcd смеси

Ьаа авиа кой Смес (21) 4653533/06 (22) 22.02.89 (46) 15.09.91. Бюл. М 34 (75) В.Н.Савельев, Р.И.Акчурин, В.Е.Позняк и В.В.Мазаев (53) 621.57 (088.8) . (56) Заявка Великобритании

М 1532673, кл. Е 28 F 3/02, 1975. (54) ТЕПЛООБМЕННИК (57) Изобретение относится к криогенной технике и может быть применено в установках разделения воздуха. Цель изобретения

„„Я „„1677478 А1 — повышение компактности и интенсификация теплообмена. Теплообменник состоит из корпуса 1 теплообменного пакета 2, выполненного в виде чередующихся каналов 3 кипения жидкой смеси и каналов 4 конденсации пара и охлаждения конденсата..Перегородка 5 делит полость кипения на 2 секции — верхнюю с циркуляционной системой и нижнюю — прямоточную. Жидкая смесь подается в полость кипения снизу вверх. В полость конденсации подается поток пара. Охлаждение происходит за счет частичного испарения жидкой смеси. 3 ил.

Вьиаа пара снеси

1677478 с каналами 4 конденсации.

Внутри корпуса 1 расположен пластин- 20 чато-ребристый теплообменный пакет 2, вы25

35

Изобретение относится к криогенной технике и может быть применено в установках разделения воздуха, Целью изобретения является повышение компактности теплообменника и интенсификации теплообмена.

На фиг. 1 представлен теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 — схема циркуляционного контура верхней секции; на фиг. 3 — график изменения температур рабочих потоков по высоте теплообменника.

Теплообменник содержит корпус 1, теплообменный пакет 2, каналы 3 кипения, каналы 4 конденсации, перегородку 5, верхнюю секцию 6, нижнюю секцию 7, гидроэатвор 8, пластины 9, бруски 10, выход 11, полость 12, вход 13, выход 14, вход 15, патрубки 16 и 17 входа и выхода; соединенные полненный в виде чередующихся каналов 3 кипения жидкой смеси и каналов 4 конденсации пара и охлаждения конденсата.

Каналы 3 кипения сообщаются входами

И выходами с полостью 12, заключенной между корпусом 1 и пакетом 2, образуя в совокупности полость кипения теплообменника. Каналы 4 на выходе и входе обьединены соответствующими патрубками 16 и 17 и выведены эа корпус. Полость кипения разделена перегородкой 5 на две секции — верхнюю 6 с циркуляционной системой и нижнюю 7 прямоточную. Перегородка 5 состоит из двух частей: пластины 9 и бруска

10. Пластина 9 герметично связана с корпусом 1 и теплообменным пакетом 2 и установлена в нижней части теплообменного пакета 2 под выходом 11 из каналов 3.

Бруски 10 перекрывают каналы 3, разделяя рабочие потоки в нижней и верхней части пакета 2. Нижняя 7 и верхняя 6 секции сообщаются выходами 11 иэ каналов 3.

Таким образом, нижняя 7 секция канала 3 имеет для рабочей среды вход 15 и выход

11, а верхняя 6 секция канала 3 имеет для рабочей среды вход 13 и выход 14, Для обеспечения затопления охлажденным конденсатом нижней секции аппарата применен гидроэатвор 8.

Теплообменник работает следующим образом.

В полость кипения снизу вверх подается жидкая смесь(например, азот- кислород).

Температура смеси в процессе кипения по ходу потока меняется за счет частичного испарения низкокипящего компонента и .обогащения жидкости высококипящим компонентом.

На входе 15 в нижнюю секцию 7 подаваемая в каналы смесь имеет температуру

Тз (см, фиг 3), равную температуре насыщения, соответствующей ее давлению и концентрации компонентов в ней на входе в аппарат. На выходе 11 иэ нижней секции

7 при частичном испарении эа счет тепла, отводимого от охлаждаемого конденсата, смесь обогащается высококипящим компонентом и температура ее становится несколько выше, т,е. TSCM > Ts . Далее парожидкостная многокомпонентная смесь поступает в полость 12. Пары. образовавшиеся в нижней секции, всплывают вверх над теплообменным пакетом 2 и отводятся из аппарата, а жидкость, поднятая из нижней секции 7, поступает на вход 13 для испарения в верхней секции каналов кипения. В верхней секции 6 полости кипения обеспечивается циркуляция кипящей жидкости, при этом подъемное движение жидкости осуществляется в каналах 3 кипения, а опускное — в полости 12 сосуда. Для обеспечения надежной работы испарительного циркуляционного контура весовое количество жидкости, поступающее в каналы кипения, должно в несколько раз превосходить весовое количество образующегося пара, т.е, кратность циркуляции (отношение количества входящей в каналы кипения жидкости к количеству образовавшегося пара) должно составлять не менее 5 — 10.

Жидкая смесь из нижней секции, попадая в верхнюю циркуляционную полость, смешивается с циркулирующей жидкой смесью и поступает на вход 13 в каналы кипения с температурой Т х (фиг. 3). В кана,лах кипения смесь частично выкипает. Образовавшийся пар отводится из аппарата, а неиспарившаяся жидкость, обогащенная высококипящим компонентом, сливается в опускную систему (полость 12) с температурой Твых > Твх.

При обогащении жидкой смеси высококипящим компонентом температура кипения ее увеличивается.

Для обеспечения постоянства и возможности регулирования температуры кипения циркулирующей жидкой смеси. часть ее необходимо отводить из аппарата. Количество жидкой смеси, поступающей из нижней секции, равно суммарному количеству образовавшегося в верхней секции пара и отводимой обогащенной высококипящим компонентом жидкости.

В полость конденсации подается поток пара, (например, аргона). который конденсируется в верхней секции аппарата, отдавая тепло конденсации циркулирующей жидкости в полости кипения. Далее образо1677478

А ход пара

Слое/ сме вавшийся конденсат поступает в нижнюю секцию, где охлаждается на 3-5О ниже температуры насыщения, соответствующей заданному давлению конденсации.

В циркуляционном режиме (фиг. 3) ки- 5 пения многокомпонентной смеси нельзя получить требуемое переохлаждение конденсата, так как Твх и Tsar выше требуемой температуры охлаждения. Охлаждение происходит за счет частичного испарения жид- 10 кой смеси, беэ возврата неиспарившейся жидкости на вход 15 в нижнюю секцию.

Снабжение теплообменника гидрозатвором, установленным в нижней полости, обеспечивает заполнение полости охлажде- 15 ния конденсатом, что вместе с установкой перегородки, разделяющей полость кипения на две секции, позволяет получить конденсат охлажденный на 3 — 5 градусов ниже температуры насыщения в одном аппа- 20 рате, при более компактной конструкции устройства.

Формула изобретения

Теплообменник, содержащий корпус с теплообменным пакетом, включающим каналы кипения, образующие с корпусом полость кипения, и чередующиеся с каналами кипения каналы конденсации, соединенные с патрубками входа и выхода, вынесенными за пределы корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения компактности и интенсификации теплообмена, он снабжен гидрозатвором, пластиной, установленной между корпусом и теплообменным пакетом и брусками, разделяющими каналы кипения на верхнюю и нижнюю секции, при этом выход из нижней секции и вход в верхнюю расположены над перегородкой, выход иэ верхней секции расположен в верхней части последней, вход гидроэатвора соединен с патрубками выхода каналов конденсации, а его выход расположен над перегородкой.

Вхад жцдкау сиесц д Верхннпс секцию

1677478 з о

Ъс

0J

СЪ. $ gpss да 4р

Составитель H.Àëåêñååâà

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Заказ 3104 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101