Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Термосифонный теплообменник, содержащий корпус с крышками и газоходами для горячего и холодного теплоносителей и установленные в нем блоки частично заполненных промежуточным теплоносителем термосифонов, закрепленных радиально на коллекторе и сообщающихся с ним, отличающийся тем, что блоки термосифонов установлены с возможностью поворота, расположены друг по отношению к другу под углом 120° и каждый из них заключен в кожух, при этом корпус выполнен в виде горизонтально установленного цилиндра с продольным вырезом в верхней части четверти боковой поверхности, а на крышках выполнено по три выреза, соответствующих по форме и расположению вырезу в корпусе и кожухам двух блоков, причем в месте расположения последних к крышкам подсоединены вышеупомянутые газоходы, а в коллектора установлены конденсационные трубки с патрубками подвода и отвода жидкого теплоносителя.

Текст

Изобретение относится к теплообменным аппаратам с промежуточным теплоносителем. Устройство может быть использовано в нефтедобывающей, газовой и други х о траслях промышленности. Известна тепловая труба [1], содержащая колеблющийся корпус с перегородкой внутри, разделяющей зоны испарения на две части и имеющей переточное окно в зоне конденсации. Корпус тепловой трубы снабжен осью с балансиром, установленной в опорах с возможностью автоколебаний при перетоке теплоносителя из одной части зоны испарения в другую. Данная тепловая труба обладает рядом недостатков, а именно: узким диапазоном использования, т.к. может работать только для узконаправленных источников подвода и отвода теплоты и, кроме того, только для нагрева одной среды; невысокой надежностью, поскольку имеет только одну систему охлаждения, в случае вы хода которой из строя произойдет разрушение корпуса тепловой трубы. Известен теплообменник [2], содержащий пакет тепловых труб, закрепленных в составной трубной решетке, состоящей из двух разъемных частей. При этом тепловые трубы выполнены составными из двух частей, каждая из которых закреплена в соответствующей части тр убной решетки. Теплообменник обладает недостатком, а именно - узким диапазоном использования, т.к. не может работать в заполненных газовых потоках из-за сложности очистки наружных теплообменных поверхностей без остановки технологического процесса. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является термосифонный теплообменник [3], содержащий кожух с газоходами для газообразных горячего и холодного теплоносителей. В кожухе размещена трубная доска, выполненная в виде конденсационных коллекторов, соединенных проставками с образованием блоков термосифонов. В испарительной и конденсационной частях термосифонов установлены конденсате и паропроводы, входные концы которых соединены с конденсационными коллекторами, а выходные расположены у торцевых стенок термосифонов. Указанный теплообменник имеет ряд недостатков: узкий диапазон использования, т.к. может нагревать только одну среду; не может работать в запыленных газах из-за сложности очистки наружной поверхности испарительной части; невысокая надежность, т.к. имеет только одну систему охлаждения, в случае вы хода которой из строя произойдет разрушение теплообменника. В основу изобретения поставлена задача создания термосифонного теплообменника, непрерывно работающего в потоке сильно запыленного горячего газа, передающего теплоту одновременно газообразному и жидкому теплоносителям, с дополнительной системой защиты термосифонов от взрыва. Технический результат состоит в повышении коэффициента использования оборудования и расширения диапазона использования термосифонных теплообменников. Поставленная задача решена тем, что в термосифонном теплообменнике, содержащем корпус с крышками и газоходами для горячего и холодного теплоносителей и установленными в нем блоками частично заполненных промежуточным теплоносителем термосифонов, закрепленными радиально на коллекторе и сообщающимися с ним, согласно изобретению, блоки термосифонов установлены с возможностью поворота, расположены друг по отношению к другу под углом 120° и каждый из них заключен в кожух, при этом корпус выполнен в виде горизонтально установленного цилиндра с продольным вырезом в верхней части четверти боковой поверхности, а на крышках выполнено по три выреза, соответствующих по форме и расположению вырезу в корпусе и кожухам двух блоков, причем в месте расположения последних к крышкам подсоединены вышеупомянутые газоходы, а в коллекторе установлены конденсационные трубки с патрубками подвода и отвода жидкого теплоносителя. Предлагаемый термосифонный теплообменник, выполненный в виде термосифонных блоков, закрепленных радиально под углом 120° на горизонтальном коллекторе, имеющем возможность вращаться относительно продольной оси, позволяет осуществлять периодическую очистку наружных поверхностей от загрязнений без выключения его из работы, обеспечивает возможность одновременного нагрева двух теплоносителей, являясь в то же время термосифонным устройством с повышенной степенью взрывобезопасности, что расширяет диапазон его использования. На фиг.1 представлен поперечный разрез термосифонного теплообменника, на фиг.2 - продольный разрез. Термосифоьный теплообменник содержит корпус 1 с крышками 2, выполненный в виде горизонтально установленного цилиндра с продольным вырезом вверхней четверти боковой поверхности. Каждая крышка 2 имеет по три выреза (3, 4 и 5). Вырез 3 сориентирован вдоль вертикальной оси, проходящей через центр крышки 2, и выполнен в нижней части крышки 2. Вырез 4 соответствуе т по форме и расположению продольному вырезу в корпусе 1. Ось выреза 5 расположена под углом 120° относительно оси выреза 3. В каждой крышке 2 выполнено центральное отверстие, соосно с которым на крышках 2 укреплены подшипниковые опоры 6, в которых размещены патрубки 7 для подвода и отвода жидкого теплоносителя. Между патрубками 7 соосно с корпусом 1 установлен коллектор 8, внутри которого расположены конденсационные трубки 9. На коллекторе 8 закреплены радиально под углом 120° друг к другу три блока термосифонов 10, частично заполненных промежуточным теплоносителем. Каждый блок термосифонов по бокам ограничен кожухами 11, образующими вместе с вн утренней поверхностью цилиндрической стенки корпуса 1 и наружной поверхностью стенки коллектора 8 каналы для прохода газообразных теплоносителей. Кожухи 11 плотно прилегают к внутренней поверхности корпуса 1 и крышкам 2, исключая возможность взаимной перетечки теплоносителей. Блоки термосифонов 10 вместе с кожухами 11 и коллектором 8 выполнены с возможностью поворота относительно центральной горизонтальной оси. В рабочем положении блоки термосифонов 10 размещены соответственно против вырезов 3, 4 и 5 в крышках 2. К вырезам 3 в крышках 2 подсоединен газоход 12 для газообразного горячего теплоносителя, а к вырезу 5 - газоход 13 для холодного теплоносителя. Термосифоны 10 могут быть выполнены с оребрением 14. Термосифонный теплообменник работает следующим образом. Горячий теплоноситель, проходящий по газоходу 12 через вырез 3 в крышке 2, омывая один (нижний) блок термосифонов 10, заключенный в кожух 11, отдает теплоту через стенки термосифонов промежуточному теплоносителю, который вследствие этого кипит. Образующийся пар поступает в коллектор 8, где конденсируется на конденсационных тр убках 9. отдавая теплоту фазового перехода нагреваемому жидкому теплоносителю. Несконденсировавшийся пар поступает в блок термосифонов 10, расположенный напротив выреза 5 и обуваемый газообразным холодным теплоносителем, поступающим по газоходу 13. Здесь промежуточный теплоноситель отдает теплоту фазового перехода газообразному холодному теплоносителю. Образующийся конденсат под действием сил тяжести стекает в нижний блок термосифонов. Некоторая часть пара при этом поступает в третий блок термосифонов 10, расположенный в продольном вырезе 4 корпуса 1, где о тдает теплоту фазового перехода окружающему воздуху. Образующийся конденсат также стекает в нижний блок термосифонов 10. Вследствие того, что коэффициенты теплоотдачи при вынужденной конвекции газообразного холодного теплоносителя в канале напротив выреза 5, а тем более жидкого теплоносителя в трубках 9 коллектора 8, значительно выше коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции воздуха в вырезе 4, то, соответственно, в основном тепловой поток от горячего теплоносителя будет отводиться нагреваемым жидким и газообразным холодным теплоносителем и лишь незначительная его часть будет рассеиваться в окружающую среду через продольный вырез 4. При значительном загрязнении наружных поверхностей термосифонов 10 нижнего блока, расположенною напротив выреза 3 в потоке запыленного горячего теплоносителя и, как следствие, ухудшении теплопередающей характеристики теплообменника, коллектор 8 поворачивают вокруг его продольной оси на 120° по часовой стрелке без отключения подачи жидкого и газообразных теплоносителей. При этом загрязненный блок располагается в продольном вырезе 4, где представляется возможность его очистки Предварительно очищенный блок из выреза 4 теперь располагается напротив выреза 5 и, следовательно, будет обдуваться газообразным холодным теплоносителем из газохода 13, а находившийся ранее здесь блок теперь располагается напротив выреза З в потоке горячего теплоносителя. При кратковременном аварийном отключении одного или даже обоих нагреваемых теплоносителей отвод избыточной теплоты, воспринимаемой промежуточным теплоносителем термосифонов, будет осуществляться в окружающую среду через блок термосифонов 10, расположенный в вырезе 4, при некотором росте давления внутри термосифонов, и, соответственно, температуры насыщения пара, что приведет к увеличению температурного напора и, следовательно, теплосьема. При необходимости длительного отключения теплообменника коллектор 8 поворачивают на 60°. В этом случае горячий теплоноситель будет проходить между наружными Стенками кожухов 11 двух соседних блоков, не омывая их термосифоны, а небольшой тепловой поток, воспринимаемый нижней частью коллектора 8, будет отводиться в окружающую среду термосифонами блока, расположенного в этот момент в продольном вырезе 4 корпуса 1. Таким образом, предлагаемый термосифонный теплообменник, являясь высокоэффективным взрывобезопасным теплопередающим устройством, способен непрерывно работать в потоке загрязненного горячего газа.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Thermo-siphon heat exchanger

Автори англійською

Pioro Ihor Leonardovych, Pioro Leonard Stanislavovych, Domashev YEvhen Dmytrovych, Usenko Volodymyr Ivanovych, Tykhonivskyi Serhii Anatoliiovych

Назва патенту російською

Термосифонный теплообменник

Автори російською

Пиоро Игорь Леонардович, Пиоро Леонард Станиславович, Домашев Евгений Дмитриевич, Усенко Владимир Иванович, Тихонивский Сергей Анатолиевич

МПК / Мітки

МПК: F28D 15/02

Мітки: теплообмінник, термосифонний

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/3-3301-termosifonnijj-teploobminnik.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Термосифонний теплообмінник</a>

Подібні патенти