RU2075020C1 - Apparatus for heat exchange and diffusion processes - Google Patents
Apparatus for heat exchange and diffusion processes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2075020C1 RU2075020C1 RU95108565/06A RU95108565A RU2075020C1 RU 2075020 C1 RU2075020 C1 RU 2075020C1 RU 95108565/06 A RU95108565/06 A RU 95108565/06A RU 95108565 A RU95108565 A RU 95108565A RU 2075020 C1 RU2075020 C1 RU 2075020C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchange
- exchange elements
- housing
- longitudinal axis
- reagent
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплообменной технике, а более точно к аппаратам для проведения теплообменных и диффузионных процессов. The invention relates to heat transfer technology, and more specifically to apparatus for conducting heat transfer and diffusion processes.
Наиболее успешно настоящее изобретение может быть использовано для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Most successfully, the present invention can be used to transfer heat from one coolant to another.
Настоящее изобретение может быть использовано в котельных установках для производства или нагрева воды. The present invention can be used in boiler plants for the production or heating of water.
Не менее успешно настоящее изобретение может быть использовано для проведения диффузионных процессов, например таких, как абсорбция, десорбция газов и паров, перегонка жидкостей и других. Equally successfully, the present invention can be used to carry out diffusion processes, for example, such as absorption, desorption of gases and vapors, distillation of liquids and others.
Во множестве тепловых процессах, осуществляемых в различных отpаслях промышленности, через теплообменные аппараты перемещается большое количество газовых и жидких сред, при этом затрачивается значительное количество энергии на их перемещение. Аппараты для осуществления тепловых процессов, как правило, громоздки и металлоемки. In many thermal processes carried out in various industries, a large amount of gas and liquid media moves through heat exchangers, and a considerable amount of energy is spent on their movement. Devices for the implementation of thermal processes are usually bulky and metal-consuming.
Для снижения энергозатрат и сокращения капитальных вложений ведется постоянный поиск по совершенствованию проведения тепловых процессов и теплообменников для их осуществления. To reduce energy costs and reduce capital investments, a constant search is underway to improve the conduct of heat processes and heat exchangers for their implementation.
Традиционно рекуперативные тепловые процессы осуществляют в теплообменниках, в которых передача тепла от одного теплоносителя к другому осуществляется через стенку из теплопроводного материала, которая служит поверхностью теплообмена. Traditionally, recuperative thermal processes are carried out in heat exchangers, in which heat is transferred from one coolant to another through a wall of heat-conducting material, which serves as a heat exchange surface.
В основном применяются теплообменники с аксиальным или радиальным движением среды. Heat exchangers with axial or radial movement of the medium are mainly used.
Известен теплообменный аппарат радиального типа (патент США N 2421371, кл. F 20 J 13/08), содержащий вертикально установленный цилиндрический корпус, во внутренней полости которого коаксиально вдоль его продольной оси размещены внутренняя и наружная цилиндрические обечайки. В кольцевой полости, образованной между внутренней поверхностью наружной обечайки и наружной поверхностью внутренней обечайки, размещен блок теплообменных элементов. Боковые, противоположно расположенные стенки каждого теплообменного элемента изогнуты так, что кривизна их поверхностей уменьшается в направлении от продольной оси корпуса. Теплообменные элементы размещены вокруг внутренней обечайки на равном друг от друга расстоянии, образуя между собой наружные каналы с движением в них потоков первого теплоносителя от центра к периферии, причем каналы в поперечном сечении плавно сужаются в направлении от центра к периферии. Между внутренней поверхностью наружной обечайки и обращенными к ней торцевыми поверхностями теплообменных элементов образован периферийный кольцеообразный канал, в котором осуществляется круговое движение первого теплоносителя. Полость внутренней обечайки образует центральный канал, сообщенный с наружными каналами между теплообменными элементами и со средствами для ввода и вывода первого теплоносителя. Средством для вывода потока первого теплоносителя служит продольное отверстие, выполненное в стенке корпуса. Средством для ввода потока первого теплоносителя служат отверстия во внутренней цилиндрической обечайке. Known radial type heat exchanger (US patent N 2421371, class F 20 J 13/08), containing a vertically mounted cylindrical body, in the inner cavity of which the inner and outer cylindrical shells are placed coaxially along its longitudinal axis. In the annular cavity formed between the inner surface of the outer shell and the outer surface of the inner shell, a block of heat-exchange elements is placed. The side, opposite walls of each heat exchange element are bent so that the curvature of their surfaces decreases in the direction from the longitudinal axis of the housing. Heat exchange elements are placed around the inner shell at an equal distance from each other, forming external channels with each other with the movement of the first heat carrier flows from the center to the periphery, and the channels in the cross section gradually narrow in the direction from the center to the periphery. A peripheral annular channel is formed between the inner surface of the outer shell and the end surfaces of the heat exchange elements facing it, in which the first heat carrier circulates in a circular fashion. The cavity of the inner shell forms a central channel in communication with the external channels between the heat exchange elements and with means for input and output of the first heat carrier. Means for outputting the flow of the first coolant is a longitudinal hole made in the wall of the housing. The means for introducing the flow of the first coolant are holes in the inner cylindrical shell.
Теплообменные элементы выполнены полыми со сквозными каналами, которые сообщены с камерами ввода и вывода второго теплоносителя, выполненными в виде размещенных в верхней и нижней частях корпуса стаканов, к днищам которых прикреплены соответственно верхние и нижние торцевые поверхности теплообменных элементов. The heat exchange elements are hollow with through channels that are in communication with the input and output chambers of the second heat carrier, made in the form of glasses placed in the upper and lower parts of the housing, the upper and lower end surfaces of the heat exchange elements are respectively attached to their bottoms.
При работе аппарата поток первого теплоносителя попадает в центральный канал и через отверстия во внутренней цилиндрической обечайке распределяется по наружным каналам между теплообменными элементами, разбиваясь на отдельные потоки. Эти потоки перемещаются в наружных каналах с движением теплоносителя в радиальном направлении по спирали от центра к периферии и попадают в кольцеобразный периферийный канал, объединяясь в общий поток, который выходит из корпуса через выполненное в его стенке продольное отверстие. Поток второго теплоносителя из камеры ввода, распределяясь по внутренним каналам теплообменных элементов, проходит их в аксиальном направлении сверху вниз и попадает в камеру вывода. During operation of the apparatus, the flow of the first coolant enters the central channel and is distributed through the external channels between the heat exchange elements through openings in the inner cylindrical shell, breaking into separate flows. These flows move in the outer channels with the coolant moving in a radial direction in a spiral from the center to the periphery and fall into the annular peripheral channel, combining into a common stream that leaves the body through a longitudinal hole made in its wall. The flow of the second heat carrier from the input chamber, distributed along the internal channels of the heat exchange elements, passes them in the axial direction from top to bottom and enters the outlet chamber.
Таким образом, в известном аппарате осуществляется перекрестное движение потоков теплоносителей, которое приводит к переменной разности температур теплоносителей как по высоте внутренних каналов, так и в направлении перемещения теплоносителя по наружным каналам в горизонтальных плоскостях. Вследствие этого в вертикальных и горизонтальных плоскостях происходит неравномерный теплообмен между теплоносителями, что приводит к неэффективному использованию теплообменных поверхностей. Thus, in the known apparatus, the cross-flow of coolant flows is carried out, which leads to a variable temperature difference of the coolant both in height of the internal channels and in the direction of movement of the coolant along the external channels in horizontal planes. As a result of this, in the vertical and horizontal planes there is an uneven heat exchange between the heat carriers, which leads to the inefficient use of heat exchange surfaces.
Форма и расположение вертикальных каналов не позволяют создавать высокую удельную поверхность теплообмена на единицу объема аппарата, а также обеспечить равномерную скорость теплоносителя по наружным каналам из-за меняющегося сечения в направлении, перпендикулярном перемещению потока теплоносителя, что влечет за собой неравномерное использование теплообменных поверхностей по его ходу. The shape and location of the vertical channels do not allow to create a high specific heat transfer surface per unit volume of the apparatus, as well as to ensure a uniform coolant speed along the external channels due to a changing cross section in the direction perpendicular to the movement of the coolant flow, which entails the uneven use of heat transfer surfaces along its course .
В основу настоящего изобретения положена задача создания аппарата для проведения теплообменных и диффузионных процессов, обеспечивающего за счет конструктивного выполнения камер ввода и вывода теплоносителя и каналов для перемещения потоков реагента увеличение удельной теплообменной поверхности в единице объема аппарата. The basis of the present invention is the creation of an apparatus for conducting heat transfer and diffusion processes, which, due to the structural design of the input and output chambers of the coolant and channels for moving reagent flows, increases the specific heat transfer surface per unit volume of the apparatus.
Поставленная задача решается тем, что аппарат для проведения теплообменных и диффузионных процессов, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для ввода и вывода реагента и теплоносителя, блок теплообменных элементов, установленных внутри корпуса последовательно один за другим с образованием кольцевого ряда вокруг продольной оси корпуса, и каждый из них выполнен с двумя изогнутыми противоположными боковыми стенками, кривизна поверхностей которых уменьшается в направлении от продольной оси корпуса к его стенке, причем теплообменные элементы размещены на равных друг от друга расстояниях с образованием между ними наружных спиралеобразных каналов для перемещения потоков реагента, сообщенных с центральным и периферийным кольцеобразным каналами, соединенными с камерами ввода и вывода реагента, сообщенными соответственно с патрубками ввода и вывода реагента, а внутренние полости теплообменных элементов, служащие каналами для перемещения потоков теплоносителя, сообщены с камерами ввода и вывода теплоносителя, соединенными соответственно с патрубками ввода и вывода теплоносителя, согласно изобретению, дополнительно снабжен размещенными внутри корпуса распределительным и выпускным коллекторами, каждый из которых образован двумя коаксиально установленными вдоль продольной оси корпуса обечайками, кольцеобразная полость между которыми ограничена в осевом направлении верхней и нижней крышками и сообщена с внутренними полостями теплообменных элементов посредством щелевидных прорезей, выполненных на одних из горизонтально расположенных торцевых стенках теплообменных элементов и примыкающей к ним одной из крышек соответствующего коллектора, при этом кольцеобразная полость распределительного коллектора служит камерой ввода теплоносителя, а кольцеобразная полость выпускного коллектора является камерой вывода теплоносителя и, кроме того, у каждого теплообменного элемента указанные прорези выполнены в непосредственной близости от его вертикальных стенок, при этом полость центрального канала для перемещения потока реагента ограничена вертикальными торцевыми стенками теплообменных элементов, близрасположенными от продольной оси корпуса, а полость периферийного кольцеобразного канала для перемещения потока реагента заключена между внутренней поверхностью стенки корпуса и удаленными от продольной оси корпуса вертикальными торцевыми стенками теплообменных элементов. The problem is solved in that the apparatus for carrying out heat exchange and diffusion processes, comprising a cylindrical body with nozzles for input and output of the reagent and heat carrier, a block of heat exchange elements installed inside the housing one after the other with the formation of an annular row around the longitudinal axis of the housing, and each of they are made with two curved opposite side walls, the curvature of the surfaces of which decreases in the direction from the longitudinal axis of the housing to its wall, and heat transfer The elements are placed at equal distances from each other with the formation of external spiral-shaped channels between them for moving reagent flows connected with the central and peripheral annular channels connected to the reagent inlet and outlet chambers, respectively connected with the reagent inlet and outlet pipes, and the internal cavity of the heat exchange elements serving as channels for moving the coolant flows are in communication with the coolant inlet and outlet chambers connected respectively to the inlet and outlet nozzles and the coolant according to the invention is additionally equipped with distribution and exhaust manifolds located inside the housing, each of which is formed by two shells coaxially mounted along the longitudinal axis of the housing, the annular cavity between which is axially bounded by the upper and lower covers and communicates with the internal cavities of the heat exchange elements by means of slit-like slots made on one of the horizontally located end walls of the heat exchange elements and adjacent one of the covers of the corresponding collector, while the annular cavity of the distribution manifold serves as a coolant inlet chamber, and the annular cavity of the exhaust manifold is a coolant outlet chamber and, in addition, for each heat-exchange element, these slots are made in close proximity to its vertical walls, while the central channel for moving the reagent flow is limited by the vertical end walls of the heat exchange elements, located close to the longitudinal hydrochloric axis of the housing and the cavity peripheral annular channel for the displacement of the reactant stream is contained between the inner wall surface of the housing and remote from the longitudinal axis of the housing by vertical end walls of heat exchange elements.
Такое конструктивное выполнение аппарата позволяет обеспечить максимальную удельную поверхность теплообмена в единице объема цилиндрического аппарата, повысить эффективность теплообмена и обеспечить равномерное использование теплообменных поверхностей за счет противотока или прямотока теплоносителей или теплоносителя и реагента, а также за счет равномерной скорости перемещения теплоносителей в спиралеобразных каналах в радиальном направлении из-за одинакового расстояния между спиралеобразными стенками теплообменных элементов. Such a constructive implementation of the apparatus allows to provide the maximum specific heat transfer surface per unit volume of the cylindrical apparatus, to increase the heat transfer efficiency and to ensure uniform use of heat exchange surfaces due to countercurrent or direct flow of heat carriers or heat carrier and reagent, as well as due to the uniform speed of movement of heat carriers in spiral channels in the radial direction due to the same distance between the spiral walls of the heat exchange elements in.
При использовании аппарата для проведения теплообменных процессов целесообразно, чтобы распределительный коллектор был бы размещен в камере вывода реагента, а прорези, посредством которых его кольцеобразная полость сообщена с внутренними полостями теплообменных элементов, были бы выполнены в нижних торцевых стенках теплообменных элементов в непосредственной близости от их вертикальных торцевых стенок, близрасположенных от продольной оси корпуса, и в верхней крышке коллектора, при этом выпускной коллектор был бы размещен в камере ввода реагента, а прорези, посредством которых его кольцеобразная полость сообщена с внутренними полостями теплообменных элементов, были бы выполнены в верхних торцевых стенках теплообменных элементов в непосредственной близости от их вертикальных торцевых стенок, удаленных от продольной оси корпуса, и в нижней крышке коллектора, кроме того, в нижней и верхней крышках распределительного коллектора были бы выполнены центральные отверстия, образующие вместе с полостью его внутренней обечайки сквозной канал, сообщенный с центральным каналом для перемещения потока реагента и с камерой его вывода. When using the apparatus for conducting heat exchange processes, it is advisable that the distribution manifold be placed in the reagent outlet chamber, and the slots through which its annular cavity communicates with the internal cavities of the heat exchange elements would be made in the lower end walls of the heat exchange elements in close proximity to their vertical end walls located close to the longitudinal axis of the housing and in the upper cover of the collector, while the exhaust manifold would be placed in the chamber the reagent ode, and the slots through which its annular cavity communicates with the internal cavities of the heat exchange elements would be made in the upper end walls of the heat exchange elements in the immediate vicinity of their vertical end walls remote from the longitudinal axis of the housing and in the lower cover of the collector, in addition , in the lower and upper covers of the distribution manifold, central holes would be made, forming, together with the cavity of its inner shell, a through channel communicated with the central channel ohm for moving the reagent flow chamber and with its output.
При использовании аппарата для проведения диффузионных процессов предпочтительно, чтобы он был бы дополнительно снабжен устройством для распределения реагента по наружным стенкам теплообменных элементов, установленным над распределительным коллектором, размещенным в камере ввода реагента, а прорези, посредством которых кольцеобразная полость распределительного коллектора сообщена с внутренними полостями теплообменных элементов, были бы выполнены в верхних торцевых стенках теплообменных элементов в непосредственной близости от их вертикальных торцевых стенок, удаленных от продольной оси корпуса, при этом выпускной коллектор был бы размещен в камере вывода реагента, а прорези, посредством которых кольцеобразная полость выпускного коллектора сообщена с внутренними полостями теплообменных элементов, были бы выполнены в нижних торцевых стенках теплообменных элементов в непосредственной близости от их вертикальных торцевых стенок, близрасположенных от продольной оси корпуса. When using an apparatus for conducting diffusion processes, it is preferable that it is additionally equipped with a device for distributing the reagent along the outer walls of the heat exchange elements mounted above the distribution manifold located in the reagent inlet chamber, and slots through which the annular cavity of the distribution manifold is in communication with the internal cavities of the heat exchange elements would be made in the upper end walls of the heat exchange elements in the immediate vicinity of x vertical end walls remote from the longitudinal axis of the housing, the exhaust manifold would be placed in the reagent outlet chamber, and the slots through which the annular cavity of the exhaust manifold is in communication with the internal cavities of the heat exchange elements would be made in the lower end walls of the heat exchange elements in the immediate proximity to their vertical end walls, close to the longitudinal axis of the housing.
Для разделения многокомпонентных смесей необходимо, чтобы аппарат был бы дополнительно снабжен по меньшей мере двумя вертикально установленными внутри корпуса один под другим блоками теплообменных элементов с распределительными и выпускными коллекторами. For the separation of multicomponent mixtures, it is necessary that the apparatus is additionally equipped with at least two vertically mounted inside the housing one below the other blocks of heat-exchange elements with distribution and exhaust manifolds.
Для обеспечения движения потоков теплоносителей внутри каждого канала по горизонтальным и вертикальным направлениям целесообразно, чтобы аппарат был дополнительно снабжен направляющими элементами, горизонтально установленными во внутренних и наружных каналах на расстоянии друг от друга по высоте каналов. Таким образом обеспечивается равномерное распределение потоков теплоносителей путем рационального сочетания горизонтальных и вертикальных каналов, формирующих движение потоков теплоносителей по высоте внутренних каналов от центра к периферии, а в наружных каналах от периферии к центру. To ensure the movement of coolant flows inside each channel in horizontal and vertical directions, it is advisable that the apparatus is additionally equipped with guide elements horizontally mounted in the internal and external channels at a distance from each other along the height of the channels. Thus, a uniform distribution of coolant flows is ensured by a rational combination of horizontal and vertical channels forming the movement of coolant flows along the height of the internal channels from the center to the periphery, and in the external channels from the periphery to the center.
Целесообразно, чтобы каждый наружный спиралеобразный канал имел бы в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, постоянную ширину. Равномерное сечение внутренних и наружных каналов в направлении, перпендикулярном направлению движения, позволяет разместить большое количество теплообменных элементов, увеличивая тем самым поверхность теплообмена. It is advisable that each outer spiral channel would have a constant width in the plane perpendicular to the axis of the housing. A uniform cross section of the internal and external channels in the direction perpendicular to the direction of movement allows you to place a large number of heat exchange elements, thereby increasing the heat transfer surface.
Такое конструктивное выполнение аппарата повышает эффективность его работы:
1. Обеспечивается значительное увеличение удельной поверхности в единице объема аппарата.Such a constructive implementation of the apparatus increases the efficiency of its work:
1. A significant increase in specific surface area per unit volume of the apparatus is provided.
Равномерное сечение внутренних и наружных каналов в направлении, перпендикулярном направлению движения потока теплоносителя, позволяет разместить большое число теплообменных элементов, увеличивая тем самым поверхность теплообмена. A uniform cross section of the internal and external channels in the direction perpendicular to the direction of flow of the heat carrier, allows you to place a large number of heat exchange elements, thereby increasing the heat transfer surface.
Выполнение конструкции аппарата с прямоточным или противоточным движением потоков теплоносителей в наружных и внутренних каналах обеспечивает проведение процесса в оптимальных условиях. The implementation of the design of the apparatus with direct-flow or countercurrent movement of coolant flows in the external and internal channels ensures the process in optimal conditions.
2. Обеспечивается минимальное гидравлическое сопротивление расположением входных и выходных прорезей на противоположных торцевых стенках теплообменных элементов, а также направляющих элементов в наружных и внутренних каналах. 2. Minimum hydraulic resistance is ensured by the location of the inlet and outlet slots on the opposite end walls of the heat exchange elements, as well as the guide elements in the external and internal channels.
3. Обеспечивается равномерное распределение газовых потоков внутри блока путем рационального сочетания горизонтальных и вертикальных каналов и одинаковых условий входа и выхода потоков теплоносителя. 3. A uniform distribution of gas flows inside the unit is ensured by a rational combination of horizontal and vertical channels and the same conditions for the entry and exit of coolant flows.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид аппарата для проведения теплообменных процессов, продольный разрез;
фиг.2 разрез А А фиг.1;
фиг.3 разрез Б Б фиг.1;
фиг.4 разрез В В фиг.1;
фиг.5 теплообменный элемент в развернутом виде;
фиг.6 общий вид аппарата для отгонки аммиака из аммиачной воды, продольный разрез;
фиг.7 общий вид аппарата с несколькими блоками теплообменных элементов.The invention is illustrated by drawings, in which:
FIG. 1 depicts a General view of the apparatus for conducting heat transfer processes, a longitudinal section;
figure 2 section a And figure 1;
figure 3 section B B figure 1;
FIG. 4 a section B In FIG. 1;
5, the heat exchange element in expanded form;
Fig.6 General view of the apparatus for distillation of ammonia from ammonia water, a longitudinal section;
Fig.7 is a General view of the apparatus with several blocks of heat exchange elements.
Аппарат, выполненный согласно изобретению, содержит вертикально установленный цилиндрический корпус 1 (фиг.1) с эллиптической крышкой 2, на которой закреплен патрубок 3 для ввода потока одного теплоносителя, и эллиптическим днищем 4, на котором закреплен патрубок 5 для ввода потока этого теплоносителя. Внутри корпуса 1 вдоль его продольной оси концентрично установлен блок теплообменных элементов 6, образующий с крышкой 2 и днищем 4 корпуса 1 камеры 7 и 8 соответственно для ввода и вывода потока одного теплоносителя. The apparatus made according to the invention contains a vertically mounted cylindrical body 1 (Fig. 1) with an elliptical cover 2, on which a pipe 3 is fixed for introducing a flow of one coolant, and an elliptical bottom 4, on which a pipe 5 is fixed for introducing a flow of this coolant. Inside the
Теплообменные элементы 6 (фиг. 2) установлены последовательно один за другим с образованием кольцевого ряда вокруг продольной оси корпуса 1. Каждый теплообменный элемент 6 выполнен полым с двумя изогнутыми противоположными боковыми стенками, кривизна поверхностей которых уменьшается в направлении от продольной оси корпуса 1 к его стенке. Теплообменные элементы 6 размещены на равном расстоянии друг от друга и между ними образованы наружные спиралеобразные каналы 9 для перемещения, например, потоков первого теплоносителя. Наружные каналы 9 сообщены с центральным каналом 10, полость которого ограничена вертикальными торцевыми стенками 11 теплообменных элементов 6, близрасположенными от продольной оси корпуса 1, и с периферийным кольцеобразным каналом 12, полость которого заключена между стенкой корпуса 1 и вертикальными торцевыми стенками 13 теплообменных элементов 6, удаленными от продольной оси корпуса 1. Наружные каналы 9 в сечении, перпендикулярном продольной оси корпуса 1, имеют по всей своей длине постоянную ширину. Центральный и периферийный каналы 10 и 12 сообщены с камерами 7 и 8 и вывода первого теплоносителя. Внутренние полости 14 теплообменных элементов 6 являются каналами для перемещения потоков второго теплоносителя и сообщены с камерами 15 и 16 ввода и вывода этого теплоносителя соответственно. Камерой 15 ввода второго теплоносителя служит кольцеобразная полость распределительного коллектора 17, сообщенная с патрубком 18 ввода второго теплоносителя и заключенная между двумя коаксиально установленными вдоль продольной оси корпуса 1 обечайками 19 и 20 (фиг.3). Кольцеобразная полость камеры 15 сверху и снизу закрыта кольцевыми крышками 21 (фиг.1) и 22 (фиг.3), причем к верхней крышке 22 присоединены нижние торцевые стенки теплообменных элементов 6. Для сообщения внутренних полостей теплообменных элементов 6 с полостью камеры 15 в их нижних стенках и в верхней крышке распределительного коллектора 17 выполнены щелевидные прорези 23, расположенные в непосредственной близости от вертикальных торцевых стенок 11. Полость внутренней обечайки 19 образует сквозной канал, являющийся продолжением центрального канала 10 и сообщенный с камерой 8 вывода первого теплоносителя. The heat exchange elements 6 (Fig. 2) are installed sequentially one after another with the formation of an annular row around the longitudinal axis of the
Камерой 16 вывода второго теплоносителя служит кольцеобразная полость выпускного коллектора 24, который образован двумя коаксиально установленными обечайками 25 и 26. Кольцеобразная полость камеры 16 закрыта сверху и снизу крышками 27 и 28, причем к нижней крышке 28 присоединены верхние торцевые стенки теплообменных элементов 6. Камера 16 сообщена с патрубком 29 вывода второго теплоносителя и с внутренними полостями теплообменных элементов посредством щелевидных прорезей 30, выполненных в непосредственной близости от их вертикальных торцевых стенок 13. Кольцеобразное пространство между стенкой корпуса 1 и наружной обечайкой 26 является продолжением периферийного канала 12 и сообщено с камерой 7 ввода первого теплоносителя. The output chamber 16 of the second coolant is an annular cavity of the exhaust manifold 24, which is formed by two coaxially mounted
В наружных каналах 9 размещены прокладки 31 (фиг.5), присоединенные к изогнутым боковым стенкам теплообменных элементов 6 и изолирующие наружные каналы 31 от камер 7, 8 и каналов 10, 12. Кроме того, в наружных каналах 9 установлены направляющие элементы 32, закрепленные на боковых изогнутых стенках теплообменных элементов 6, причем длина направляющих элементов 32 меньше ширины этих стенок и размещены они так, что по высоте каналов 9 сформированы горизонтальные и вертикальные проходы 33 и 34. Такие же направляющие элементы 35 (фиг.5) установлены и во внутренних каналах 14 теплообменных элементов 6 параллельно их нижним торцевым стенкам. Высота направляющих элементов 35 равна расстоянию между боковыми изогнутыми стенками теплообменных элементов 6. Направляющие элементы 35 могут быть сформированы путем выдавливания стенок элементов 6. In the
При использовании предлагаемого аппарата для разделения гомогенной системы на составляющие их компоненты из смеси, например для отгонки аммиака из аммиачной воды, он содержит цилиндрический корпус 36 (фиг.6) с эллиптическими крышкой 37 и днищем 38. Внутри корпуса 36 концентрично его стенкам вдоль продольной оси установлены теплообменные элементы 39, внутренние полости которых через распределительный коллектор 40, размещенный в верхней части корпуса 36, и выпускной коллектор 41, расположенный в нижней части корпуса 36, сообщены соответственно с патрубком 42 ввода теплоносителя и патрубком 43 вывода теплоносителя. На крышке 37 закреплен патрубок 44 вывода аммиака, а на днище 38 патрубок 45 вывода воды. В верхней зоне корпуса 36 над теплообменными элементами 39 установлено устройство 46 распределения аммиачной воды по наружным стенкам теплообменных элементов 39. Устройство 46 выполнено, например, в виде брызгал, сообщенных с патрубком 47 подачи аммиачной воды. When using the proposed apparatus for separating a homogeneous system into their constituent components from a mixture, for example, for distilling off ammonia from ammonia water, it contains a cylindrical body 36 (Fig. 6) with an
На фиг.7 представлен аппарат для разделения многокомпонентной смеси, например получения нефтяных фракций. В корпусе 48 вдоль его продольной оси установлены одна под другой три секции, каждая из которых состоит из блока теплообменных элементов 49 или 50, или 51 с распределительным коллектором 52 или 53, или 54, сообщенным соответственно с патрубком 55 или 56, или 57 ввода теплоносителя, и с выпускным коллектором 58 или 59, или 60, сообщенным соответственно с патрубком 61 или 62, или 63 вывода теплоносителя. Над верхней секцией установлено распределительное устройство 64 для подачи жидкой смеси, сообщенное с патрубком 65. На крышке 66 корпуса 48 закреплен патрубок 67 вывода паров легкокипящей фракции, а на днище 68 патрубок 69 вывода паров высококипящей фракции. Секции установлены на расстоянии друг от друга и полости между ними сообщены с патрубками 70 и 71 вывода паров промежуточных фракций. 7 shows an apparatus for separating a multicomponent mixture, for example, the production of oil fractions. In the
Предлагаемый аппарат работает следующим образом. The proposed device operates as follows.
При осуществлении процесса теплообмена поток первого теплоносителя через патрубок 3 поступает в камеру 7, проходит в периферийный кольцеобразный канал 12, где распределяется на равномерные потоки, поступающие в наружные каналы 9 между теплообменными элементами 6, движение потоков в которых радиально-спиралевидные от периферии к центру. В центральном канале 10 эти потоки объединяются и теплоноситель выходит через патрубок 5. During the heat exchange process, the flow of the first heat carrier through the pipe 3 enters the chamber 7, passes into the peripheral
Поток второго теплоносителя через патрубок 12 поступает в распределительный коллектор 17, где разбивается на отдельные потоки, которые через щелевые прорези 23 поступают во внутренние каналы 14 теплообменных элементов 6. Каждый из потоков проходит вертикальные каналы 34 и направляющими элементам 32 разбивается на несколько потоков, движение которых радиально-спиралевидные от центра к периферии. The flow of the second heat carrier through the
Затем потоки теплоносителя через щелевидные прорези 30 поступают в выпускной коллектор 24 и через патрубок 29 объединенный поток выходит из аппарата. Then, the coolant flows through the slit-
В описанной конструкции аппарата обеспечивается противоточное движение потоков двух теплоносителей; во внутренних каналах 14 теплообменных элементов 6 от центра к периферии, в наружных каналах 9 от периферии к центру, причем движение потоков теплоносителей во всех каналах 14 и 9 радиальное. In the described apparatus design, countercurrent movement of the flows of two heat carriers is provided; in the
Не менее успешно конструкция аппарата может быть использована для проведения диффузионных процессов, например таких, как абсорбция, десорбция газов и паров, перегонка жидкостей и др. Equally successfully, the apparatus design can be used for diffusion processes, for example, such as absorption, desorption of gases and vapors, distillation of liquids, etc.
При этом во внутренние полости спиралеобразных теплообменных элементов 39 (фиг. 6) подается теплоноситель, который подводит тепло для проведения процесса или отводит тепло от них. Процесс осуществляется на стекающей сверху вниз по наружной теплообменной поверхности элементов 39 пленки жидкости. At the same time, a coolant is supplied to the internal cavities of the spiral-shaped heat-exchange elements 39 (Fig. 6), which brings heat to the process or removes heat from them. The process is carried out on flowing from top to bottom on the outer heat exchange surface of the
Интенсификация диффузионного процесса осуществляется за счет развитой обогреваемой или охлаждаемой поверхности контакта фаз в условиях стекающей по ней пленки жидкости, что создает благоприятные условия для максимальной скорости массопередачи, переноса одной фазы в другую. The diffusion process is intensified due to the development of a heated or cooled phase contact surface under the conditions of a liquid film flowing down it, which creates favorable conditions for the maximum mass transfer rate and transfer of one phase to another.
При осуществлении процесса отгонки аммиака из аммиачной воды, последняя поступает через патрубок 47 и через, например, брызгала распределительного устройства 46 распределяется по сечению аппарата, стекая сверху вниз по наружной поверхности теплообменных элементов 39. Во внутренние полости теплообменных элементов 39 через патрубок 42 и распределительный коллектор 40 подается теплоноситель водяной пар. Конденсат отводится через выпускной коллектор 41 и патрубок 43. When carrying out the process of ammonia distillation from ammonia water, the latter enters through the
Процесс отгонки аммиака осуществляется на стекающей по наружной теплообменной поверхности сверху вниз пленки жидкости, при этом аммиак поступает в верхнюю часть аппарата и выводится из него через патрубок 44, а вода, стекая в нижнюю часть аппарата, выводится из него через патрубок 45. За счет развитой обогреваемой теплообменной поверхности и хорошего контакта фаз между стекающей пленкой и газом в пространстве между этими поверхностями, создаются условия, обеспечивающие высокие скорости массопередачи. The process of ammonia stripping is carried out on a liquid film flowing down from the top of the heat exchanger surface from top to bottom, while ammonia enters the upper part of the apparatus and is discharged from it through the
На фиг. 7 представлена схема многосекционного аппарата для разделения многокомпонентной смеси, например получения нефтяных фракций. Аппарат работает по принципу, описанному в предыдущем примере. In FIG. 7 is a diagram of a multi-section apparatus for separating a multicomponent mixture, for example, the production of petroleum fractions. The device works according to the principle described in the previous example.
Подлежащая разделению жидкая смесь подается через патрубок 65, распределяется по сечению аппарата и по наружной поверхности обогреваемых теплообменных элементов 49, 50, 51 и стекает в виде пленки сверху вниз, где и осуществляется процесс разделения. The liquid mixture to be separated is fed through the
Во внутреннюю полость каждого теплообменного элемента 49, 50, 51 подается теплоноситель через патрубки 55, 56, 57 и коллекторы 52, 53, 54 соответственно. Отвод теплоносителя осуществляется через коллекторы 58, 59, 60 и патрубки 61, 62, 63. Через патрубки 67 выводятся пары легкокипящей фракции, через патрубки 70 и 71 выводятся пары промежуточных фракций, а через патрубок 69 выводятся пары высококипящей фракции. Heat carrier is supplied into the internal cavity of each heat-
Такая конструкция аппарата обеспечивает компактность, наибольшую удельную обогреваемую поверхность теплообмена в единице объема аппарата и высокий коэффициент массопереноса. This design of the apparatus provides compactness, the largest specific heated surface for heat transfer per unit volume of the apparatus and a high mass transfer coefficient.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95108565/06A RU2075020C1 (en) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Apparatus for heat exchange and diffusion processes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95108565/06A RU2075020C1 (en) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Apparatus for heat exchange and diffusion processes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95108565A RU95108565A (en) | 1997-02-10 |
| RU2075020C1 true RU2075020C1 (en) | 1997-03-10 |
Family
ID=20168151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95108565/06A RU2075020C1 (en) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Apparatus for heat exchange and diffusion processes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2075020C1 (en) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2511383C1 (en) * | 2012-11-22 | 2014-04-10 | Андрей Владиславович Курочкин | Fractioning unit |
| CN104697362A (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-10 | 美的集团股份有限公司 | Coil heat exchanger |
| RU2557146C1 (en) * | 2014-09-22 | 2015-07-20 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial and spiral heat exchanger |
| RU2558664C1 (en) * | 2014-09-22 | 2015-08-10 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial-spiral heat exchanger |
| RU2583316C1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ" (ООО "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ") | Radial-spiral type heat exchanger (versions) |
| RU2619431C2 (en) * | 2015-08-24 | 2017-05-15 | Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" | Radial plated heat exchange contact device |
| RU2619432C2 (en) * | 2015-08-24 | 2017-05-15 | Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" | Radial plated heat and mass exchange device |
| RU2621189C1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-01 | Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" | Radial pipe heat exchange contact device |
| RU2664470C1 (en) * | 2017-10-27 | 2018-08-17 | Александр Александрович Деркач | Method of heating fractional liquid and device therefor (options) |
| RU2688317C1 (en) * | 2018-07-24 | 2019-05-21 | Александр Александрович Деркач | Method of liquid separation into fractions and device for its implementation |
| RU2701307C2 (en) * | 2016-03-22 | 2019-09-25 | Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" | Radial-bellow heat exchange-contact apparatus |
| RU2739962C2 (en) * | 2017-04-11 | 2020-12-30 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Radial-tube cross flow heat-mass exchange apparatus |
| RU2739961C2 (en) * | 2017-03-14 | 2020-12-30 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Heat and mass exchange unit |
| RU2801015C1 (en) * | 2023-03-02 | 2023-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ФАСТ ИНЖИНИРИНГ" | Air cooler |
-
1995
- 1995-05-30 RU RU95108565/06A patent/RU2075020C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| US, патент 2421371, кл. 165-147, 1945. * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2511383C1 (en) * | 2012-11-22 | 2014-04-10 | Андрей Владиславович Курочкин | Fractioning unit |
| CN104697362A (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-10 | 美的集团股份有限公司 | Coil heat exchanger |
| RU2557146C1 (en) * | 2014-09-22 | 2015-07-20 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial and spiral heat exchanger |
| RU2558664C1 (en) * | 2014-09-22 | 2015-08-10 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial-spiral heat exchanger |
| RU2583316C1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ" (ООО "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ") | Radial-spiral type heat exchanger (versions) |
| RU2619431C2 (en) * | 2015-08-24 | 2017-05-15 | Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" | Radial plated heat exchange contact device |
| RU2619432C2 (en) * | 2015-08-24 | 2017-05-15 | Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" | Radial plated heat and mass exchange device |
| RU2621189C1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-01 | Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" | Radial pipe heat exchange contact device |
| RU2701307C2 (en) * | 2016-03-22 | 2019-09-25 | Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" | Radial-bellow heat exchange-contact apparatus |
| RU2739961C2 (en) * | 2017-03-14 | 2020-12-30 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Heat and mass exchange unit |
| RU2739962C2 (en) * | 2017-04-11 | 2020-12-30 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Radial-tube cross flow heat-mass exchange apparatus |
| RU2664470C1 (en) * | 2017-10-27 | 2018-08-17 | Александр Александрович Деркач | Method of heating fractional liquid and device therefor (options) |
| RU2688317C1 (en) * | 2018-07-24 | 2019-05-21 | Александр Александрович Деркач | Method of liquid separation into fractions and device for its implementation |
| RU2803431C1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-09-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ФАСТ ИНЖИНИРИНГ" | Heat and mass exchange apparatus (variants) |
| RU2801015C1 (en) * | 2023-03-02 | 2023-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ФАСТ ИНЖИНИРИНГ" | Air cooler |
| RU2809827C1 (en) * | 2023-08-18 | 2023-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "ФАСТ ИНЖИНИРИНГ" | Apparatus for heating oil and refined products |
| RU227392U1 (en) * | 2024-05-25 | 2024-07-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ФАСТ ИНЖИНИРИНГ" | HEAT EXCHANGER OF RADIAL-SPIRAL TYPE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95108565A (en) | 1997-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2075020C1 (en) | Apparatus for heat exchange and diffusion processes | |
| RU2011942C1 (en) | Tubular heat exchanger | |
| US5161605A (en) | Tubular reactor and method | |
| CN100487351C (en) | Shell and tube heat exchanger and method for producing (melhyl) propenoic acid using said heat exchanger | |
| ATE4937T1 (en) | DEVICE FOR HEAT EXCHANGE BETWEEN CYCLING GAS LEAVING AN AMMONIA CONVERTER AND COOLING WATER. | |
| RU2310641C2 (en) | Method and installation for the heterogeneous synthesis of methanol or ammonia | |
| RU2282121C1 (en) | Vertical film heat-exchanger | |
| JPS5841440B2 (en) | Tube group heat exchanger | |
| RU2372572C2 (en) | Heat-exchange apparatus (versions) | |
| CN110709158A (en) | Multi-bed catalytic converter with inter-bed cooling | |
| RU2306173C2 (en) | Method and the reactor for realization of the chemical reactions in the pseudo-isothermal conditions | |
| RU2340391C2 (en) | Pseudoisothermal radial reactor | |
| RU2332246C1 (en) | Film-type enthalpy exchanger | |
| RU2583316C1 (en) | Radial-spiral type heat exchanger (versions) | |
| SU571279A1 (en) | Mass heat-exchange tray for column-type apparatus | |
| SU1112217A1 (en) | Heat exchanger | |
| SU1399634A1 (en) | Heat exchanger | |
| RU2173668C2 (en) | Deaeration-distillation heat-exchanger | |
| RU2233692C1 (en) | Film evaporator | |
| SU1242700A1 (en) | Shell-and-tube heat exchanger | |
| EP1733773A1 (en) | Process for carrying out mass transfer between a liquid phase and a gaseous phase | |
| RU2247292C2 (en) | Circular mixing chamber | |
| RU2752385C1 (en) | Film heat and mass transfer apparatus | |
| CN212320079U (en) | Gas heating device | |
| SU1456741A1 (en) | Shell-and-tube heat exchanger |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20050516 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20050912 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060124 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060306 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20061221 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20081029 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100802 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120504 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120505 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140430 |