RU2437045C1 - Вертикальный кожухотрубчатый конденсатор - Google Patents
Вертикальный кожухотрубчатый конденсатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2437045C1 RU2437045C1 RU2010111452/06A RU2010111452A RU2437045C1 RU 2437045 C1 RU2437045 C1 RU 2437045C1 RU 2010111452/06 A RU2010111452/06 A RU 2010111452/06A RU 2010111452 A RU2010111452 A RU 2010111452A RU 2437045 C1 RU2437045 C1 RU 2437045C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- tubes
- condenser
- heat carrier
- internal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области анаэробной энергетики, а именно к воздухонезависимым энергоустановкам (ЭУ), использующим углеводородное горючее и кислород для получения энергии. В вертикальный кожухотрубчатый конденсатор, включающий цилиндрический корпус с нижним и верхним патрубками ввода и вывода нагреваемого теплоносителя, пучок внутренних теплообменных труб и установленных соосно с образованием межтрубных сквозных кольцевых каналов внешних труб, а также нижнюю и верхнюю решетки для крепления внутренних труб и решетку для крепления верхних концов внешних труб, при этом на упомянутом цилиндрическом корпусе имеются крышка и днище с патрубками для подвода охлаждаемого и отвода охлажденного теплоносителя, введена дополнительно решетка для крепления нижних концов внешних труб, образующая вместе с нижней решеткой внутренних труб и цилиндрическим корпусом конденсатора камеру распределения нагреваемого теплоносителя, направляемого в межтрубные сквозные кольцевые каналы. При этом часть пространства между нижней решеткой внутренних труб и днищем конденсатора сообщена трубами, закрепленными в нижних решетках, с объемным пространством, заключенным между внешними трубами, их решетками и цилиндрическим корпусом, который оснащен патрубком вывода несконденсировавшихся газов. Причем патрубок отвода охлажденного теплоносителя оборудован поплавковым клапаном. Технический результат - устойчивая и надежная работа. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области анаэробной энергетики, а более конкретно к воздухонезависимым энергоустановкам (ЭУ), использующим углеводородное горючее и кислород для получения энергии. Оно может быть применено в теплообменных аппаратах этих ЭУ и других установок, в которых охлаждение теплоносителя (газ или смесь газов) сопровождается конденсацией хотя бы одного компонента.
Актуальным является обеспечение устойчивой работы конденсатора двуокиси углерода, основного продукта энергогенерирующей реакции углеводородного горючего и кислорода, которая содержится в отработавших газах, отводимых из воздухонезависимых ЭУ при давлении Р>1 МПа. Нагреваемым теплоносителем может служить кислород при Т≥217К, потребляемый работающей ЭУ.
Одно из необходимых условий непрерывного приема и охлаждения отводимой из ЭУ смеси отработавших газов с ожижением основного их компонента - двуокиси углерода состоит в раздельном, устойчивом отводе образовавшегося конденсата и не сконденсировавшихся (не ожиженных) газов. Одновременно для ЭУ подводных объектов особую значимость приобретают ограничения по габаритам и массе всего комплектующего оборудования и, в частности, теплообменных аппаратов.
За основу устройства конденсатора отдельных компонентов из охлаждаемой смеси газов принят вертикальный кожухотрубчатый теплообменник, конструктивная схема которого приведена, например, в справочнике «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника», книга 4, М., «Энергоатомиздат», 1991, стр.156, рис.4.7.
Охлаждаемые газы с образующимся конденсатом движутся по трубам сверху вниз. Нагреваемый теплоноситель, по преимуществу, однофазный, омывает внешнюю поверхность труб. Для интенсификации теплоотдачи к нему посредством уменьшения площади проходного сечения и увеличения скорости его движения применяются внешние трубы. Они устанавливаются соосно, с образованием межтрубных сквозных кольцевых каналов, по которым движется нагреваемый теплоноситель.
Известны кожухотрубчатые теплообменники с соосными трубами для охлаждения газа кипящей водой. Соосные трубы устанавливаются для создания скоростного напора нагреваемого теплоносителя в наиболее нагретых местах внутренней поверхности теплообменника, в которых интенсивно осаждается шлам из кипящей воды. Это позволяет снимать и уносить шлам, снижая скорость локальной коррозии. Такими являются кожухотрубчатые теплообменники по патентам №3715713, 21.07.1988, Германия и №2145698, 21.04.1998, Россия.
По основным признакам, к которым помимо соосных труб относятся вертикальное расположение теплообменника, наличие промежуточной перегородки с закрепленными внешними трубами, предлагаемое техническое решение наиболее близко к кожухотрубчатому теплообменнику по патенту №2145698, который принят за прототип.
Указанный вертикальный кожухотрубчатый теплообменник содержит цилиндрический корпус с нижним патрубком ввода и верхним патрубком вывода нагреваемого теплоносителя, пучок внутренних теплообменных труб и установленных соосно с образованием межтрубных сквозных кольцевых каналов внешних труб, который размещен в цилиндрическом корпусе, а также нижнюю и верхнюю решетки для крепления внутренних труб и решетку для крепления верхних концов внешних труб. При этом на упомянутом цилиндрическом корпусе имеются крышка и днище с патрубками для подвода охлаждаемого и отвода охлажденного теплоносителя.
В теплообменнике - прототипе газ, охлаждаясь без образования конденсата, отводится из теплообменных труб через камеру сбора и патрубок отвода охлажденного теплоносителя. Второй путь для отвода конденсата в этом теплообменнике отсутствует. В вертикальном кожухотрубчатом конденсаторе, рассматриваемом в качестве предлагаемого изобретения, осуществляется конденсация отдельных компонентов из состава охлаждаемых газов с получением газожидкостной смеси на выходе из теплообменных труб. Для обеспечения устойчивой и надежной работы конденсатора необходим дополнительный отвод получаемого конденсата, конструктивно отделенный от вывода не сконденсировавшихся газов. Отсутствие такого отвода получаемого конденсата в кожухотрубчатом теплообменнике по патенту №2145698 не позволяет применить его без конструктивных изменений для устойчивой и надежной работы в режиме конденсации отдельных компонентов из охлаждаемой смеси газов. Кроме того, в теплообменнике - прототипе внешние трубы охватывают только часть внешней греющей поверхности теплообменных труб, оставляя основную часть этой поверхности открытой для теплоотдачи с кипением, сравнительно высокая интенсивность которой не зависит от площади сечения для прохода и от скорости движения нагреваемого теплоносителя между теплообменными трубами. Исключение кипения нагреваемого теплоносителя в рассматриваемом вертикальном кожухотрубчатом конденсаторе обусловит при его движении через сечение между теплообменными трубами существенное снижение интенсивности теплоотдачи и, как следствие, увеличение размеров конденсатора, неприемлемое для его практического применения, что дополнительно вызывает необходимость конструктивных изменений теплообменника по патенту 2145698.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение конструктивными средствами устойчивой и надежной работы вертикального кожухотрубчатого конденсатора путем раздельного отвода конденсата и не сконденсировавшихся газов при ограничении размеров конденсатора.
Это достигается тем, что в известный вертикальный кожухотрубчатый конденсатор дополнительно введена решетка для крепления нижних концов внешних труб, образующая вместе с нижней решеткой внутренних труб и цилиндрическим корпусом конденсатора камеру распределения нагреваемого теплоносителя, направляемого в межтрубные сквозные кольцевые каналы. При этом часть пространства между нижней решеткой внутренних труб и днищем конденсатора сообщена трубами, закрепленными в нижних решетках, с объемным пространством, заключенным между внешними трубами, их решетками и цилиндрическим корпусом, который оснащен патрубком вывода не сконденсировавшихся газов. Причем патрубок отвода охлажденного теплоносителя оборудован поплавковым клапаном.
Введение решетки для крепления нижних концов внешних труб с образованием камеры распределения нагреваемого теплоносителя по межтрубным сквозным кольцевым каналам, которые соединяют ее с камерой сбора нагреваемого теплоносителя из кольцевых зазоров на верхних концах внешних труб, создает конструктивные особенности конденсатора, которые состоят в следующем.
Во-первых, межтрубные сквозные каналы отделяются от непроницаемого для нагреваемого теплоносителя объемного пространства, образующегося между внешними трубами, их решетками и корпусом конденсатора.
Во-вторых, верхние концы дополнительно введенных труб, соединяющих часть пространства между нижней решеткой внутренних труб и днищем конденсатора с упомянутым объемным пространством и проходящих через камеру распределения нагреваемого теплоносителя, крепятся в нижней решетке внешних труб.
В результате создания отмеченных конструктивных особенностей образуется гидравлически изолированный путь движения нагреваемого теплоносителя, состоящий из последовательно соединенных участков: патрубок ввода - камера распределения - межтрубные сквозные кольцевые каналы - камера сбора - патрубок вывода. Одновременно открывается беспрепятственный путь для отвода не ожиженных газов из части пространства между нижней решеткой внутренних труб и днищем конденсатора, который включает: дополнительно введенные трубы, объемное пространство между внешними трубами, их решетками, цилиндрическим корпусом конденсатора и патрубок вывода не сконденсировавшихся газов.
Кроме того, в результате образования межтрубных сквозных кольцевых каналов от камеры распределения до камеры сбора нагреваемого теплоносителя, омывающего внешнюю греющую поверхность внутренних труб, уменьшается площадь сечения для его прохода через зону интенсивного теплоотвода. Как следствие этого, возрастает скорость движения нагреваемого теплоносителя и коэффициент теплоотдачи к нему вдоль всей длины внутренних труб с интенсивным теплоотводом. Это является существенным для сокращения необходимой площади поверхности теплообменных труб и уменьшения габаритов конденсатора в целом. При этом скорость нагреваемого теплоносителя, а следовательно, и интенсивность теплоотдачи к нему, определяется выбором величины межтрубного кольцевого зазора с учетом допустимых значений скорости.
Поплавковый клапан вводится с целью изменения площади проходного сечения на входе в патрубок отвода охлажденного теплоносителя (конденсата) от нулевой величины до максимально установленной в зависимости от уровня конденсата в части пространства между нижней решеткой внутренних труб и днищем конденсатора.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена конструктивная схема вертикального кожухотрубчатого конденсатора.
Вертикальный кожухотрубчатый конденсатор имеет цилиндрический корпус 1, внутри которого размещены внутренние теплообменные трубы 2 и внешние трубы 3. Верхние концы внутренних труб 2 закреплены в верхней решетке 4, а их нижние концы - в нижней решетке 5. Верхние концы внешних труб 3 закреплены в своей верхней решетке 6, а их нижние концы - в нижней решетке 7. Между внешней греющей поверхностью внутренних труб 2 и внутренней поверхностью внешних труб 3 образованы межтрубные сквозные кольцевые каналы 8, которые соединяют камеру распределения 9 нагреваемого теплоносителя с камерой его сбора 10 из этих каналов. Камера распределения 9 нагреваемого теплоносителя образована нижними решетками 5 и 7 внутренних труб 2 и внешних труб 3 соответственно, а также корпусом 1 с нижним патрубком ввода 11. Камера сбора 10 нагреваемого теплоносителя образована верхними решетками 4 и 6 внутренних труб 2 и внешних труб 3 соответственно, а также корпусом 1 с верхним патрубком вывода 12. Крышка 13 теплообменника с патрубком 14 и верхняя решетка 4 образуют часть пространства 15 для распределения охлаждаемого теплоносителя по теплообменным трубам 2. Днище 16 с патрубком 17 и нижняя решетка 5 образуют часть пространства 18 для сбора охлажденного теплоносителя и не сконденсировавшихся газов. Вход патрубка 17 отвода охлажденного теплоносителя оборудован поплавковым клапаном 19. Последний вертикально перемещается по направляющей 20. Трубы 21 закреплены своими концами в решетках 5 и 7 и служат для отвода не сконденсировавшихся газов из части пространства 18 между нижней решеткой 5 внутренних труб 2 и днищем 16 в объемное пространство 22, ограниченное внешними трубами 3, их решетками 6 и 7 и цилиндрическим корпусом 1. Для вывода не сконденсировавшихся газов служит патрубок 23.
Вертикальный кожухотрубчатый конденсатор работает следующим образом.
Смесь газов или моногаз через патрубок 14 попадает в часть пространства 15 между верхней решеткой 4 внутренних труб 2 и крышкой 13 и распределяется по внутренним трубам 2. Образующаяся на внутренней поверхности труб 2 конденсатная пленка стекает вниз, в часть пространства 18 между нижней решеткой 5 внутренних труб 2 и днищем 16, в которую одновременно из этих же труб поступают не ожиженные газы. Охлажденный теплоноситель (конденсат) из этой части пространства 18 отводится через патрубок 17 с расходом, определяемым положением поплавкового клапана 19, который, перемещаясь по направляющей 20, «следит» за изменением уровня. Расход отводимого конденсата увеличивается по мере перемещения поплавкового клапана 19 вверх.
Не ожиженные газы, которые собираются непосредственно под нижней решеткой 5 внутренних труб 2, по трубам 21 попадают в объемное пространство 22, ограниченное внешними трубами 3, их решетками 6 и 7 и цилиндрическим корпусом 1, откуда выводятся через патрубок 23.
Нагреваемый теплоноситель с температурой, которая меньше температуры конденсации ожижаемого газа, вводится через патрубок 11 в камеру 9 распределения по межтрубным сквозным кольцевым зазорам. Поднимаясь по межтрубным сквозным кольцевым каналам 8 со скоростью, которая зависит от площади проходного сечения межтрубных зазоров, он нагревается и попадает в верхнюю камеру его сбора 10, из которой через патрубок 12 выводится из теплообменника.
Предложенный вертикальный кожухотрубчатый конденсатор обеспечивает раздельный отвод не сконденсировавшихся газов и образовавшегося конденсата при ограничении своих габаритов, что создает условия для устойчивой, надежной работы и выгодно отличает его от прототипа.
Claims (1)
- Вертикальный кожухотрубчатый конденсатор, содержащий цилиндрический корпус с нижним патрубком ввода и верхним патрубком вывода нагреваемого теплоносителя, пучок внутренних теплообменных труб и установленных соосно с образованием межтрубных сквозных кольцевых каналов внешних труб, который размещен в цилиндрическом корпусе, а также нижнюю и верхнюю решетки для крепления внутренних труб и решетку для крепления верхних концов внешних труб, при этом на упомянутом цилиндрическом корпусе имеются крышка и днище с патрубками для подвода охлаждаемого и отвода охлажденного теплоносителя, отличающийся тем, что в него дополнительно введена решетка для крепления нижних концов внешних труб, образующая вместе с нижней решеткой внутренних труб и цилиндрическим корпусом конденсатора камеру распределения нагреваемого теплоносителя, направляемого в межтрубные сквозные кольцевые каналы, при этом часть пространства между нижней решеткой внутренних труб и днищем конденсатора сообщена трубами, закрепленными в нижних решетках, с объемным пространством, заключенном между внешними трубами, их решетками и цилиндрическим корпусом, который оснащен патрубком вывода несконденсировавшихся газов, причем патрубок отвода охлажденного теплоносителя оборудован поплавковым клапаном.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010111452/06A RU2437045C1 (ru) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Вертикальный кожухотрубчатый конденсатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010111452/06A RU2437045C1 (ru) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Вертикальный кожухотрубчатый конденсатор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010111452A RU2010111452A (ru) | 2011-09-27 |
RU2437045C1 true RU2437045C1 (ru) | 2011-12-20 |
Family
ID=44803739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010111452/06A RU2437045C1 (ru) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Вертикальный кожухотрубчатый конденсатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2437045C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2576949C1 (ru) * | 2015-04-15 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермэкопром" | Устройство для конденсации пара из парогазовой смеси |
-
2010
- 2010-03-25 RU RU2010111452/06A patent/RU2437045C1/ru active IP Right Revival
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2576949C1 (ru) * | 2015-04-15 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермэкопром" | Устройство для конденсации пара из парогазовой смеси |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010111452A (ru) | 2011-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101547007B1 (ko) | 주거 지원을 위한 에너지 시스템 | |
US4488513A (en) | Gas cooler for production of superheated steam | |
CN203443425U (zh) | 二脱三流体波纹管换热器 | |
Caruso et al. | A desalination plant using solar heat as a heat supply, not affecting the environment with chemicals | |
CA2862767A1 (en) | Process for cooling and washing biomass syngas and system thereof | |
ES2282893T3 (es) | Aparato y proceso para enfriar gas caliente. | |
CN104828779A (zh) | 副产高压蒸汽的氯化氢合成装置及其合成工艺 | |
RU2437045C1 (ru) | Вертикальный кожухотрубчатый конденсатор | |
CN101639332A (zh) | 用于蒸发冷凝的板式换热元件 | |
CN216909691U (zh) | 水汽分离装置 | |
CN203256303U (zh) | 一种淬火油冷却和回收其余热的热管换热设备 | |
MX2012009700A (es) | Reactor intercambiador para produccion de hidrogeno con haz integrado de generacion de vapor. | |
CN204727605U (zh) | 副产高压蒸汽的氯化氢合成装置 | |
CN204601659U (zh) | 集成式分馏塔 | |
CN103243207A (zh) | 一种淬火油冷却和回收其余热的热管换热设备 | |
RU2384801C1 (ru) | Контактный теплообменник | |
RU169293U1 (ru) | Трубчатый теплообменный аппарат | |
CN203115956U (zh) | 船舶用立式蒸汽锅炉 | |
CN101288840B (zh) | 一种高温煤质过滤吸附料冷却方法及设备 | |
RU2378571C1 (ru) | Вертикальный теплообменник | |
RU2451888C2 (ru) | Вертикальный кожухотрубчатый испаритель с перегревателем | |
RU125996U1 (ru) | Устройство для охлаждения коксового газа | |
RU52627U1 (ru) | Труба теплообменника | |
CN103307624A (zh) | 双套盘管膛烟道热管热凝箱池的无垢直流燃气锅炉 | |
RU50290U1 (ru) | Парогенератор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130326 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140210 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150326 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160327 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160705 |