Конденсатор-испаритель

Конденсатор-испаритель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (и) 55248I

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 13.06.74 (21) 2033072/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.77. Бюллетень ¹ 12

Дата опубликования описания 11.04.77 (51) М. Кл. F 25J 5/00

F 28D 9/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.59(088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

В. К. Орлов, В. Е. Позняк и В. Ф. Густов (71) Заявитель (54) КОНДЕНСАТОР-ИСПАРИТЕЛЬ

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и касается конденсатора-испарителя, который может быть применен в установках разделения воздуха, используемых в химической, газовой, металлургической и других отраслях народного хозяйства.

Известны конденсаторы-испарители, включающие теплообменник, сепаратор и опускную трубу. В этих конденсаторах-испарителях испарение кислорода происходит при кипении на поверхности теплообмена за счет подвода тепла конденсирующегося азота.

Известны также конструкции конденсаторов-испарителей, в которые кипение кислорода происходит на внешней или на внутренней поверхности прямых или витых трубок, с развитой теплообменной поверхностью.

Недостатком известных конструкций конденсаторов-испарителей является то, что при кипении кислорода на поверхности теплообмена осаждаются (накипеобразование) взрывоопасные примеси, которые всегда в незначительном количестве имеются в жидком кислороде. Количество высаживающихся взрывоопасных примесей зависит от концентрации их в жидком кислороде и от гидродинамики двухфазного потока в парогенерирующих каналах.

Увеличение скорости циркуляции и уменьшение паросодержания потока приводит к уменьшению количества высаживающихся на поверхности теплообмена примесей и, наоборот, уменьшение скорости циркуляции и увеличение паросодержанпя потока на выходе из парогенерирующих каналов приводит к интен5 сивному их накапливанию, взрыву и разрушению аппарата или его элементов (3).

Целью изобретения является обеспечение взрывобезопасной работы конденсатора-испарителя и повышение эффективности процесса

10 теплбобмена в этих аппаратах.

Это достигается тем, что конденсатор-испаритель, включающий теплообменник, сепаратор и опускную трубу, содержит тяговую трубу с продольными параллельными каналами, 15 размещенную между теплообменником и сепаратором.

На фиг. 1 изображен предлагаемый конденсатор-испаритель, общий вид; на фиг, 2— разрез по A — А на фиг. 1; на фиг. 3 график

20 изменения температуры кислорода по высоте циркуляционного контура конденсатора-испарителя, причем за начало отсчета температуры взята температура насыщения, соответствующая давлению в сепараторе.

25 Конденсатор-испаритель содержит теплообменник 1, тяговую трубу 2, сепаратор 3, опускную трубу 4. Для уменьшения эквивалентного диаметра каналов тяговая труба 2 выполнена в виде корпуса 5, заполненного гладкой

30 насадкой б с проставочными листами 7. Воз552481 можна несколько другая компоновка аппарата, когда теплообменник 1 может быть установлен под наклоном илн горизонтально, а в качестве регулярной насадки в тяговой трубе могут быть использованы трубы небольшого диаметра и т. д.

Аппарат работает следующим образом. Конденсируемый газ, например газообразный азот, под давлением около 6 кгс/см- поступает в каналы конденсации. Образовавшийся конденсат стекает вниз и через коллектор выводится из аппарата. Из этого коллектора выводят неконденснрующиеся примеси, которые вместе с азотом могут поступать в каналы конденсации. Сепаратор 3, опускную трубу 4, тяговую трубу 2 заполняют испаряемой жидкостью, например жидким кислородом. Поступая из опускной трубы 4 (точки 0) в каналы подогрева теплообменника 1 кислород подогревают за счет конденсации второго потока, например, газообразного азота. Выйдя из каналов теплообменника 1 (точка с), жидкий кислород распределяется по каналам тяговой трубы и при дальнейшем движении вверх кислород достигает температуры насыщения (точка d). Далее по мере движения вверх давление кислорода уменьшается, что приводит к уменьшению температуры насыщения и испарению части кислорода. Температура кислорода уменьшается до температуры, соответствующей давлению в сепараторе. Далее кислород без изменения температуры подают вниз по опускной трубе 4, и цикл повторяют. Образовавшиеся пары кислорода выводят через патрубок из сепаратора 3. Циркуляция жидкости создается за счет разности веса столба жидкости в опускной трубе 4 и веса парожидкостной смеси на высоте ad (фпг. 3) парообразователя в тяговой трубе 2.

В циркуляционный контур конденсатораиспарителя могут быть подключены два переключающихся адсорбера для очистки кислорода от взрывоопасных примесей.

Выполненные в качестве примера расчеты конденсатора-испарителя предлагаемой конст5 рукции показывают, что при применении в качестве теплообменника одного пластинчаторебристого пакета размером 1500+500+500 мм с гладкой насадкой размером 6Х0,2 мм при температурном напоре на входе в аппарат 2,5

10 и 0,5 Са — на выходе необходима скорость кислорода в каналах аппарата 0,8 м/сек. При этом плотность теплового потока в теплообменнике составляет 1400 — 1500 ккал/м час.

Нужную скорость кислорода в аппарате может

15 создать циркуляцнонный контур с высотой тягового участка 3 м и эквивалентным диаметром каналов 10 мм.

В случае организации кипения кислорода на поверхности теплообмена при прочих равных

20 условиях плотность теплового потока так же составит приблизительно 1500 ккал/м час, Конструкция конденсатор-испарителя по тепловым характеристикам не уступает применяемым в настоящее время и одновременно

25 имеет важное преимущество, а именно исключена возможность отложения твердой «накипи» взрывоопасных примесей на поверхности аппарата за счет отсутствия парообразования на поверхности теплообмена и сравнительно

30 высокой скорости движения жидкого кислорода (0,5 — 1 м/сек).

Формула изобретения

Конденсатор-испаритель, включающий теп35 лообменник, сепаратор, опускную трубу, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения взрывобезопасной работы и повышения эффективности теплообмена, он содержит тяговую трубу с продольными параллельными

40 каналами, размещенную между теплообменником и сепаратором.

552481

Составитель В. Ивочкин

Редактор Т. Пилипенко

Техред Л. Гладкова Корректор Н. Аук

Заказ 691/8 Изд. № 307 Тираж 709 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4j5

Типография, пр. Сапунова, 2