ПЛАСТИНЧАТЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
PLATE-TYPE FILM HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к аппаратам теплообменного типа, предназначенным для проведения процессов конденсации, нагревания, кипения, тепломассообмена, и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен пластинчатый теплообменник [1], содержащий пакет теплообменных пластин, имеющих входные и выходные отверстия, образующие каналы через пакет для теплообменной текучей среды, установленный между двумя концевыми плитами, причем, по меньшей мере, в одной из упомянутой концевой плите предусмотрено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, в котором расположена соединительная труба, сообщающаяся с трубопроводной системой, передающей среду.
Представленный аппарат обладает сравнительно невысокими значениями коэффициента теплопередачи, обусловленными тем, что интенсивность переноса тепла в однофазном потоке существенно ниже, чем в пленке жидкости, стекающей по внутренней поверхности труб или пластин.
Наиболее близким по технической сущности является пленочный тепломассообменный аппарат [2], состоящий из корпуса с камерой для вывода жидкости со штуцерами, контактных труб, выполненных из гофрированных листов с наклонным рифлением круглого профиля радиусом, равным радиусу контактных труб, снабженных профилированными буртиками, размещенными с наружной стороны вогнутых наклонных рифлений на всю длину листов, газовыми патрубками и винтовыми спиралями, а в зазоры, образованные газовыми патрубками и контактными трубами, вставлены патрубки для подвода рабочей жидкости и теплоносителя, сообщенные со штуцерами для подвода рабочей жидкости и теплоносителя, в нижних торцах контактных труб герметично размещены патрубки для отвода теплоносителя, соединенные с отводящим штуцером.
Однако этот аппарат обладает сравнительно высокой металлоемкостью и сложен в конструктивном выполнении.
Изобретение решает задачу снижения металлоемкости и упрощения конструкции.
Технический результат заключается в снижении металлоемкости и упрощении конструкции за счет создания каналов для распределения рабочей жидкости и теплоносителя по контактным трубам в верхней части аппарата и каналов для стекания указанных выше жидкостей в нижней части аппарата, что позволило исключить из аппарата патрубки для подвода рабочей жидкости и теплоносителя в верхней части аппарата и патрубки для отвода этих жидкостей, размещенные в нижней части аппарата, а также исключить отводящие штуцера, соединяющие патрубки.
Указанный технический результат достигается тем, что в пластинчатом пленочном теплообменнике, состоящем из концевых плит со сквозными отверстиями, размещенными в камерах для ввода и вывода рабочей жидкости и теплоносителя, на которых установлены штуцера для ввода и вывода теплоносителей, а также контактных труб, выполненных из гофрированных листов с наклонным рифлением круглого профиля радиусом, равным радиусу контактных труб, снабженных профилированными буртиками, размещенными с наружной стороны вогнутых наклонных рифлений, газовыми патрубками и винтовыми спиралями, согласно изобретению верхние и нижние концы гофрированных листов отогнуты в местах их наибольшего сближения, при этом концы профилированных буртиков выполнены короче на длину отогнутых концов гофрированного листа и отогнутые концы образуют каналы для распределения рабочей жидкости и теплоносителя по контактным трубам и каналы для их стекания, причем полости сквозных отверстий на концевых плитах, предназначенные для ввода и вывода рабочей жидкости, сообщены с каналами для распределения и стекания рабочей жидкости, а полости сквозных отверстий, предназначенные для ввода и вывода теплоносителя, сообщены с каналами для распределения и стекания теплоносителя.
Наличие отогнутых концов у гофрированных листов в местах их наибольшего сближения в противоположные стороны и образование тем самым каналов для распределения рабочей жидкости и теплоносителя по контактным трубам в верхней части теплообменника и каналов для стекания рабочей жидкости и теплоносителя в нижней части теплообменника, а также сообщение полостей сквозных отверстий на концевых плитах, предназначенных для ввода и вывода рабочей жидкости с каналами для распределения и стекания рабочей жидкости, и сообщение полости сквозных отверстий, предназначенных для перетекания и стекания теплоносителя, с каналами для распределения и стекания теплоносителя, а также выполнение длины профилированных буртиков короче на длину отогнутых концов гофрированного листа позволяет организовать теплообмен между теплоносителем и рабочей жидкостью через поверхность контактных труб без использования патрубков для подвода рабочей жидкости и теплоносителя в верхней части аппарата и патрубков для отвода теплоносителя, размещенных в нижней части аппарата, а также исключить отводящие штуцера, соединяющие эти патрубки, что упрощает конструкцию пленочного пластинчатого теплообменника и снижает его металлоемкость.
Выполнение профилированных буртиков короче на длину отогнутых концов гофрированного листа обеспечивает беспрепятственное перетекание рабочей жидкости и теплоносителя по каналам для распределения и стекания.
Сообщение полостей сквозных отверстий на концевых плитах, предназначенных для рабочей жидкости, с каналами для распределения и стекания рабочей жидкости, а также сообщение полостей сквозных отверстий, предназначенных для теплоносителя, с каналами для распределения и стекания теплоносителя, обеспечивает работоспособность теплообменника и обеспечивает снижение его металлоемкости и упрощает конструкцию.
На фиг. 1 изображен общий вид пластинчатого пленочного теплообменника; на фиг. 2 показан вид пластинчатого пленочного теплообменника сверху при снятой верхней концевой плите; на фиг. 3 представлен продольный разрез теплообменника по сечению А-А; на фиг. 4 представлен продольный разрез теплообменника по сечению Б-Б; на фиг. 5 изображена схема распределения рабочей жидкости и теплоносителя.
Пластинчатый пленочный теплообменник состоит из концевых плит 1 и 2, в которых выполнены сквозные отверстия 3 и 4, сообщающиеся с камерами для ввода рабочей жидкости 5 и теплоносителя 6 и, соответственно, сообщающиеся с камерами для вывода рабочей жидкости 7 и теплоносителя 8, на которых установлены штуцера для ввода 9, 10 и вывода 11, 12. Контактные трубы 13 выполнены из гофрированных листов 14 с наклонным рифлением круглого профиля 15 радиусом, равным радиусу контактных труб. Контактные трубы 13 снабжены профилированными буртиками 16, размещенными с наружной стороны вогнутых наклонных рифлений 17, газовыми патрубками 18 и винтовыми спиралями 19. Верхние 20 и нижние 21 концы гофрированных листов 14 отогнуты в местах их наибольшего сближения с образованием каналов 22 для распределения рабочей жидкости и каналов 23 для распределения теплоносителя по контактным трубам 13 в верхней части теплообменника и каналов 24 и 25 для стекания рабочей жидкости и теплоносителя из контактных труб 13, соответственно, в нижней части теплообменника.
Пластинчатый пленочный теплообменник работает следующим образом.
Рабочая жидкость через штуцер 9 попадает в камеру 5, далее, пройдя через отверстия 4, выполненные в плите 1, поступает в каналы 22, образованные отогнутыми концами гофрированных листов 14 в верхней части теплообменника, и перетекает в контактные трубы 13 через кольцевые зазоры, образованные газовыми патрубками 18 и внутренней поверхностью контактных труб 13. Аналогично теплоноситель через штуцер 10 попадает в камеру 6, далее, пройдя через отверстия 3, выполненные в концевой плите 1, поступает в каналы для распределения теплоносителя 23 и перетекает в контактные трубы 13. Затем жидкости (рабочая и теплоноситель) по соответствующим трубам стекают в виде жидкостной пленки по виткам винтовой спирали 19, приобретая вращательно поступательное движение, что прижимает их к поверхности контактных труб 13 и обеспечивает устойчивое течение, интенсивное перемешивание и теплообмен через стенку контактных труб 13. На выходе из контактных труб 13 рабочая жидкость по каналам 24 и теплоноситель по каналам 25, размещенным в нижней части теплообменника, стекают через сквозные отверстия 3 и 4, выполненные в концевой плите 2, в камеры 7 и 8 соответственно и оттуда отводятся через штуцера 11 и 12.
Использование заявляемого пластинчатого пленочного теплообменника позволяет снизить капитальные затраты вследствие уменьшения его металлоемкости и упростить конструкцию, а следовательно, снизить себестоимость выпускаемого продукта.
Источники информации
1. Патент РФ №2469252, F28D 9/00, F28F 3/08 от 30.09.2009, опубл. 0.12.2012, БИ №34.
2. Патент РФ №2332246, B01D 1/22, B01D 3/28 от 21.05.2007, опубл. 27.08.2008, БИ №24.