ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к тепло-массообменным аппаратам, предназначенным для нагрева, охлаждения, испарения и конденсации газообразных, парообразных и жидких сред в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других смежных отраслях промышленности.
Известен теплообменный аппарат, содержащий корпус с крышками, патрубки ввода и вывода теплообменного потока, пучок труб, поперечные перегородки, разделяющие межтрубное пространство (см., например, Судаков Е.Н. «Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки, М., «Химия, 1979г. стр.431-432).
Недостатком известного аппарата является то, что поток в межтрубном пространстве движется по кратчайшему пути и в аппарате образуются области, в которых поток движется с малой скоростью, что приводит к увеличению перепада давления и снижению общего коэффициента теплопередачи за счет низких скоростей поперечного обтекания труб и роста термических сопротивлений вследствие отложения осадка или накипи.
Наиболее близким по технической сущности является, выбранный заявителем за прототип, тепло- массообменный аппарат, содержащий корпус с крышками, патрубками ввода и вывода теплообменных потоков, решетки, в отверстиях которых закреплены горизонтальные трубки, винтообразную перегородку, разделяющую межтрубное пространство, каждый виток которой составлен из размещенных с зазором секторных
пластин, (см., например, проспект фирмы ABB Lummus, Heat Transfer, Helixchanger,2001r.)
В известном тепло-массообменном аппарате между смежными секторными перегородками имеется зазор, через которое значительная часть потока в межтрубном пространстве может свободно перемещаться практически в осевом направлении, минуя общее вращательнопоступательное движение потока. В аппарате возникают байпасные потоки, которые снижают эффективность теплопередачи.
Кроме того,в известном аппарате время пребывания интенсивного потока, проходящего по центру аппарата, существенно меньше среднего времени пребывания, что снижает эффективность работы.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности работы за счет выравнивания скоростей в поперечном и продольном сечениях, снижения давления теплообменного потока в межтрубном пространстве и предотвращения возникновение байпасного потока.
Решение поставленной задачи достигается тем, что тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с крышками, патрубками ввода и вывода теплообменных потоков, решетки, в отверстиях которых закреплены горизонтальные трубки, винтообразную перегородку, разделяющую межтрубное пространство, каждый виток которой составлен из размещенных с зазором секторных пластин, установленных под углом к оси корпуса и размещенных с шагом вдоль оси, согласно полезной модели, он снабжен дополнительными перегородками, при этом, дополнительные перегородки расположены между соседними секторными пластинами.
Целесообразно дополнительные перегородки располагать между осью аппарата и ребрами соседних секторных пластин или между осью аппарата и ребром одной секторной пластины, при этом перегородки могут быть выполнены с высотой меньше радиуса корпуса и с длиной не
превышающей шага; секторные пластины целесообразно устанавливать с переменным шагом и изменяющимся углом наклона к оси корпуса аппарата; отверстия в решетках размещать с переменным шагом.
На фиг.1 изображен продольный разрез тепло- массообменного аппарата.
На фиг. 2- выполнение секторных пластин с переменным шагом и изменяющимся углом наклона к оси аппарата.
На фиг.З- разрез по А-А фиг.1.
Тепло- массообменный аппарат содержит корпус 1, крышки 2,3, патрубки 4,5, 6,7 соответственно ввода и вывода теплообменных потоков, решетки 8, в отверстиях которых закреплены горизонтальные трубки 9, винтообразную перегородку, разделяющую межтрубное пространство, каждый виток которой составлен из размещенных с зазором секторных пластин 10, дополнительные перегородки 11,12, расположенные между соседними секторными пластинами. Дополнительные перегородки И расположены между осью аппарата и ребрами соседних секторных пластин. Дополнительные перегородки 12 расположены между осью аппарата и ребром одной секторной пластины, при этом перегородки выполнены с высотой меньше радиуса корпуса и с длиной не превышающей шага. Секторные пластины могут быть установлены с переменным шагом (tl,t2) и изменяющимся углом наклона (&L) к оси корпуса аппарата. В решетке 8 могут быть отверстия размещены с переменным шагом (Т1,Т2). Патрубки ввода и вывода теплообменных потоков могут быть установлены тангенциально относительно корпуса аппарата. Дополнительные перегородки 11,12 могут быть выполнены перфорированными.
Тепло- массообменный аппарат работает следующим образом:
аппарата. Другой поток через патрубок ввода 6 поступает в межтрубное пространство, совершает вращательно- поступательное движение вдоль секторных пластин 10, обтекая горизонтальные трубки 9. Наличие дополнительных перегородок 11,12, их расположение в аппарате и размещение отверстий в решетках способствуют выравниванию скоростей в поперечном и продольном сечениях аппарата и повышению эффективности его работы за счет интенсивности осевого потока, вовлечения основной части потока во вращательно- поступательное движение вдоль секторных пластин. Дополнительные перегородки, расположенные между осью аппарата и ребром одной секторной пластины, выполненные с высотой меньше радиуса корпуса и с длиной не превышающей шага, создают сопротивление движению потока в осевой зоне, направляют поток к периферии и выравнивают скорости потока и время пребывания его в аппарате. Для снижения сопротивления и исключения застойных зон дополнительные перегородки могут быть выполнены перфорированными. За счет наличия дополнительных перегородок, расположенных между соседними секторными пластинами предотвращается возникновение байпасных потоков, что повышает эффективность теплопередачи.
При проведении процессов тепло-массообмена, сопрвождающихся испарением или конденсацией, объем потока в межтрубном пространстве может существенно изменяться по мере его движения вдоль оси аппарата. Установка секторных пластин с переменным шагом и изменяющимся углом наклона к оси корпуса аппарата позволяет менять проходное сечение потока вдоль оси аппарата и тем самым предотвратить резкое изменение скоростей потока, снизить перепад давления и повысить эффективность теплообмена.
Предложенный тепло-массообменный аппарат повышает эффективность теплообмена, снижает перепад давления потока в межтрубном пространстве, приводит к выравниванию скоростей в поперечном и продольном сечениях и предотвращает возникновение байпасного потока.