ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
VERTICAL HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к теплообменным аппаратам вертикального исполнения, применяемым для проведения массообменных процессов в условиях градиента температуры и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности.
В настоящее время не известны вертикальные теплообменники, эффективно работающие при подаче жидкого флюида в верхнюю часть межтрубного пространства, что требуется, например, при осуществлении в трубном пространстве процесса дефлегмации в условиях отрицательного градиента температур.
Известен вертикальный теплообменник [RU 2358192,  МПК F22D 1/32, F28D 7/06, F22B 1/08, опубл. 10.06.2009 г.], включающий корпус, распределительную камеру с входным, поворотным и выходным участками, трубную систему, оснащенную патрубком выхода нагретой воды и патрубком входа нагреваемой воды (патрубками ввода/вывода трубного пространства), в котором установлено устройство, сужающее проходное сечение (редуцирующее устройство), соединенное с поворотным участком водяной камеры трубопроводом с установленной на нем регулирующей арматурой, а также патрубками ввода пара и вывода его конденсата (патрубками ввода/вывода межтрубного пространства).
Недостатком данного аппарата является невозможность создания градиента температур по высоте аппарата из-за оснащения теплообменника U-образными трубами.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является вертикальный кожухотрубный теплообменник для проведения массообменных процессов [RU 2078294, МПК F28D 7/16, опубл. 27.04.1997 г.], включающий смонтированные внутри кожуха трубный пучок с адсорбентом, размещенным внутри труб, верхнюю и нижнюю трубные решетки, верхнюю и нижнюю крышки, перегородки в межтрубном пространстве, а также патрубки ввода/вывода среды (флюида) в трубное пространство и патрубки ввода/вывода холодной воды (жидкого флюида), расположенные в нижней и верхней частях межтрубного пространства.
Недостатком известного теплообменника является невозможность эффективной работы аппарата при подаче жидкого флюида в верхнюю часть межтрубного пространства из-за неполного смачивания наружной поверхности труб жидким флюидом.
Задачей изобретения является обеспечение полного смачивания наружной поверхности труб при подаче жидкого флюида в верхнюю часть межтрубного пространства.
Техническим результатом является обеспечение полного смачивания наружной поверхности труб при подаче жидкого флюида в верхнюю часть межтрубного пространства путем расположения редуцирующего устройства и линии подачи части флюида из верха межтрубного пространства на патрубке вывода флюида из низа межтрубного пространства.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном теплообменнике, включающем патрубки трубного пространства для ввода/вывода флюида и патрубки межтрубного пространства для ввода/вывода жидкого флюида, особенностью является то, что на патрубке вывода жидкого флюида, расположенном в нижней части межтрубного пространства, установлено редуцирующее устройство, после которого размещено примыкание линии подачи части жидкого флюида из верха межтрубного пространства.
Редуцирующее устройство с примыканием линии подачи части жидкого флюида из верха межтрубного пространства может быть расположено внутри корпуса теплообменника на продолжении патрубка вывода хладагента в межтрубном пространстве. На линии подачи части жидкого флюида может быть размещено устройство для регулирования расхода, например диафрагма или регулятор расхода. Кроме того, в низу аппарата могут быть установлены дополнительные патрубки, например, для вывода конденсата. Падение давления на редуцирующем устройстве должно превышать гидростатическое давление жидкого флюида в межтрубном пространстве.
Расположение редуцирующего устройства и примыкания линии подачи части жидкого флюида из верха межтрубного пространства на патрубке вывода жидкого флюида из низа межтрубного пространства позволяет выводить из верха межтрубного пространства накапливающиеся газы, за счет чего обеспечить полное смачивание наружной поверхности труб жидким флюидом и гарантировать эффективный теплообмен.
На чертеже показан вертикальный теплообменник-дефлегматор, который включает корпус 1 с патрубками 2 и 3 ввода/вывода флюида из трубного пространства и патрубками 4 и 5 ввода/вывода жидкого хладагента из межтрубного пространства. На патрубке 5 расположены редуцирующе устройство 6 (диафрагма) и примыкание линии 7 подачи части жидкого хладагента из верха межтрубного пространства. В низу аппарата установлен патрубок 8 для вывода флегмы. На линии 7 может быть расположено устройство для регулирования расхода 9 (показано пунктиром).
При работе аппарата в патрубок 2 подают пары, содержащие легкие и тяжелые компоненты, из патрубка 3 выводят пары, обогащенные легкими компонентами, а из патрубка 8 - флегму, обогащенную тяжелыми компонентами. В патрубок 4 подают жидкий хладагент и выводят его из патрубка 5. По линии 7 часть жидкого хладагента совместно с накапливающимися газами выводят из верха межтрубного пространства, что обеспечивает полное смачивание наружной поверхности труб и эффективную работу аппарата.
Таким образом, предлагаемый вертикальный теплообменник обеспечивает полное смачивание наружной поверхности труб при подаче жидкого флюида в верхнюю часть межтрубного пространства.