ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ
HEAT EXCHANGE DEVICE

Изобретение относится к кожухотрубным теплообменным аппаратам, которые могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Теплообменники предназначены для нагрева и охлаждения, а холодильники - для охлаждения (водой или другим нетоксичным, непожаро- и невзрывоопасным хладоагентом) жидких и газообразных сред.
Известен теплообменный аппарат по патенту РФ №2306514, F28D 7/00, 20.09.2007, содержащий распределительную камеру с крышкой, соединенную с кожухом, теплообменные трубы, соединенные перегородками с сегментными вырезами, линзовый компенсатор и штуцера для межтрубного и трубного пространства (прототип).
Недостатком известного теплообменного аппарата является сравнительно невысокая эффективность его работы, а также высокая стоимость изготовления и эксплуатации.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является теплообменник для подогрева жидкости, содержащий нижнюю часть - зону нагрева и испарения и верхнюю часть - зону охлаждения и конденсации, корпус с теплоизолированными стенками и патрубками для ввода и вывода обогреваемого раствора (RU 954779 A, F28D 15/02, 30.08.1982).
Недостатком известного теплообменника является невысокая надежность и большие эксплуатационные затраты.
Задачей заявленного изобретения является повышение эффективности, надежности и экономичности работы аппарата.
Поставленная задача достигается тем, что теплообменный аппарат, содержащий нижнюю часть - зону нагрева и испарения и верхнюю часть - зону охлаждения и конденсации, корпус с теплоизолированными стенками и патрубками для ввода и вывода обогреваемого раствора, содержит продольно оребренную трубу, находящуюся в смесительной камере топки, при этом оребренная труба, выходя из топки, переходит в кожухотрубчатый теплообменник, который состоит из корпуса, выходящих из оребренной трубы трех наклонных под углом 15° труб, переходящих в горизонтальные трубы, на каждом конце которых расположено по розетке, а из каждой розетки выходит по семь трубок одинакового диаметра, причем стенки корпуса теплоизолированы теплоизоляционным материалом, например пенофолом, а корпус имеет три патрубка для ввода и вывода обогреваемого раствора и патрубок для опорожнения емкости, при этом аппарат оснащен манометром, предохранительным клапаном и краном для залива теплоносителя и имеет линию компенсации избыточного давления для залива теплоносителя при работающем аппарате, которая оснащена вентилем, кроме того, в аппарате имеется обратная линия циркуляционного контура и расширитель с патрубком.
На фиг.1 изображен общий вид теплообменного аппарата; на фиг.2 представлен разрез Б-Б фиг.1 - нижней части аппарата, зоны нагрева и испарения; на фиг.3 представлен разрез А-А фиг.1 - изображено сечение верхней части аппарата - зоны охлаждения, конденсации; на фиг.4 изображен вид I фиг.1 - верхняя часть теплообменного аппарата.
Теплообменный аппарат, являясь герметично закрытым теплообменником, содержит нижнюю часть 1 - зону нагрева и испарения и верхнюю часть 2 - зону охлаждения и конденсации, корпус 3 с теплоизолированными стенками и патрубками 4 и 5 соответственно для ввода и вывода обогреваемого раствора. В нижней части 1 теплообменного аппарата размещена продольно оребренная труба 6, находящаяся в смесительной камере 7 топки 8, при этом оребренная труба 6, выходя из топки 8, переходит в кожухотрубчатый теплообменник, который состоит из корпуса 3, выходящих из оребренной трубы 6 трех наклонных под углом 15° труб 9, переходящих в горизонтальные трубы 10, на каждом конце которых расположено по розетке 11, а из каждой розетки 11 выходит по семь трубок 12 одинакового диаметра, причем стенки корпуса 3 теплоизолированы теплоизоляционным материалом, например пенофолом. Корпус 3 имеет три патрубка: патрубок 4 - для ввода обогреваемого раствора и патрубки 13 и 14 - для вывода обогреваемого раствора, при этом патрубок 5 в нижней части корпуса 3 предназначен для опорожнения емкости корпуса 3. Кроме того, аппарат оснащен манометром 15, предохранительным клапаном 16 и краном 17 для залива теплоносителя и имеет линию 18 компенсации избыточного давления для залива теплоносителя при работающем аппарате, которая оснащена вентилем 19, кроме того, в аппарате имеется обратная линия циркуляционного контура (не показана) и расширитель 20 с патрубком 13. Кроме этого, верхняя часть оребренной трубы 6 посредством двух врезных патрубков 21 и 22, соответственно нижнего и верхнего, соединена с оребренной трубой 23.
Теплообменный аппарат работает следующим образом.
Находящаяся в смесительной камере 7 топки 8, в зоне нагрева и испарения теплообменного аппарата, оребренная труба 6 заполняется водой выше нижнего врезного патрубка 21, таким образом, чтобы оребренная труба 23 работала на испарение воды, а не на перегрев пара. Под действием высоких температур (около 600°) в смесительной камере 7 топки 8 вода нагревается, закипает и превращается в пар (испаряется). При этом она поглощает большое количество теплоты (теплота преобразования), которое переносится паром к другой более холодной части 2 теплообменного аппарата в зону охлаждения и конденсации, где пар конденсируется и отдает поглощенную теплоту, обогреваемому раствору. Далее сконденсированная жидкость опять возвращается в зону нагрева и испарения. Благодаря тому, что трубы 9 расположены под наклоном, не создается застойных зон конденсата. Раствор непрерывно поступает в корпус 3 через патрубок 4 и далее либо отбирается в процесс через патрубок 14, либо возвращается в обратную линию циркуляционного контура через расширитель 20 и патрубок 13. Конструкция верхней части теплообменного аппарата позволяет равномерно обогревать раствор, не прибегая к принудительному перемешиванию, при этом теплообменный аппарат работает в экономичном режиме, перекрывая основной поток газа лишь на 3%, не создавая тем самым ощутимых препятствий для прохождения газа в сушилку и не влияя на расход газа.
Теплообменный аппарат представляет собой аппарат, совмещающий в себе собственно герметично закрытый теплообменник, аналог тепловой трубы, заполняемый дистиллированной водой; и емкость для нагрева рабочих растворов до температуры кипения, работающую в проточном режиме.
В рабочем режиме установки температурный напор в нижней части теплообменника составляет 460÷480°C, в верхней части - 50÷60°C. Производительность по теплопереносу составляет 70000÷80000 ккал/ч.
Таким образом, конструкция заявленного теплообменного аппарата позволяет повысить эффективность, надежность и экономичность его работы.