ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД

Полезная модель относится к устройствам для нагрева различных жидких и газообразных продуктов, в том числе нефти, воды, газа и их смесей, а именно к подогревателям с промежуточным теплоносителем, и может быть использована в нефтяной, нефтехимической и газовой отраслях промышленности.
Известен подогреватель (патент на полезную модель RU: №43056, МПК F22B 7/00, опубликовано 27.12.2004), который содержит корпус, установленный на раме, заполненный промежуточным теплоносителем, например, пресной водой. В верхней части корпуса установлен продуктовый змеевик для нагревания продукта, например, нефти. В нижней части корпуса расположена жаровая труба, соединенная одним концом с горелочным устройством, а другим концом - с дымовой трубой. В верхней части корпус снабжен патрубком для ввода промежуточного теплоносителя, а в нижней части - дренажным патрубком. В корпусе имеются патрубки для входа и выхода подогреваемой нефти. Над жаровой трубой вдоль нее размещены направляющие пластины, расположенные под углом 140° друг к другу, закрепленные к связям корпуса подогревателя.
Однако недостатком такого подогревателя является низкая теплопередача от горелки к промежуточному теплоносителю, что обуславливает повышенный расход топливного газа.
Наиболее близким является подогреватель нефти и нефтяной эмульсии (патент на полезную модель RU: №66004, МПК F22B 7/00, опубликовано 27.08.2007), характеризующийся тем, что он имеет горизонтально вытянутый цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, в среде которого размещены прикрепленные к корпусу с помощью фланцев топочная камера U-образной формы, в которую введены поперечные переточные трубы, и расположенный над ней, по меньшей мере, один продуктовый трубчатый змеевик в виде ряда секций, смещенных относительно друг друга, горелочное устройство, дымовую трубу и расширительный бак.
Недостатками прототипа является невысокие эффективность и экономичность работы, в первую очередь, топочного устройства по причине низкой теплопередачи от горелочного устройства к промежуточному теплоносителю и от промежуточного теплоносителя к продуктовому змеевику.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в достижении высокой эффективности теплопередачи от горелочного устройства к промежуточному теплоносителю, а также от промежуточного теплоносителя к продуктовому змеевику.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в значительном увеличении теплопередачи от горелочного устройства к промежуточному теплоносителю, а также от промежуточного теплоносителя к продуктовому змеевику.
Указанный технический результат достигается тем, что подогреватель жидких и газообразных сред содержит корпус, внутри которого размещены прикрепленное к корпусу с помощью фланцев топочное устройство U-образной формы, в котором установлены поперечные переточные трубы, и расположенный над ним, по меньшей мере, один продуктовый трубчатый змеевик, выполненный в виде ряда секций, а также содержит горелочное устройство и дымовую трубу, размещенные на концах топочного устройства, при этом поперечные переточные трубы топочного устройства и трубы змеевика имеют оребрение.
Корпус подогревателя может быть выполнен цилиндрическим или в форме параллелепипеда.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 и фиг. 2 представлен общий вид заявляемого устройства, на фиг. 3 устройство в разрезе, на фиг. 4 топочное устройство U-образной формы, на фиг. 5 поперечный разрез топочного устройства, на фиг. 6 труба продуктового змеевика в разрезе.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - корпус;
2 - топочное устройство;
3 - фланцы топочного устройства;
4 - поперечная переточная труба;
5 - продуктовый змеевик;
6 - горелочное устройство;
7 - дымовая труба;
8 - оребрение поперечной переточной трубы;
9 - промежуточный теплоноситель;
10 - труба продуктового змеевика;
11 - наружное оребрение трубы продуктового змеевика;
12 - внутреннее оребрение трубы продуктового змеевика;
13 - торцевая стенка корпуса;
14 - патрубок входа продукта;
15 - патрубок выхода продукта;
16 - патрубок для налива промежуточного теплоносителя;
17 - патрубок для дренажа промежуточного теплоносителя.
Подогреватель жидких и газообразных сред содержит корпус 1, внутри которого размещены, топочное устройство 2, прикрепленное к корпусу 1 с помощью фланцев топочного устройства 3, и расположенный над ним, по меньшей мере, один продуктовый змеевик 5. Также подогревтель содержит горелочное устройство 6, дымовую трубу 7. Внутреннее пространство корпуса 1 заполняют промежуточным теплоносителем 9.
Корпус 1 представляет собой сварную металлическую конструкцию цилиндрической формы или выполненную в форме параллелепипеда и ориентированную горизонтально. Корпус может быть выполнен из листовой стали, либо из трубного проката. В торцевых стенках корпуса 13 выполнены отверстия для крепления топочного устройства 2 и продуктового змеевика 5. В верхней части корпуса расположен патрубок для налива промежуточного теплоносителя 16, а в нижней части корпуса патрубок для дренажа промежуточного теплоносителя 17.
Топочное устройство 2 представляет собой сварную металлическую конструкцию, выполненную в виде трубы U-образной формы. Топочное устройство 2 может быть выполнено из листовой стали, либо из трубного проката. Внутри топочного устройства 2 установлены поперечные переточные трубы 4.
Поперечные переточные трубы 4 представляют собой цилиндрические металлические обечайки и выполнены из трубного проката. Диаметр переточных труб 4 может варьироваться в пределах от 10 до 250 мм. Переточные трубы могут быть расположены в один или несколько рядов. Продольный и поперечный шаги между поперечными переточными трубами 4 составляют от 10 до 2000 мм. Поперечные переточные трубы расположены вертикально или под углом не более 60° относительно вертикального положения для обеспечения равномерного обтекания продуктового змеевика 5 восходящим потоком горячего промежуточного теплоносителя 9 с максимальной скоростью. Поперечные переточные трубы 4 выполнены с наружным оребрением. Оребрение 8 может быть следующих типов: шайбовое, пластинчатое, спиральное, проволочное или разрезное.
В качестве промежуточного теплоносителя 9 применяют, например, воду.
Продуктовый змеевик 5 выполнен из металлического трубного проката в виде ряда секций. Трубы 10 продуктового змеевика 5 выполнены с внутренним оребрением 12 и/или наружным оребрением 11, а также в различных комбинациях следующих типов: поперечное шайбовое, пластинчатое, спиральное, проволочное, ленточное или разрезное. Диаметр труб змеевика находится в пределах 10…300 мм.
Горелочное устройство 6 расположено на одном из концов топочного устройства 2. Горелочное устройство 6 преобразует энергию топлива в процессе горения в горячие продукты сгорания топлива.
Дымовая труба 7 расположена на втором конце топочного устройства 2 и представляет собой металлическую цилиндрическую конструкцию, выполненную из листовой стали или трубного проката.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Через патрубок 16 осуществляют подачу промежуточного теплоносителя 9 в корпус устройства. Включают горелочное устройство 6, являющееся генератором тепловой энергии для осуществления процесса нагрева промежуточного теплоносителя 9. В горелочное устройство 6 вводят топливный газ и воздух для поддержания горения. Образовавшиеся в результате горения продукты сгорания топлива выходят из горелочного устройства 6 и поступают в топочное устройство 2, где их температура снижается за счет передачи тепла к промежуточному теплоносителю 9 через внутреннюю поверхность топочного устройства и оребренную поверхность поперечных переточных труб 4. Продукты сгорания проходят по всей длине топочного устройства 2, охлаждаются и выводятся через дымовую трубу 7 в атмосферу. Промежуточный теплоноситель 9 нагревается, омывая нагретую наружную поверхность топочного устройства, а также проходя через внутреннюю поверхность поперечных переточных труб 4. Нагретый промежуточный теплоноситель 9 передает тепловую энергию через оребренную поверхность продуктового змеевика 5, находящемуся внутри него продукту, температура которого повышается. Нагреваемый продукт входит в змеевик через патрубок входа продукта 14 и выводится из него через патрубок выхода продукта 15. В результате передачи тепловой энергии к продуктовому змеевику 5 промежуточный теплоноситель 9 охлаждается и вновь возвращается, за счет естественной конвекции, к наружной поверхности топочного устройства 2 и внутренней поверхности поперечных переточных труб 4. Процесс теплопередачи от топочного устройства 2 к продуктовому змеевику 5 замыкается и цикл повторяется.
Таким образом, технический результат, заключающийся в значительном увеличении теплопередачи от горелочного устройства к промежуточному теплоносителю, а также от промежуточного теплоносителя к продуктовому змеевику, достигается за счет применения оребрения на поперечных переточных трубах топочного устройства и трубах продуктового змеевика.