SU909546A2

SU909546A2 - Controlled heat pipe

Info

Publication number: SU909546A2
Application number: SU792839623A
Authority: SU
Inventors: Виктор Зиновьевич Фейгин; Григорий Моисеевич Гамер; Олег Игоревич Иванов
Original assignee: за вители .,909546 (1
Priority date: 1979-11-06
Filing date: 1979-11-06
Publication date: 1982-02-28

Description

Изобретение относится к елементам конструкций теплообменных аппаратов и может быть использовано для охлаждения теплотехнического газа при производстве серной кислоты.The invention relates to structural elements of heat exchangers and can be used for cooling heat engineering gas in the production of sulfuric acid.

Известны вертикальные тепловые трубы, используемые для охлаждения дымовых газов котлов и печей и содержащие цилиндрический корпус с коаксиально размещенной внутри вставкой с открытыми торцами, снабженной поперечными перегородками, установленными внутри и снаружи вставки с образованием верхнего и нижнего объёмов как внутри, так и снаружи вставки, соединенных перепускными каналами [1] .Known vertical heat pipes used for cooling the flue gases of boilers and furnaces and containing a cylindrical body with a coaxially placed inside the insert with open ends, provided with transverse walls installed inside and outside the insert with the formation of the upper and lower volumes both inside and outside of the insert connected bypass channels [1].

Известны также тепловые трубы, содержащие корпус с кольцевой конической перегородкой, жестко присоединенной большим основанием к внутренней стенке корпуса с образованием конденсатосборника, который снабжен конденсатопроводом [21,Heat pipes are also known, containing a casing with an annular conical partition rigidly attached by a large base to the inner wall of the casing with the formation of a condensate collector, which is equipped with a condensate pipe [21,

По основному авт.св. № 566117 известна тепловая труба, содержащая вертикальный корпус, частично заполненный теплоносителем с зонами испарения и конденсации, и коаксиальную вставку, размещенную внутри корпуса с образованием в зоне испарения кольцевого канала, причем верхний торец вставки выполнен с отбортовкой, плотно прилегающей к стенке корпуса и имеющей на закругленной поверхности сквозные отверстия для отвода образовавшихся в кольцевом канале паров теплоносителя [3].By main auto No. 566117, a heat pipe is known comprising a vertical housing partially filled with a coolant with evaporation and condensation zones, and a coaxial insert located inside the housing to form an annular channel in the evaporation zone, the upper end of the insert being made with a flange that is tightly adjacent to the wall of the housing and has rounded surface through holes for the removal of coolant vapor formed in the annular channel [3].

Недостаток описанных выше труб заключается в том, что они могут работать только в качестве охладителей и нагревателей промышленных установок производства серной кислоты и при пуске и работе теплообменных аппаратов таких установок при пониженных нагрузках подвержены коррозии, так как практически невозможно повысить температуру стенки тепловой трубы, в част мости стенки зоны испарения корпуса трубы, выше температуры той рабочей среды, которая контактирует со стенкой снаружи, с тем чтобы избежать кор· розииThe disadvantage of the pipes described above is that they can only work as coolers and heaters of industrial sulfuric acid production plants, and when starting up and operating heat exchangers of such plants under reduced loads they are subject to corrosion, since it is practically impossible to increase the temperature of the heat pipe wall, in particular the bridges of the wall of the evaporation zone of the pipe body are higher than the temperature of the working medium which contacts the wall from the outside in order to avoid corrosion

Цель изобретения - повышение надеж мости при использовании трубы в теплообменных аппаратах сернокислотного производства.The purpose of the invention is to increase the reliability when using a pipe in heat exchangers of sulfuric acid production.

Указанная цель достигается тем, что тепловая труба, содержащая вертикальный корпус, частично заполненный теплоносителем с зонами испарения и конденсации, и коаксиальную вставку, размещенную внутри корпуса с образованием в зоне испарения кольцевого канала, причем верхний торец вставки выполнен с отбортовкой, плотно прилегающей к стенке корпуса и имеющей на закругленной поверхности отверстия для отвода образовавшихся в кольцевом канале паров теплоносителя, дополнительно содержит нагреватель, установленный снаружи корпуса над зоной испарения под отбортовкой вставки.This goal is achieved by the fact that the heat pipe containing a vertical housing partially filled with coolant with zones of evaporation and condensation, and a coaxial insert located inside the housing with the formation in the evaporation zone of the annular channel, and the upper end of the insert is made with a flange that is adjacent to the wall of the housing and having openings on a rounded surface for the removal of coolant vapors formed in the annular channel, further comprises a heater mounted outside the housing above the zone of soaring under the flanging of the insert.

На фиг. 1 изображен теплообменный аппарат, включающий ряд предлагаемых тепловых труб,' на фиг. 2 - вид А на фи г <. 1.In FIG. 1 shows a heat exchanger, including a number of proposed heat pipes, 'in FIG. 2 - view of A on phi r <. 1.

Тепловая труба содержит вертикальный корпус 1 с заглушенными торцами 2 и 3 , частично заполненный теплоносителем 4, циркулирующим между зоной 5 испарения и зоной 6 конденсации, коаксиальную вставку 7> размещенную внутри корпуса с образованием в зоне 5 испарения кольцевого канала 8 и имеющую верхний торец 9, выполненный с отбортовкой 10, снабженной отверстиями 11, а также нагреватель 12.The heat pipe contains a vertical housing 1 with plugged ends 2 and 3, partially filled with coolant 4 circulating between the evaporation zone 5 and the condensation zone 6, a coaxial insert 7> located inside the housing with the formation of an annular channel 8 in the evaporation zone 5 and having an upper end 9, made with a flange 10, provided with holes 11, and also a heater 12.

Зона 5 испарения тепловой трубы установлена в греющей камере 13, снабженной патрубками 14 и 15 для подвода и отвода рабочей среды,зона 6 - в охлаждающей камере 16 с патрубками 17 и 18 для подвода и отвода среды, а нагреватель 12 выполнен, в частном случае, в виде цилиндрической камеры, снабженной патрубками 19 и 20 для подвода и отвода греющей: среды, Нагреватель может быть индукционным.Zone 5 of evaporation of the heat pipe is installed in a heating chamber 13, equipped with nozzles 14 and 15 for supplying and discharging a working medium, zone 6 - in a cooling chamber 16 with pipes 17 and 18 for supplying and discharging a medium, and a heater 12 is made, in a particular case, in the form of a cylindrical chamber, equipped with nozzles 19 and 20 for supplying and removing heating: medium, the Heater can be induction.

Тепловая труба работает следующим образом.The heat pipe works as follows.

В камеру 13 через патрубок 14 пос-¹тупает горячий технологический газ, который нагревает зону 5 испарения тепловой трубы, при этом он охлаждается и охлажденным отводится из камеры через патрубок 15. Теплоноситель 4 при подводе тепла в зоне ис5 парения кипит, испаряется и по кольцевому каналу 8 через отверстия 11 отбортовки 10 вставки 7 поступает в зону 6 конденсации, где охлаждается средой, которая поступает в камеру 16 10 через патрубок 17 и отводится нагретой через патрубок 18.In the chamber 13 through the pipe 14 ¹ pos- dumb hot process gas, which heats the evaporation zone 5 of the heat pipe, while it is cooled and the cooled withdrawn from the chamber through conduit 15. The heat medium 4 with heat in the floating zone and C5 boils, evaporates and annular channel 8 through holes 11 flanging 10 of the insert 7 enters the condensation zone 6, where it is cooled by the medium, which enters the chamber 16 10 through the pipe 17 and is removed heated through the pipe 18.

В нагреватель 12 поступает дополнительно греющая с.реда, подаваемая через патрубок 19 и отводимая через 15 патрубок 20. Находящийся в жидкой фазе в кольцевом канале 8 теплоноситель испаряется на участке, где установлен нагреватель, и поступает в зону 6 конденсации, где конденсируется. Скопив20 щийся конденсат пара теплоносителя удаляется из зоны 6 конденсации через вставку 7 и поступает вновь в кольцевой канал 8. Далее процесс повторяется .An additional heating medium enters the heater 12, supplied through the pipe 19 and discharged through the 15 pipe 20. The coolant located in the liquid phase in the annular channel 8 evaporates in the area where the heater is installed and enters the condensation zone 6, where it is condensed. The accumulated condensate of the coolant vapor is removed from the condensation zone 6 through the insert 7 and enters again into the annular channel 8. The process is then repeated.

Если температура технологического газа, поступающего в камеру 13, оказывается ниже температуры кипения теплоносителя, которым заполнена тепловая труба, то нагреватель 12 обеспе30 чивает надежную работу тепловой трубы вследствие постоянной циркуляции теплоносителя внутри корпуса вне зависимости от температуры технологического газа.If the temperature of the process gas entering the chamber 13 is lower than the boiling point of the heat carrier with which the heat pipe is filled, then the heater 12 ensures reliable operation of the heat pipe due to the constant circulation of the heat carrier inside the case, regardless of the temperature of the process gas.

Таким образом, установка на корпусе дополнительного нагревателя позволяет регулировать тепловую мощность каждой из тепловых труб.Thus, the installation of an additional heater on the housing allows you to adjust the thermal power of each of the heat pipes.

Claims

The invention relates to the design of heat exchangers and can be used to cool the heat-engineering gas in the production of sulfuric acid. Vertical heat pipes are known that are used to cool the flue gases of boilers and furnaces and contain a cylindrical body with an insert with open ends coaxially placed inside and provided with transverse partitions installed inside and outside the insert to form upper and lower volumes both inside and outside the insert, connected by bypass channels 11; Heat pipes are also known, comprising a housing with an annular conical partition rigidly attached by a large base to the inner wall bodies with the formation of a condensate collector, which is equipped with a condensate line 21. According to the main car f 566117, a heat pipe is known comprising a vertical case partially filled with coolant with evaporation and condensation zones, and a coaxial insert placed inside the case with an annular channel in the evaporation zone, the upper end of the insert is taken out with a flap, tightly adjacent to the wall of the case and having through holes on the rounded surface for removal of vapors formed in the annular channel 3. The disadvantage of the pipes described above is that they can only work as coolers and heaters of industrial plants for the production of sulfuric acid and when starting and operating heat exchangers of such plants under reduced loads are subject to corrosion, since it is almost impossible to raise the temperature of the heat pipe wall in particular, the walls of the zone are evaporated in the pipe body, above the temperature of the working medium that contacts the wall outside, in order to avoid corrosion. The purpose of the invention is to increase the reliability when using pipes in heat exchangers for sulfuric acid production. This goal is achieved by the fact that a heat pipe containing a vertical body partially filled with coolant with evaporation and condensation zones and a coaxial insert placed inside the body to form an annular channel in the evaporation zone, the upper end of the insert being made with flanging tightly adjacent to the wall of the case and the holes on the rounded surface for removal of vapors formed in the annular channel heat carrier l, additionally contains a heater installed outside the case above the zone vaporizing a flanged insert. FIG. 1 shows a heat exchanger comprising a series of proposed heat pipes; FIG. 2 - view A on fi g, 1. The heat pipe contains a vertical body 1 with closed ends 2 and 3, partially filled with heat carrier k circulating between the evaporation zone 5 and the condensation zone 6, a coaxial insert 7 placed inside the body with the j zone of the evaporation of the annular channel 8 and having the upper end 9, made with flared 10, provided with holes 11, and also a heater 12. The evaporation zone 5 of the heat pipe is installed in the heating chamber 13 with a connecting pipe 1A and 15 for supplying and discharging the working medium, zone 6 - in ohlako supplying chamber 16 with nozzles 17 and 18 for supplying and discharging the medium, and heater 12 is made, in a particular case, in the form of a cylindrical chamber equipped with nozzles 19 and 20 for supplying and heating: medium, the heater can be induction. Heat pipe works as follows. Hot process gas enters chamber 13 through nozzle 1, which heats the evaporation zone 5 of the heat pipe, while it is cooled and cooled is removed from the chamber through nozzle 15. Heat carrier k boils, evaporates in the evaporation zone and evaporates through the annular channel 8 through the holes 11 of the flange 10 of the insert 7 enters the condensation zone 6, where it is cooled by the medium that enters the chamber 16 through the nozzle 17 and is discharged heated through the nozzle 18. The heater 12 also receives an additional heating medium supplied tubes 19 and discharged through the pipe 20. The coolant in the annular channel 8 evaporates the coolant in the area where the heater is installed and enters the condensation zone 6 where it condenses. The accumulated condensate of the heat carrier vapor is removed from the condensation zone 6 through the insert 7 and enters again into the annular channel 8. Then the process is repeated. If the temperature of the process gas entering the chamber 13 is lower than the boiling point of the coolant with which the heat pipe is filled, the heater 12 ensures reliable operation of the heat pipe due to the constant circulation of the coolant inside the housing, regardless of the temperature of the process gas. Thus, the installation on the body of an additional heater allows one to control the heat output of each of the heat pipes. The invention formula Heat pipe according to auth. No. 566117, which is different in that, in order to increase reliability when using the pipe in heat exchangers of sulfuric acid production, the pipe further comprises a heater installed outside the case above the evaporation zone below the flange of the insert. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 382910, cl. F 28 O 15/00, 1971.

2. US patent N 3965970, cl. 165-32, published., 1977.

3. USSR author's certificate M- 566117, cl. F 28 D 15/00, 1975.

6

.i

/ 7

W