Реверсивные теплообменники

Фиг. 6. Влияние отношения значений теплообмена и массообмена на работу реверсивного теплообменника.

Фиг. 9. Предельный температурный напор в реверсивном теплообменнике для примесей N2, СО2 и Н2О в Нг при 10 и 1,3 ата.

Рис. 35. Схема выделения дейтерия из газа синтеза аммиака е использоианием реверсивных теплообменников

В реверсивных теплообменниках автоматически действующие вентили периодически переключают газовые потоки так, что выпадающие на насадке твердые загрязнения уносятся потоком газа низкого давления, покидающего установку. В переключающихся теплообменниках удаление осадков осуществляется подогретым газом. [c.56]

При применении реверсивных теплообменников возможен значительный унос твердых частиц азота в холодную часть теплообменника, где эти частицы в дальнейшем не могут быть испарены полностью при обратном ходе газа, что приводит к забивке теплообменника [5]. Твердые частицы легко отфильтровываются, если на клапанах холодного конца теплообменника установить фильтры. Повышение числа Рейнольдса газового потока также улучшает условия осаждения частиц. [c.56]

Для упрощения на рисунке не показаны специальные основная и дополнительная циркуляции основных потоков, служащие для обеспечения полного уноса осадков из реверсивных теплообменников. [c.92]

Реверсивный теплообменник в своем простейшем виде представляет собой теплообменник с двумя геометрически подобными каналами, снабженный автоматическими клапанами для переключения потоков газа с одного канала на другой. Содержащаяся в газе примесь при охлаждении вымерзает на стенках теплообменника, а после переключения каналов сублимируется обратным потоком и выносится из аппарата. Переключение потоков между каналами проводится через сравнительно небольшой промежуток времени (обычно 5—15 мин), и осаждающийся за это время из прямого потока твердый осадок не мешает процессу теплопередачи. [c.115]

При давлении прямого потока, равном 10 ат, как видно из рис. 11, реверсивные теплообменники могут применяться только для охлаждения газа до 35—40° К (сближение изобар 10 и 1 ат). Для охлаждения с 40 до 20° К и соответствующей очистки водорода от примесей приходится применять переключающиеся теплообменники. [c.116]

Рассмотрим простейший случай двухканального реверсивного теплообменника с геометрически подобными каналами. Для упрощения расчетов приняты следующие предположения 1) материальные потоки между собой равны 2) вымороженное и испаренное за цикл количество осадков равно 3) тепловое сопротивление стенки пренебрежимо мало 4) примеси к основному газу не влияют на его физические параметры 5) упругость пара примеси в обоих потоках подчиняется идеальным законам, и, следовательно, отсутствует инверсия фазового равновесия. [c.116]

Авторы провели две серии экспериментов — одну с реверсивным теплообменником из гладких цилиндрических трубок, другую — с пластинчато-ребристым реверсивным теплообменником. Ребристая гофрированная панель по направлению потока газа не гладкая, а через равные интервалы (3 мм) имеет выступы. Таким образом, газовый поток встречает на своем пути большое количество острых кромок и выступов, которые и служат, по-видимому, зародышевыми центрами кристаллизации, а также способствуют улавливанию (фильтрации) твердых частиц, образовавшихся в объеме потока. Все эксперименты проводились в температурном интервале от комнатной температуры до 80° К, на водороде с примесью углекислоты (до 4%). [c.119]

Как и в рассмотренных выше схемах ВРУ, в установках, приведенных в [81, 93], необходимая холодопроизводительность вводится путем охлаждения и конденсации циркуляционного потока азота СПГ. В [93], в отличие от ВРУ [19, 22], сконденсированный поток циркуляционного азота не дросселируется непосредственно в нижнюю колонну, а поступает в змеевик, расположенный в верхней части нижней колонны, где кипит, обеспечивая конденсацию части азота, поднимающегося в трубное пространство основного конденсатора-испарителя. Это позволяет при вводе в нижнюю колонну разделяемого воздуха в состоянии, близком к насыщенному, уменьшить теплов)то нагрузку на основной конденсатор и обеспечить отвод кислорода из верхней колонны в жидком виде. После выхода из змеевика поток циркуляционного N2, как и в [19,22], делится на две части, одна из которых поступает в реверсивный теплообменник для охлаждения воздуха, а другая — в азотный теплообменник циркуляционного цикла. [c.393]

Охлаждение осуществляют в реверсивных теплообменниках или регенераторах. При этом двуокись углерода и влагу, содержащиеся в воздухе, вымораживают. После переключения теплообменника на режим регенерации собравшуюся в нем углекислоту и влагу удаляют потоком теплого сбросного газа. Таким образом, отпадает необходимость в химической очистке воздуха от углекислого газа и адсорбционной очистке от влаги (например, на АЩ,). [c.49]

При хорошей пайке теплообменники могут выдерживать большую разницу температур между теплоносителями, так как при этом не возникает температурных напряжений. Кроме того, теплообменники хорошо выдерживают перемену давления. Так для установок глубокого охлаждения некоторые типы реверсивных теплообменников из алюминиевого сплава испытывались при температуре 18° С переменным давлением от О до 1,05 МПа и выдерживали свыше миллона переключений без нарушения их прочности. [c.252]

Приведена общая теория работы реверсивных теплообменников в режиме самоочистки, из которой следует формула для определения предельных температурных напоров по данным о фазовом равновесии соответствующих примесей в водороде. Показана возможность перенасыщения водорода примесями, что приводит к образованию твердых частиц примесей в потоке газа со всеми вытекающими отсюда неприятными последствиями. [c.99]

И Приведены результаты экспериментов. Опыты продолжительностью до 48 час. производились с трубчатым реверсивным теплообменником при температурах до 80° К. В качестве примеси использовалась углекислота. В течение первоначального периода установления равновесия в потоке очищенного газа наблюдалось присутствие частиц твердой углекислоты. В дальнейшем происходила практически полная очистка газа (до содержания СОг меньше 2,5-10 %), причем сублимировалось 99,7—99,9% от общего количества примесей СОа, которые вымерзали в установке. Для защиты клапанов холодного конца от твердых примесей были использованы несложные фильтры. После окончания периода первоначального накопления примесей роль фильтров была незначительной. [c.100]

Одной из главных проблем, возникающих при ректификации водорода в крупных промышленных установках для получения дейтерия, а также при ожижении больших количеств водорода, является проблема предотвращения забивки теплообменников (в которых водород охлаждается до 20° К) вымерзающими из газа твердыми примесями. Даже очень медленное накопление примесей, составляющее, например, всего 10 мольных долей от расхода водорода, в конце концов может привести к забивке установки. Аналогичная проблема в воздухоразделительных установках- решается путем применения регенераторов [1], реверсивных [2] или же сдвоенных переключающихся теплообменников [3]. Все это предназначено для осуществления периодической сублимации твердых примесей обратным потоком газа. В настоящей статье рассматривается применение очистки вымораживанием в случае ректификации водорода и приводится теоретическое исследование различных способов очистки. Сообщаются результаты экспериментов с реверсивными теплообменниками при температурах до 80° К с СОг в качестве примеси. [c.100]

Простейший реверсивный теплообменник состоит из Д зух секций, в которых сжатый до нескольких атмосфер исходный газ в противотоке охлаждается чистым обратным потоком, поступающим из верхней части ректификационной колонны при давлении немного выше атмосферного. [c.102]

Решение проблемы очистки с помощью сдвоенных переключающихся теплообменников менее изящно, чем с помощью реверсивных теплообменников. Однако применение сдвоенных переключающихся теплообменников весьма целесообразно в тех случаях, когда отклонения упругостей паров примесей от идеальности столь значительны, что реверсивные теплообменники уже не могут обеспечить полной очистки газа. По этой причине реверсивные теплообменники неприменимы для очистки водорода от примеси азота при температурах, близких к 20° К. При использовании сдвоенных переключающихся теплообменников каждый из них работает попеременно. В одном из теплообменников ( работающем ) происходит вымерзание примесей, а в другом — их сублимация обратным потоком. Периодически в зависимости от скорости накопления примесей теплообменники переключаются автоматическими клапанами. [c.103]

При коллекторах соответствующей конструкции возможен одновременный теплообмен между тремя или четырьмя газовыми потоками. Такой случай может, например, встретиться при очистке водорода в реверсивных теплообменниках при температуре ниже 63° К, когда необходим третий рециркуляционный поток газа. [c.105]

Влага и углекислота удаляются в реверсивных теплообменниках при температуре до 90° К. При этой температуре начинается конденсация азота и окиси углерода. Очистка при температуре до 63° К производится в противоточном теплообменнике, где удаляются жидкие азот и окись углерода. Наконец, очистка от твердых азота и окиси углерода при температурах 63—20° К происходит с применением как реверсивных, так и сдвоенных переключающихся теплообменников. Такая очистка описана в следующем разделе статьи. [c.106]

При низких концентрациях азота и окиси углерода в исходном газе отделитель жидких примесей не нужен. В первом реверсивном теплообменнике производится охлаждение до температур, при которых начинается быстрое отложение твердого азота. [c.107]

Таким образом, мы приходим к схеме, изображенной на фиг. 4. При температурах 63 — 51° К использованы реверсивные теплообменники с рециркуляционным потоком для уменьшения температурного напора. Затем газ дросселируется до 1,3 ата и подвергается окончательному охлаждению и очистке в сдвоенных переключающихся теплообменниках. Переключение потоков в реверсивных теплообменниках производится довольно часто, так как количество вымерзающих примесей вблизи тройной точки весьма велико. Сдвоенные теплообменники не могут переключаться столь же часто, поскольку переключения сопровождаются дополнительными потерями холода. Однако в этом случае частые переключения не нужны ввиду значительно меньших количеств вымерзающих примесей. [c.109]

Рассматривается вымерзание примесей в секции реверсивного теплообменника непосредственно на поверхности теплообмена (при >или<1) при сделанных выше упрощающих предположениях. Температуры и концентрации между переключениями предполагаются постоянными, что позволяет применить графики для рабочих и равновесных кривых, изображенные на фиг. 6. [c.119]

Теплообменники с плоскими ребрами из алюминия, припаянными твердым припоем, изготовлялись во время второй мировой войны для потребностей авиации. Перг вая промышленная установка с такими легкими и компактными реверсивными теплообменниками в процессах разделения воздуха была введена в действие в 1950 г. [c.265]

Общая потребляемая мощность в этой схеме по проекту составляет 18 000 кет при суточной производительности 116 кг DoO, что соответствует 3700 квт-ч/ кг тяжелой воды. В проекте предусматривается общая степень извлечения 86% она определяется главным образом потерями газа, происходящилш при переключении реверсивных теплообменников. Процесс ректификации пре-дз/сматривает по проекту степень извлечения около 95%. [c.92]

Реверсивные теплообменники впервые были применены Коллинзом на установке жидкого кислорода [115]. Возможность применения их для охлаждения и очистки водорода на установке для получения дейтерия низкотемпературным способом подробно разработана Дентоном и др. [116, 117]. [c.115]

Проведенные эксперименты подтвердили возможность использования реверсивного теплообменника для очистки водорсда от примесей. По величине необратимой забивки пластинчато-ребристый теплообменник оказался значительно более практичным по сравнению с гладкотрубным (при прочих равных условиях количество неиспаренных примесей меньше примерно в три раза). [c.119]

На рис. 45 показан принцип конструкции пластинчато-ребри-стого теплообменника, разработанного в Англии [133, 134]. На рис. 45, а дана схема сборки основного элемента. Между двумя параллельными несущими пластинами, изготовленными из алюминиевого сплава, размещаются гофрированные ребра, которые значительно увеличивают поверхность теплопередачи и усиливают механическую прочность теплообменника. Гсфрированные ребра могут иметь дополнительные выступы, что особо важно для реверсивных теплообменников, в которых необходимо удерживать [c.119]

Особенно благоприятно применение переключающихся теплообменников для очистки водорода от азота в температурном интер-вале 40 20° К. Как было показано выше, полная очистка водорода от азота с помощью самоочищающихся аппаратов (реверсивных теплообменников) в этом температурном интервале невозможна из-за инверсии фазового равновесия. Koли e твo же примеси азота, содержащееся в газе при температуре 40° К, слишком велико для непосредственного направления в разделительную колонну. Применение переключающихся теплообменников позволяет в этом температурном интервале охладить водород и очистить его до предельно низкого содержания азота. Благоприятным обстоятельством является также то, что из-за резкого сния ения теплоемкости металлов при температуре около 20° К потеря холода с переключением теплообменников становится относительно небольшой. [c.121]

В реверсивных теплообменниках 2 криогенного блока он охлаждается обратными потоками отбросного и циркуляционного азота до состояния, близкого к насыщеншо, и подается в нижнюю колонну 4. Одновременно с охлаждением воздуха в теплообменниках 2 происходят осушка воздуха и очистка его от СО2 в результате вымерзания в каналах теплообменника. Удаление этих примесей происходит в период холодного дутья при переключении секций теплообменников. [c.389]

Схемы ВРУ, приведенные в [73, 78, 86, 98], в основном повторяют способы ввода холода регазифицируемого СПГ, которые были рассмотрены выше. Особенностью схемы ВРУ [78] является использование части потока СПГ, направляемого в установку, для охлаждения перерабатываемого воздуха в реверсивных теплообменниках, куда посьшается и поток отбросного N2. [c.395]

Предложена система очистки Газа с высокой концентрацией примесей (N2, СО2), например азотоводородной смеси, используемой на заводах синтеза аммиака, во всем интервале температур 290—20° К. Очистка производится главным образом в реверсивных теплообменниках. При температурах ниже 63° К (тройная точка азота) также применяются реверсивные теплообменники вплоть до температур, при которых возникает инверсия кривых фазового равновесия (в этой области температур до 20° К используются сдвоенные переключающиеся теплообменники). Вычисления показывают, что потери холода, обусловленные применением сдвоенных переключающихся теплообменников, в данном случае благодаря очень низкой удельной теплоемкости металлов вблизи 20° К не слищком велики. Обсуждаются преимущества пластинчато-ребристых теплообменников, особенно при температурах ниже 63° К. [c.99]

В настоящей станке очистка газа в регенераторах не рассматривается, хотя последние более дещевы, чем реверсивные теплообменники. Однако, если число потоков газа больще двух, регенераторы не могут быть применены. В регенераторах, как и в переключающихся теплообменниках, максимально допустимая величина температурного напора ограничена условием полной сублимации примесей, однако анализ их работы более сложен ввиду наличия насадки, являющейся промежуточным аккумулятором тепла. [c.102]

Из этих особенностей следуют два основных практических заключения. Во-первых, при температурах ниже 63° К обычные реверсивные теплообменники могут быть применены приблизительно лишь до 40° К, т, е. при температурах, при которых вымерзание примесей происходит еще интенсивно. Во-вторых, окончательное расширение охлажденного исходного газа непосредственно перед его входом в ректификационную колонну, которое может происходить либо в дроссельном вентиле (изоэнталь-пийно), либо в детандере, нежелательно, так как оно может сопровождаться неконтролируемым выпадением значительного количества твердых примесей. Поэтому расширение лучше производить не при самой низкой температуре процесса, как это [c.108]

Другим возможным следствием является отсутствие примерзания твердых частиц примесей к поверхности теплообмена, объясняющееся отсутствием резкого перехода к недонасыще-нию вблизи поверхности. Поэтому образующиеся твердые частицы примесей имеют рыхлую структуру и могут быть сдуты с поверхности. В реверсивных теплообменниках унос частиц примесей недопустим. [c.119]

Нз гораздо меньще, чем Нв (при 50° К Не1Нз Ъ0). Поэтому даже если происходит унос твердых частиц примесей к холодному концу теплообменника, это не приводит к значительному увеличению потери холода. Таким образом, успешная работа сдвоенных переключающихся теплообменников не зависит от того, примерзают твердые примеси к поверхности или нет. В случае же реверсивных теплообменников примерзание примесей к поверхности является необходимым условием их успешной работы. [c.124]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология