8) Неразборные аппараты. К ним относится пластинчатый аппарат с волнообразными каналами и перекрестным движением теплоносителей. Аппарат собирается из штампованных листов с прерывистыми овалообразными или полусферическими выступами, при сварке которых образуются каналы различной волнообразной формы для потоков в продольном и поперечном направлениях. Объем стоимость аппарата в несколько раз меньше, чем у кожухотрубного с той же теплопроводностью.

9) Широкое применение получили пластинчато - ребристые теплообменные аппараты, компактность которых достигает 2000 мг/м³. Большими достоинствами этих аппаратов являются: возможность осуществления теплообмена между тремя, четырьмя, и более теплоносителями; наименьший вес и объем по сравнению с другими аппаратами. По своему устройству пластинчато-ребристые теплообменники представляют собой набор тонких пластин, между которыми располагаются тонкие гофрированные листы, припаянные к каждой пластине. Таким образом, образуются оребренные поверхности теплообмена, а теплоноситель разбивается на ряд мелких потоков. Аппарат может быть собран из любого числа пластин, а теплоносители могут двигаться либо прямотоком, либо перекрестным током. Ребра бывают:

а) гофрированные;

б) рифленые;

в) прерывистые;

г) чешуйчатые;

д) шиловидные.

10) Блочные аппараты. Их применяют для теплообмена между химически агрессивными жидкостями, не допускающими контакта с доступными конструкционными материалами. В блоках прямоугольного или круглого сечения во взаимно перпендикулярных плоскостях просверлены сквозные вертикальные и горизонтальные каналы диаметром 15 - 28 мм. Аппарат состоит из нескольких блоков, торцевых и боковых металлических (обычно чугунных) крышек, зажатых стальными стяжками движение теплоносителей возможно одно- и многоходовое.

11) Погружные аппараты. Специфической особенностью аппаратов этого типа является наличие емкости - ящика, в которую погружены теплообменные трубы. В ящике находится охлаждающая среда, например вода. Аппараты данного типа используют в качестве холодильников или холодильников - конденсаторов.

Различают змеевиковые и секционные аппараты.

К недостаткам аппаратов подобного типа относится их громоздкость и повышенный расход металлам. Кроме того, в ящике свободное сечение для прохода воды велико, вследствие чего скорость движения воды мала и относительно малы коэффициенты теплоотдачи от стенок змеевика к воде.

12) Оросительные теплообменники. Они представляют собой змеевик, состоящий из соединенных двойниками труб, которые расположены горизонтальными и вертикальными рядами.

1.2 Развитие получения жидкого хлора, его варианты

Современное производство жидкого хлора оборудовано аппаратами и устройствами, обеспечивающими довольно высокие качественные показатели, требуемые разработанными стандартами и техническими условиями на производимую хлорную продукцию.

В настоящее время получение жидкого хлора методом конденсации производится теплообменными аппаратами типа “элементный кожухотрубчатый”.

С учетом недостатков, указанных в разделе 1.1 настоящего дипломного проекта применительно к теплообменным аппаратам типа " элементный кожухотрубчатый ", возможны варианты замены данных теплообменников на аппараты других типов.

Повышаются требования к получаемому жидкому хлору, такие как:

а) уменьшение доли влаги в хлоргазе.

б) увеличение коэффициента сжижения хлора.

1.3 Анализ и критическая оценка работы оборудования отделения жидкого хлора цеха N 2 ЗАО "Каустик"

Анализ работы оборудования отделения жидкого хлора цеха N 2 ЗАО "Каустик" показал, что имеются некоторые недостатки в существующем на настоящее время оборудовании.

В частности подвергался критической оценке конденсатор - теплообменный аппарат типа элементный кожухотрубчатый. Были указаны следующие недостатки:

а) большая площадь, занимаемая существующими конденсаторами

б) большое количество конденсаторов;

в) большое количество металла на единицу поверхности;

г) малое время между проведением ремонтных работ.

Также подвергся анализу существующий испаритель. К нему тоже была предъявлена критическая оценка, в частности указывались недостатки:

а) громоздкость;

б) повышенный расход металла на единицу оборудования;

в) малая скорость движения воды;

г) малый коэффициент теплоотдачи от стенок змеевика к воде.

На основании проведенного анализа работы оборудования отделения конденсации хлора цеха N 2 ЗАО "Каустик" и полученных критических оценок было предложено заменить существующий в настоящее время теплообменный аппарат типа элементный кожухотрубчатый на новый - кожухотрубчатый вертикальный.

1.4 Усовершенствование оборудования отделения конденсации цеха N 2 ЗАО "Каустик"

В настоящее время в отделении конденсации жидкого хлора цеха N2 ЗАО "Каустик" установлено оборудование, позволяющее получать жидкий хлор в соответствии с ГОСТ 6718 и абгазы конденсации.

В технологическую схему отделения входят;

а) ресивер хлора;

б) конденсатор типа элементный кожухотрубчатый;

в) абгазоотделитель;

г) танк жидкого хлора;

д) испаритель змеевиковый;

е) бак для рассола.

Было решено провести усовершенствование данного отделения путем его реконструкции и произвести замену существующего конденсатора на кожухотрубчатый.

Замена элементного конденсатора на кожухотрубчатый позволило бы уменьшить количество конденсаторов, что должно отразиться на занимаемой отделением площади, уменьшить содержание влаги в сконденсировавшемся хлоре, увеличить время между ремонтами и т.д.Также было предложено заменить существующий змеевиковый испаритель на прямоугольный, что также при внедрении его в производство позволило бы улучшить качество получаемого хлора. Усовершенствование оборудования отделения заменой конденсатора на новый является темой для данного дипломного проекта.

1.5 Патентные проработки конструкций змеевиковых испарителей

Змеевиковый испаритель для испарения части жидкого хлора, полученного в результате конденсации, представляет собой теплообменный аппарат, в котором холодный теплоноситель - жидкий хлор поступает в змеевик, горячий теплоноситель - вода находится внутри емкости.

Были предложены различные авторские предложения и оформлены патенты по улучшениям конструкций испарителя и змеевика для повышения производительности паров, экономии материалов.

Ниже приведена патентная проработка конструкций змеевиковых испарителей за последние 15 лет. Приведено задание на проведение патентных исследований и справка о поиске.

Авторами [22] был предложен теплообменный аппарат, содержащий корпус с коаксиально расположенными трубчатыми змеевиками, чередующимися с цилиндрическими перегородками, отличающимся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, каждая из перегородок выполнена составной из частей, соединенных одна с другой с возможностью разъема и образующих герметичные полости, заполненные теплоаккумулирующим веществом. Аппарат по п. 1, отличающийся тем что перегородки выполнены из эластичного материала и имеют контакт со змеевиками с образованием спирального канала для теплоносителя.

Авторами [23] была предложена конструкция теплообменного змеевика, содержащего вертикальные ряды горизонтальных труб, установленных с возможностью взаимного перемещения и снабженных поперечными опорными ребрами имеющими горизонтальные кромки и размещенными в вертикальных плоскостях, отличающегося тем, что, с целью повышения надежности каждой трубе опорные ребра установлены под углом к ее оси, а в смежных рядах ребра наклонены в противоположные стороны.

Авторами [24] был предложен вертикальный теплообменный аппарат, содержащий корпус с размещенными внутри змеевиковыми трубами, навитыми на полый центральный сердечник и подключенными к коллекторам, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, над центральным сердечником размещен второй сердечник, одним из торцов прикрепленный к внутренней стенке корпуса, имеющий радиальные отверстия на боковой поверхности и снабженный индивидуальным кожухом с днищем на одном торце присоединенным другим торцом к внутренней стенке корпуса с образованием камеры, в которой размещены дополнительные трубчатые змеевики, навитые на второй сердечник, при этом днище кожуха снабжено патрубком, введенным внутрь центрального сердечника, а на боковой поверхности кожуха выполнены отверстия, расположенные под дополнительными трубчатыми змеевиками.

Авторами [25] был предложен теплообменник, содержащий корпус с размещенными внутри него пучком переплетенных между собой полимерных трубок подключенных к раздающему и собирающему коллекторам и образующих коаксиально установленные полые цилиндры, отличающийся тем, что с целью повышения эксплуатационной надежности, трубки переплетены попарно с организацией в них противоточного движения и установлены с образованием автономных змеевиковых секций в каждом полом цилиндре.

Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубки в каждой секции расположены с шагом, равным 1,2 - 1,3 их наружного диаметра.

Авторами [26] был предложен испаритель, содержащий цилиндрический корпус с соосно установленным внутри него с образованием кольцевой полости полым вытеснителем с навитыми змеевиком и патрубки для подвода и отвода низкотемпературного агента высокого давления и высокотемпературного агента, один из которых размещен по оси вытеснителя и сообщается с кольцевой полостью, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности теплообмена, он снабжен патрубками для подвода и отвода паров низкотемпературного агента низкого давления, расположенными соответственно в нижней и верхней частях вытеснителя, при этом змеевик соединен с патрубками для подвода и отвода высокотемпературного агента, а патрубок для подвода паров низкотемпературного агента высокого давления размещен по оси вытеснителя.

Испаритель по п.1, отличавшийся тем, что вытеснитель выполнен в виде цилиндрической трубы с навалыдованной винтообразной канавкой.

Авторами [27] был спроектирован испаритель, содержащий корпус с патрубками отвода парогазовой смеси и подвода конденсата, расположенным в его верхней части, патрубком подвода горячего теплоносителя, расположенным в его верхней части, плоские вертикально установленные теплообменные элементы с трапецеидальным продольным сечением и заглушенными верхними торцами элементов и патрубком подвода охлаждающего теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем интенсификации теплообмена, он дополнительно снабжен наклонными перегородками, установленными одна над другой с образованием чередующихся проемов с противоположными боковыми стенками теплообменных элементов и конфузорных каналов между соседними перегородками, верхние поверхности перегородок снабжены пористыми накладками, а шаг между соседними перегородками уменьшается снизу вверх.

ЗАДАНИЕ

на проведение патентных исследований

Наименование темы поиска: Реконструкция отделения

конденсации жидкого хлора ЗАО "Каустик"

Задача патентных исследований: Поиск конструкции теплообменного аппарата

Краткое содержание работы	Срок исполнения	Отчетный документ
Разработка конструкции теплообменного аппарата	с 15.03.2001 по 20.05.2001	Справка о поиске

Руководитель дипломного проекта: А.Т. Гильмутдинов

Студент группы МЗ-96-31 М.Н. Исхаков

Эксперт (информатор) патентного отдела Р.В. Ильясова

2 Обоснование выбора темы дипломного проекта

На основании произведенного анализа работы оборудования отделения конденсации хлора цеха N 2 ЗАО "Каустик" и вынесенной ему оценки, было решено дать задание на проектирование реконструкции отделения в настоящем дипломном проекте.

Было предложено произвести проектирование на замену существующего в настоящее время конденсатора хлора на новый теплообменный аппарат - кожухотрубчатый.

3 Технологическая часть

3.1 Описание реконструируемой части схемы отделения конденсации и ее аппаратное оформление

Технологический процесс получения жидкого хлора состоит из следующих стадий: