RU2195614C2

RU2195614C2 - Heat mass exchange apparatus and its operation method

Info

Publication number: RU2195614C2
Application number: RU2000108018/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Язовцев; Х.И. Акчурин; Е.Н. Цой
Original assignee: Акчурин Харас Исхакович
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: different branches of industry, namely heat recovery, scrubbing of exhaust gases, separation of liquid and gaseous phases, conditioning of supplied air. SUBSTANCE: heat mass exchange apparatus includes inlet and outlet gas and liquid chambers, tubes wound in the form of oval or cylindrical tubes with outer ribs arranged vertically and mounted in tube plates of swirlers with branch pipes for providing rotation motion of gases between tubes and cross partitions of tube plates necessary for forming inlet and outlet gas chambers and for mounting swirlers with branch pipes. Gases are swirled by means of swirlers in intertube space at passing through branch pipes from inlet gas chamber to outlet one. Vortex cylindrical flows are formed in above mentioned space. At mounting cylindrical tubes with cross helical outer ribbing, helical motion of gases in interrib space of tubes is organized by means of intertube streams due to action of inertia force and viscosity effort. At using apparatus with oval-wound tubes or cylindrical tubes with helical lengthwise ribs, vortex motion of gases relative to their axes occurs due to gas passing along surfaces of tubes when gases move from inlet gas chamber to outlet one through slits between partitions and tubes. Sprayed liquid is fed to rotating flows through lateral openings of swirler branch pipes. Cooling liquid is fed in tubes from inlet liquid chamber and it is discharged from said tubes to outlet liquid chamber. Intensive vortex motion of gases in intertube and in interib spaces provides efficient cooling of gases, condensation of liquid vapors, separation of liquid by action of centrifugal forces on wall surfaces of heat exchanger and draining down of liquid along inclined surfaces of ribs by action of gravitational and inertial forces to condensate trap. EFFECT: improved design of apparatus, enhanced efficiency of method. 27 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам центробежного типа с активной насадкой и может быть использовано в промышленности для утилизации теплоты уходящих газов, сепарации жидкой фазы от газообразной, кондиционирования воздуха, а также улавливания и абсорбции из газов твердых частиц, оксидов азота, углерода и серы. The invention relates to centrifugal-type heat and mass transfer apparatus with an active nozzle and can be used in industry for utilizing the heat of flue gases, separating the liquid phase from the gaseous one, air conditioning, and also trapping and absorbing particulate matter, nitrogen oxides, carbon oxides and sulfur from gases.

Известно изобретение центробежного аппарата с активной насадкой и способ его работы (Голицын А.Н. и Голубев Ю.В. Центробежный утилизатор теплоты. // Энергетическое строительство. 1993. 12. С. 50-53). Этот аппарат состоит из корпуса, центрального и периферийного змеевиков для нагревания воды, расположенных соосно, распылителей воды, завихрителя газов с тангенциальными каналами и патрубков для подвода и отвода теплоносителей. В этом аппарате охлаждающая вода движется вращательно в змеевиках и нагревается в них вращающимся потоком газов, причем в поток впрыскивается орошающая вода, капли которой увлекаются газами, движутся вместе с ними как единое целое и тоже нагреваются. Вращательное движение газов создается между змеевиками завихрителем газов. Теплообмен происходит как на поверхности змеевиков, так и в объеме аппарата между каплями и газами. Благодаря использованию центробежного эффекта повышаются интенсивность тепломассообмена и качество очистки газов в этом аппарате. The invention of a centrifugal apparatus with an active nozzle and a method of its operation are known (Golitsyn A.N. and Golubev Yu.V. Centrifugal heat recovery unit. // Energy construction. 1993. 12. P. 50-53). This apparatus consists of a housing, central and peripheral coils for heating water, located coaxially, water sprayers, a gas swirler with tangential channels, and pipes for supplying and discharging coolants. In this apparatus, cooling water moves rotationally in the coils and is heated in them by a rotating stream of gases, and irrigation water is injected into the stream, the droplets of which are carried away by the gases, move together with them as a whole and also heat up. Rotational movement of gases is created between the coils by a gas swirler. Heat transfer occurs both on the surface of the coils and in the volume of the apparatus between droplets and gases. Thanks to the use of the centrifugal effect, the heat and mass transfer intensity and the quality of gas purification in this apparatus are increased.

Недостатками этого тепломассообменного аппарата и способа его работы являются неразвитая поверхность тепломассообмена и загрязнение этой поверхности при работе на запыленных газах. The disadvantages of this heat and mass transfer apparatus and the method of its operation are the undeveloped heat and mass transfer surface and contamination of this surface when working on dusty gases.

Наиболее близкими к заявленным способу и устройству тепломассообменного аппарата по технологической сущности и достигаемому результату является способ работы и устройство газосепарата (Киселев В.М. Малогабаритные контактно-сепарационные элементы. // Газовая промышленность. 1985. 6. С. 14-15), содержащее корпус, пучок контактно-сепарационных элементов, горизонтальную тарелку для установки этих элементов, сливной бак, змеевик для подогрева жидкости, патрубки подвода и отвода газов, а также отвода жидкой фазы. В способе работы газосепарата газы подают из подводящего патрубка в патрубки завихрителей, где их завихряют тангенциальными или аксиальными завихрителями. Через боковые отверстия в патрубках завихрителей подводят жидкую фазу во вращающиеся потоки из емкости, расположенной над горизонтальной тарелкой. Образовавшуюся газожидкостную двухфазную смесь отводят из завихрителей в цилиндры с диафрагмами, где под действием центробежных сил капли жидкости достигают поверхностей стенок и по ним стекают в емкость над горизонтальной тарелкой. Из этой емкости жидкую фазу направляют в сливной бак по трубам, где она подогревается змеевиком и отводится. Газы из цилиндров завихрителей подают через диафрагмы в отводящий патрубок сепаратора. Благодаря центробежному эффекту производительность этого аппарата превышает производительность борботажной колонны в 5 раз. Closest to the claimed method and device of the heat and mass transfer apparatus according to the technological essence and the achieved result is the method of operation and the device of the gas separator (Kiselev V. M. Small-sized contact separation elements. // Gas industry. 1985. 6. P. 14-15), containing housing, a bunch of contact separation elements, a horizontal plate for installing these elements, a drain tank, a coil for heating the liquid, pipes for supplying and discharging gases, as well as for discharging the liquid phase. In the gas separation method, gases are supplied from the inlet to the swirl tubes, where they are swirled by tangential or axial swirlers. Through the side openings in the nozzles of the swirlers, the liquid phase is introduced into the rotating flows from the container located above the horizontal plate. The resulting gas-liquid two-phase mixture is withdrawn from the swirls into the cylinders with diaphragms, where under the action of centrifugal forces, liquid droplets reach the surface of the walls and flow down into the container above the horizontal plate. From this tank, the liquid phase is sent to the drain tank through pipes, where it is heated by a coil and discharged. Gases from the cylinders of the swirlers are fed through the diaphragm to the outlet pipe of the separator. Due to the centrifugal effect, the productivity of this apparatus exceeds the productivity of the bubble column by 5 times.

Недостатками способа работы и устройства газосепаратора являются отсутствие эффективного охлаждения газов в контактно-сепарационных элементах, неразвитая поверхность тепломассообмена, а также загрязнение и забивание газосепаратора при обработке запыленных газов. The disadvantages of the method of operation and the device of the gas separator are the lack of effective cooling of the gases in the contact separation elements, the undeveloped heat and mass transfer surface, as well as the pollution and clogging of the gas separator when processing dusty gases.

Целью изобретения является повышение интенсивности процессов теплоотдачи и массоотдачи, увеличение площади поверхности тепломассобмена, приходящейся на единицу объема аппарата, снижение его загрязнения при обработке запыленных газов, а также предотвращение замерзания тепломассообменника при низких температурах наружного воздуха. The aim of the invention is to increase the intensity of heat transfer and mass transfer, increasing the surface area of heat and mass transfer per unit volume of the apparatus, reducing its pollution during the processing of dusty gases, and also preventing freezing of the heat and mass exchanger at low outdoor temperatures.

Поставленная цель достигается тем, что в способе работы тепломассообменного аппарата создают вращающиеся цилиндрические газовые потоки между оребренными тепловоспринимающими поверхностями для сепарации фаз под действием центробежных сил и повышения интенсивности тепломассообмена за счет формирования в потоках вихревых структур, направленных от стенок в ядро потока, организуют поступательное или спиральное движение газов вдоль оребренных поверхностей для уменьшения термического сопротивления пограничного слоя, направляют горячий поток или потоки газов вдоль внутренних поверхностей наружных стенок аппарата с целью предотвращения его замерзания при низких температурах наружного воздуха. This goal is achieved by the fact that in the method of operation of the heat and mass transfer apparatus, rotating cylindrical gas flows between finned heat-receiving surfaces are created to separate phases under the action of centrifugal forces and increase the heat and mass transfer intensity due to the formation of vortex structures directed from the walls to the flow core in the flows to organize translational or spiral the movement of gases along the fin surfaces to reduce the thermal resistance of the boundary layer, direct hot d flow or gas flows along the inner surfaces of the outer walls of the device to prevent its freezing at low ambient temperatures.

Поставленная цель достигается тем, что устройство тепломассообменного аппарата оснащено овально-витыми трубками или цилиндрическими с наружным оребрением, позволяющими жидкости свободно стекать с тепломассообменных поверхностей, а газовым потокам двигаться поступательно или вращательно вдоль этих поверхностей, трубными доскам, с установленными в них вертикально трубками, и образующими водяные камеры, перегородками, образующими газовые камеры, и щели для прохода газов вдоль наружных поверхностей трубок и внутренних поверхностей кожуха, патрубками с завихрителями, установленными в трубных досках или перегородках, соплами, расположенными соосно над патрубками завихрителей, а также коллектором для распределения жидкости по соплам во впускном коллекторе. This goal is achieved in that the device of the heat and mass transfer apparatus is equipped with oval-twisted tubes or cylindrical with external fins, allowing liquids to flow freely from the heat and mass transfer surfaces, and gas flows to move translationally or rotationally along these surfaces, tube boards, with tubes installed vertically in them, and forming water chambers, partitions forming gas chambers, and slots for the passage of gases along the outer surfaces of the tubes and the inner surfaces of ear nozzles of swirlers mounted in tube plates or baffles, nozzles arranged coaxially above the swirlers nozzles and liquid distribution manifold for the nozzles in the inlet manifold.

Способ работы тепломассообменного аппарата включает завихрение газов внутри корпуса в патрубках аксиальными или тангенциальными завихрителями, подачу жидкости через боковые отверстия в патрубках, распыливание этой жидкости в вихревых потоках, сепарацию жидкой фазы на выходе из патрубков. При этом капли, образовавшиеся при распыливании и охлаждении газов, отделяют под действием центробежных сил на наружных поверхностях овально-витых или цилиндрических трубок со спирально-поперечным наружным оребрением, внутри которых течет жидкость противотоком. The method of operation of the heat and mass transfer apparatus includes swirling the gases inside the housing in the nozzles with axial or tangential swirls, supplying liquid through the side openings in the nozzles, spraying this liquid in vortex flows, separating the liquid phase at the outlet of the nozzles. In this case, droplets formed during atomization and cooling of gases are separated by centrifugal forces on the outer surfaces of oval-twisted or cylindrical tubes with spiral transverse external fins, inside which fluid flows countercurrently.

Вращающиеся потоки газов между трубками подкручивают при отводе газов нижними завихрителями под действием сил инерции и вязкости. The rotating gas flows between the tubes are twisted during the removal of gases by the lower swirlers under the action of inertia and viscosity.

Капли, образовавшиеся при распыливании и охлаждении газов, отделяют под действием центробежных сил на наружных поверхностях овально-витых или цилиндрических трубок, содержащих спирально-продольные ребра или ребра продольные, поперечно загнутые по радиусу, а также содержащих продольно-радиальные или продольно-тангенциальные ребра. Drops formed during atomization and cooling of gases are separated by centrifugal forces on the outer surfaces of oval-twisted or cylindrical tubes containing spiral-longitudinal ribs or ribs longitudinal, transversely bent along the radius, and also containing longitudinally radial or longitudinally tangential ribs.

Газы направляют из входной газовой камеры в выходную вдоль витков овально-витых труб или по спирали в межреберном пространстве цилиндрических труб со спирально-продольными наружными ребрами, или вдоль наружных поверхностей цилиндрических трубок, содержащих продольно-радиальные или продольно-тангенциальные наружные ребра, или содержащих продольные поперечно-загнутые наружные ребра. Gases are directed from the inlet gas chamber to the outlet along the turns of oval-twisted pipes or in a spiral in the intercostal space of cylindrical pipes with spiral-longitudinal outer ribs, or along the outer surfaces of cylindrical tubes containing longitudinally radial or longitudinally tangential outer ribs, or containing longitudinal cross-curved outer ribs.

Кроме того, газы в межреберном пространстве трубок со спирально-поперечным наружным оребрением перемещают по спирали вращающимися потоками в межтрубном пространстве под действием сил инерции и вязкости. In addition, the gases in the intercostal space of the tubes with a spiral-transverse outer fins are moved in a spiral by rotating flows in the annular space under the action of inertia and viscosity.

Жидкость для распыливания подают в боковые отверстия патрубков верхних завихрителей из выходной водяной камеры. Spray fluid is fed into the side openings of the nozzles of the upper swirlers from the outlet water chamber.

Наклонные и вертикальные поверхности тепломассообменника очищают от осевших твердых частиц стекающей жидкостью по этим поверхностям под действием гравитационных и инерционных сил. Inclined and vertical surfaces of the heat and mass exchanger are cleaned of settled solid particles by flowing liquid along these surfaces under the influence of gravitational and inertial forces.

Жидкость сливают с поверхностей тепломассообмена на нижнюю перегородку или трубную доску с наклонными поверхностями, при этом собирают ее между наружной стенкой кожуха и наклонной трубной доской или тарелкой с бортиком, затем отводят через патрубки. The liquid is drained from the heat and mass transfer surfaces to the lower partition or pipe plate with inclined surfaces, while it is collected between the outer wall of the casing and the inclined pipe board or plate with a side, then removed through the nozzles.

Подогревают наружные стенки аппарата при низких температурах наружного воздуха горячими газами, которые обтекают внутренние поверхности этих стенок, проходя из входной газовой камеры в выходную через щели или патрубки, при этом осуществляют компенсацию температурных деформаций линзовым компенсатором, установленным на кожухе. The outer walls of the apparatus are heated at low outside temperatures with hot gases that flow around the inner surfaces of these walls, passing from the inlet gas chamber to the outlet through slots or nozzles, while compensating for temperature deformations with a lens compensator mounted on the casing.

Завихряют газы во впускном патрубке завихрителем, впрыскивают жидкость в этом патрубке против поступательного движения газов, перемешивают их в смесительной камере и подают в межтрубное пространство, где сепарируют капли жидкости на стенках трубок с поперечно-конусным наружным оребрением под действием центробежных и инерционных сил, сливают жидкость с поверхности поперечно-конусных ребер на поперечные конусные перегородки, собирают ее в этих перегородках и отводят в конденсатосборники, при этом подводят жидкость из входной водяной камеры к трубкам, движут ее внутри них многократным перекрестным током и отводят в выходную водяную камеру. Swirl the gases in the inlet pipe with a swirl, inject liquid in this pipe against the translational movement of gases, mix them in the mixing chamber and feed them into the annulus, where drops of liquid are separated on the walls of the tubes with transverse-conical external fins under the action of centrifugal and inertial forces, and the liquid is drained from the surface of the transverse-conical ribs to the transverse conical partitions, collect it in these partitions and take them to the condensate collectors, while the liquid is supplied from the inlet water to amers to the tubes, move it inside them with multiple cross-currents and take them to the outlet water chamber.

Устройство тепломассообменного аппарата содержит кожух с впускным и выпускным патрубками для подвода и отвода газов, патрубки внутри корпуса с отверстиями для подачи жидкости и подвода газов, завихрители газов аксиальные или тангенциальные, расположенные в этих патрубках для завихрения газовых потоков, поверхности для отделения жидкой фазы от газообразной на выходе вращающихся газовых потоков. При этом оно содержит вверху и внизу аппарата по две трубные доски с установленными в них вверху в нижнем и внизу в верхнем цилиндрическими трубками со спирально-поперечным наружным оребрением, входную и выходную жидкостные камеры, расположенные между кожухом, верхними и нижними трубными досками, и входную и выходную газовые камеры, находящиеся вверху над верхней и внизу над нижней трубными досками, при этом направление навивки спирально-поперечных ребер цилиндрических трубок не совпадает с направлением закрутки завихрителей. The device of the heat and mass transfer apparatus contains a casing with inlet and outlet pipes for supplying and discharging gases, pipes inside the housing with holes for supplying liquid and supplying gases, gas swirls axial or tangential, located in these pipes for swirling gas flows, a surface for separating the liquid phase from the gaseous at the exit of rotating gas flows. Moreover, it contains two tube boards at the top and bottom of the apparatus with installed in them at the top in the lower and lower in the upper cylindrical tubes with spiral-transverse external fins, inlet and outlet liquid chambers located between the casing, the upper and lower tube boards, and the inlet and the outlet gas chambers located above the upper and lower above the lower tube boards, while the direction of winding the spiral-transverse edges of the cylindrical tubes does not coincide with the direction of swirling of the swirls.

Кроме того, оно содержит верхние и нижние патрубки с завихрителями, установленными соосно в верхних и нижних трубных досках соответственно, при этом верхние патрубки имеют боковые отверстия для прохода жидкости из верхней жидкостной камеры в завихрители и ее распыливания в газовом потоке. In addition, it contains upper and lower nozzles with swirls mounted coaxially in the upper and lower tube plates, respectively, while the upper nozzles have side openings for the passage of fluid from the upper fluid chamber into the swirls and its atomization in a gas stream.

Патрубки установлены по периметру в верхних и нижних трубных досках для прохода горячих газов из входной газовой камеры в выходную вдоль внутренних поверхностей наружных стенок, а также линзовый компенсатор, расположенный на кожухе для компенсации температурных деформаций. The nozzles are installed around the perimeter in the upper and lower tube boards for the passage of hot gases from the inlet gas chamber to the outlet along the inner surfaces of the outer walls, as well as a lens compensator located on the casing to compensate for temperature deformations.

Устройство также содержит внутри кожуха овально-витые трубки, установленные вертикально в верхней и нижней трубных досках, поперечные перегородки, верхнюю и нижнюю, образующие совместно с трубными досками и корпусом входную и выходную газовые камеры, верхние и нижние патрубки с аксиальными или тангенциальными завихрителями, расположенные во входной и выходной газовых камерах на верхней и нижней перегородках соответственно, при этом входящие и выходящие жидкостные камеры находятся под нижней и над верхней трубными досками, сопла, установленные соосно над верхними патрубками, соединены трубопроводами с выходной водяной камерой, а направление навивки овально-витых трубок не совпадает с направлением закрутки завихрителей. The device also contains inside the casing oval-twisted tubes installed vertically in the upper and lower tube plates, transverse partitions, upper and lower tubes, which together with the tube plates and the casing form gas inlet and outlet chambers, upper and lower tubes with axial or tangential swirls, located in the inlet and outlet gas chambers on the upper and lower partitions, respectively, while the inlet and outlet liquid chambers are under the lower and above the upper tube plates, nozzles are installed coaxially sealed above the upper nozzles, they are connected by pipelines to the outlet water chamber, and the direction of winding the oval-twisted tubes does not coincide with the direction of swirling of the swirlers.

Устройство также содержит внутри кожуха цилиндрические трубки со спирально-продольными ребрами, направление навивки которых не совпадает с направлением закрутки завихрителей. The device also contains inside the casing cylindrical tubes with spiral-longitudinal ribs, the direction of winding of which does not coincide with the direction of twist of the swirls.

Устройство также содержит внутри кожуха цилиндрические трубки с продольно-радиальными или продольно-тангенциальными наружными ребрами, направления расположения которых не совпадают с направлением закрутки завихрителей. The device also contains inside the casing cylindrical tubes with longitudinally radial or longitudinally tangential outer ribs, the directions of which do not coincide with the direction of twist of the swirls.

Устройство также содержит внутри кожуха цилиндрические трубки с продольными поперечно-загнутыми по радиусу наружными ребрами, при этом направление расположения загнутых ребер не совпадает с направлением закрутки завихрителей. The device also contains inside the casing cylindrical tubes with longitudinal outer ribs transversely curved radially, while the direction of arrangement of the curved ribs does not coincide with the swirl direction of the swirls.

Верхняя и нижняя перегородки имеют щели между трубками для движения газов из входной газовой камеры в выходную вдоль поверхностей тепломассообмена, а также верхняя и нижняя перегородки имеют щели между наружными стенками аппарата для прохода горячих газов из входной газовой камеры в выходную вдоль внутренних поверхностей этих стенок, а кожух содержит линзовый компенсатор для компенсации температурных деформаций. The upper and lower partitions have gaps between the tubes for the movement of gases from the inlet gas chamber to the outlet along the heat and mass transfer surfaces, and the upper and lower partitions have gaps between the outer walls of the apparatus for the passage of hot gases from the inlet gas chamber to the outlet along the inner surfaces of these walls, and the casing contains a lens compensator to compensate for temperature deformations.

Внизу верхняя трубная доска имеет форму конуса с вершиной, направленной вверх для сбора жидкости между стенками кожуха и этой трубной доской. At the bottom, the upper tube plate has the shape of a cone with an apex pointing up to collect fluid between the walls of the casing and this tube plate.

Устройство также содержит под нижней поперечной перегородкой тарелку с бортиком для сбора жидкости, а также имеет конусную форму нижней поперечной перегородки с вершиной, направленной вверх для слива по ее стенкам конденсата в эту тарелку. The device also contains a plate with a side for collecting liquid under the lower transverse partition, and also has a conical shape of the lower transverse partition with a vertex pointing upwards to drain condensate into its plate along its walls.

Кроме того, устройство содержит верхние и нижние патрубки с ленточными завихрителями и впускной патрубок с установленными внутри него осевым или ленточным завихрителем газов и соплами для распыливания жидкости против движения потока, коллектор для подачи жидкости в эти сопла, смеситель для перемешивания газов и капель, цилиндрические трубки с поперечно-конусными наружными ребрами, направленными вершинами вверх и установленными в верхней и нижней трубных досках, крышки верхние и нижние с перегородками для движения жидкости многократным перекрестным током, крышку правую для отвода газов через патрубок, поперечные конусные перегородки внизу корпуса, направленные вершинами вниз для сбора жидкости в конденсатосборниках и отвода ее через патрубки. In addition, the device includes upper and lower nozzles with tape swirlers and an inlet pipe with an axial or tape swirl of gases installed inside it and nozzles for spraying the liquid against flow, a manifold for supplying liquid to these nozzles, a mixer for mixing gases and drops, cylindrical tubes with transverse-conical external ribs directed upwards and installed in the upper and lower tube plates, the upper and lower covers with partitions for fluid movement repeatedly m cross-flow, right cover for discharging gas through the pipe, the bottom transverse partition cone body downward pointing liquid collecting in the condensate and discharging it through nozzles.

На фиг. 1, 3 и 4 показан тепломассообменный аппарат, в котором реализуются варианты устройства и способа его работы с овально-витыми трубками и цилиндрическими со спирально-поперечными, спирально-продольными, с поперечно-конусными, продольно-радиальными, продольно-тангенциальными и продольными, поперечно загнутыми по радиусу наружными ребрами. На фиг.1 представлены конструкции овально-витых труб и цилиндрических с наружными ребрами, применяемыми в тепломассообменнике. In FIG. 1, 3 and 4 show a heat and mass transfer apparatus in which variants of the device and method of its operation with oval-twisted tubes and cylindrical with spiral-transverse, spiral-longitudinal, with transverse-conical, longitudinal-radial, longitudinal-tangential and longitudinal, transverse, are implemented outer ribs bent in radius. Figure 1 presents the construction of oval-twisted pipes and cylindrical with external ribs used in the heat and mass exchanger.

Устройство тепломассообменного аппарата содержит кожух верхний 1 (фиг. 1), средний 2 и нижний 3. Аппарат закрыт крышками верхней 4 и нижней 5. В верхней и нижней частях аппарата расположены по две трубные доски. В верхней части трубная доска 6 находится между верхним кожухом 1 и крышкой 4, а трубная доска 7 - между кожухами верхним 1 и средним 2. В нижней части конусная трубная доска 8 расположена между кожухами средним 2 и нижним 3, а трубная доска 9 - между нижним кожухом 3 и крышкой 5. Цилиндрические трубки 10 со спирально-поперечным наружным оребрением (фиг.2, а) установлены в трубных досках 7 и 8 (фиг. 1). Для завихрения газов и их прохождения через межтрубное пространство аппарата в трубных досках 6 и 7 вверху аппарата и в трубных досках 8 и 9 внизу аппарата установлены патрубки 11 и 12 с завихрителями 13 и 14 аксиальными или тангенциальными или ленточными. В патрубках 11 имеются боковые отверстия 15 для прохождения жидкости в завихрители и ее распыливания в газовом потоке. Патрубки 16 и 17 расположены по периметру трубных досок и служат для прохождения горячих газов вдоль внутренних поверхностей наружных стенок аппарата. Линзовый компенсатор 18 установлен на среднем кожухе 2 и необходим для компенсации температурных деформаций. Патрубки 19 и 20 служат для подвода жидкости и газов во входные жидкостную 21 и газовую 22 камеры, а патрубки 23 и 24 необходимы для отвода жидкости и газов из выходных жидкостной 25 и газовой 26 камер. Патрубки 27 установлены для отвода конденсата, который собирается между средним кожухом 2 и конусной трубной доской 8. The device of the heat and mass transfer apparatus comprises a casing upper 1 (Fig. 1), middle 2 and lower 3. The apparatus is closed by covers of the upper 4 and lower 5. Two tube boards are located in the upper and lower parts of the apparatus. In the upper part, the tube 6 is located between the upper casing 1 and the cover 4, and the tube 7 is between the upper 1 and middle 2 casings. In the lower part, the conical tube 8 is located between the middle 2 and lower 3 casings, and the tube 9 is between the lower casing 3 and the cover 5. Cylindrical tubes 10 with a spiral-transverse outer fins (Fig.2, a) are installed in the tube boards 7 and 8 (Fig. 1). To swirl the gases and pass through the annulus of the apparatus in the tube plates 6 and 7 at the top of the apparatus and in the tube plates 8 and 9 at the bottom of the apparatus, nozzles 11 and 12 with swirls 13 and 14 are axial or tangential or tape. In the nozzles 11 there are side holes 15 for the passage of fluid into the swirls and its atomization in the gas stream. The nozzles 16 and 17 are located around the perimeter of the tube plates and serve for the passage of hot gases along the inner surfaces of the outer walls of the apparatus. The lens compensator 18 is mounted on the middle casing 2 and is necessary to compensate for temperature deformations. The nozzles 19 and 20 are used to supply liquid and gases to the inlet liquid 21 and gas 22 chambers, and the nozzles 23 and 24 are necessary for the removal of liquid and gases from the outlet liquid 25 and gas 26 chambers. The nozzles 27 are installed to drain condensate, which is collected between the middle casing 2 and the conical tube plate 8.

На фиг.3 показано устройство тепломассообменного аппарата, в котором тепловоспринимающими поверхностями являются овально-витые трубки и цилиндрические с различной конфигурацией ребер. Этот аппарат содержит кожух 28 (фиг. 3), который имеет линзовый компенсатор температурных деформаций 18. Этот аппарат закрыт крышками верхней 4 и нижней 5. Верхняя 29 и нижняя 30 трубные доски установлены между кожухом 28, верхней 4 и нижней 5 крышками соответственно. Входная жидкостная камера 31 образована нижними трубной доской 30 и крышкой 5, а выходная жидкостная камера - верхними трубной доской 29 и крышкой 4. Входная газовая камера 33 расположена между верхними трубной доской 29 и поперечной перегородкой 34, а нижняя газовая камера 35 - между нижними трубной доской 30 и конической перегородкой 36. Трубки 37 установлены в верхней 29 и нижней 30 трубных досках. Конфигурация этих трубок изображена на фиг.2, б, в, г, д и е. Здесь б - овально-витая трубка, в - цилиндрическая с продольно-радиальными ребрами, г - цилиндрическая с продольно-тангенциальными ребрами, д - цилиндрическая с продольными поперечно-загнутыми по радиусу ребрами и е - цилиндрическая со спирально-продольными ребрами. Трубки 37 (фиг. 3) расположены относительно верхней поперечной 34 и нижней конической 36 перегородок с зазорами 38 и 39 для прохода газов вдоль наружных поверхностей стенок этих трубок. Верхняя поперечная 34 и нижняя коническая 36 перегородки установлены также с зазорами 40 и 41 относительно кожуха 28 для прохождения горячих газов вдоль внутренних поверхностей наружных стенок аппарата. На верхней поперечной 34 и нижней конусной 36 перегородках со стороны газовых камер расположены патрубки 11 и 12 между трубками 37, в которые установлены завихрители 13 и 14 аксиальные, или тангенциальные, или ленточные для организации вихревого движения газов между поверхностями тепломассообменника. Распылители 42 служат для распыливания жидкости в патрубках 11, а трубопроводы 43 - для подвода этой жидкости к ним из выходной жидкостной камеры 32 через верхнюю трубную доску 29. Внизу аппарата под конусной перегородкой размещена тарелка 44 с бортиком для сбора конденсата и слива его через патрубки 27. Для подвода газов и жидкости служат патрубки 23 и 24, а для их отвода - патрубки 19 и 20 соответственно. Figure 3 shows the device of a heat and mass transfer apparatus, in which heat-absorbing surfaces are oval-twisted tubes and cylindrical with different configurations of ribs. This apparatus contains a casing 28 (Fig. 3), which has a lens compensator for thermal deformations 18. This apparatus is closed by covers of the upper 4 and lower 5. The upper 29 and lower 30 tube boards are installed between the casing 28, upper 4 and lower 5 covers, respectively. The inlet fluid chamber 31 is formed by the lower tube plate 30 and the cover 5, and the outlet fluid chamber is formed by the upper tube plate 29 and the cover 4. The inlet gas chamber 33 is located between the upper tube plate 29 and the transverse partition 34, and the lower gas chamber 35 is between the lower tube plate the board 30 and the conical partition 36. The tubes 37 are installed in the upper 29 and lower 30 tube boards. The configuration of these tubes is shown in Fig. 2, b, c, d, e and e. Here b is an oval-twisted tube, c is cylindrical with longitudinally radial ribs, d is cylindrical with longitudinally tangential ribs, e is cylindrical with longitudinal ribs transversally bent over the radius and e is cylindrical with spiral-longitudinal ribs. The tubes 37 (Fig. 3) are located relative to the upper transverse 34 and lower conical 36 partitions with gaps 38 and 39 for the passage of gases along the outer surfaces of the walls of these tubes. The upper transverse 34 and lower conical 36 partitions are also installed with gaps 40 and 41 relative to the casing 28 for the passage of hot gases along the inner surfaces of the outer walls of the apparatus. On the upper transverse 34 and lower conical 36 partitions from the side of the gas chambers, there are nozzles 11 and 12 between the tubes 37, in which axial, tangential, or tape swirls 13 and 14 are installed to organize the vortex movement of gases between the surfaces of the heat and mass exchanger. Sprayers 42 are used to spray liquid in the nozzles 11, and pipelines 43 - for supplying this liquid to them from the output fluid chamber 32 through the upper tube plate 29. At the bottom of the apparatus under the conical partition there is a plate 44 with a side for collecting condensate and draining it through the nozzles 27 . For the supply of gases and liquids are pipes 23 and 24, and for their removal - pipes 19 and 20, respectively.

На фиг.4 представлено устройство тепломассообменного аппарата, в котором установлены трубки с поперечными ребрами, имеющими форму усеченного конуса. Этот аппарат состоит из корпуса 45, на котором установлены кожух 46, а также верхняя 47 и нижняя 48 трубные доски. Верхняя трубная доска 47 закрыта крышкой 49, которая разделена на две части перегородкой 50, а нижняя трубная доска соединена с крышкой 51. Эти крышки делятся перегородками на количество отдельных частей в зависимости от кратности перекрестного тока. Кожух 46 закрыт левой боковой крышкой 52, к патрубку которого подсоединен патрубок 53 завихрителя 54. В трубных досках 47 и 48 установлены вертикально трубки 55 с поперечно-конусным наружным оребрением (фиг.2, ж). Межтрубное пространство закрыто правой боковой крышкой 56 (фиг.4) с патрубком 57, отводящим газы. В подводящем газы патрубке 53 расположены завихритель 54, сопла 58 и коллектор 59 для распределения жидкости по этим соплам. В нижней части аппарата установлены поперечные конусные перегородки 60 для сбора конденсата в конденсатосборниках 61. Патрубки 62 необходимы для отвода конденсата из этих конденсатосборников. Подводящая 63 и отводящая 64 жидкостные камеры расположены в крышке 49 с перегородкой 50. Они служат для подвода и отвода жидкости через патрубки 65 и 66 соответственно. Жидкостная камера 67, образованная между трубной доской 48 и крышкой 51, предназначена для изменения направления движения теплоносителя. Смесительная камера 68, расположенная между кожухом 46, крышкой 52 и первым рядом трубок 55, и отводящая газовая камера 69, находящаяся между крышкой 56 и последним рядом трубок 55, служат для смесеобразования и отвода газов соответственно. Figure 4 presents the device of the heat and mass transfer apparatus, in which tubes with transverse ribs having the shape of a truncated cone are installed. This apparatus consists of a housing 45 on which a casing 46 is installed, as well as an upper 47 and a lower 48 tube board. The upper tube plate 47 is closed by a lid 49, which is divided into two parts by a partition 50, and the lower tube plate is connected to the lid 51. These covers are divided by partitions by the number of individual parts depending on the ratio of the cross current. The casing 46 is closed by the left side cover 52, to the pipe of which a pipe 53 of the swirl 54 is connected. In the pipe boards 47 and 48, tubes 55 with a transverse-conical external finning are installed vertically (FIG. 2, g). The annular space is closed by the right side cover 56 (Fig. 4) with a pipe 57 that exhausts gases. In the gas supply pipe 53, a swirl 54, nozzles 58, and a collector 59 are arranged to distribute fluid to these nozzles. In the lower part of the apparatus there are transverse conical baffles 60 for collecting condensate in the condensate collectors 61. Pipes 62 are necessary for the removal of condensate from these condensate collectors. Inlet 63 and outlet 64 liquid chambers are located in the cover 49 with a partition 50. They serve for supplying and discharging liquid through the nozzles 65 and 66, respectively. A fluid chamber 67 formed between the tube plate 48 and the cover 51 is designed to change the direction of movement of the coolant. The mixing chamber 68, located between the casing 46, the cover 52 and the first row of tubes 55, and the exhaust gas chamber 69, located between the lid 56 and the last row of tubes 55, serve for mixture formation and exhaust gases, respectively.

Способ работы тепломассообменного аппарата с цилиндрическими трубками, имеющими спирально-поперечное оребрение (фиг.2, а), осуществляют следующим образом. Жидкость по патрубкам 19 (фиг.1) подают во входную жидкостную камеру 21, где ее распределяют по трубкам 10, затем она движется внутри них противотоком, воспринимая теплоту теплопередачей через стенки от газов, выходит из этих трубок в жидкостную камеру 25 и отводится по патрубкам 23. Газы по патрубку 20 направляют во входную газовую камеру 22, где они распределяются по патрубкам 11, завихряются завихрителями 13 и образуют вращающиеся цилиндрические потоки. В этих потоках распыливают жидкость, которая поступает из выходной жидкостной камеры 25 через боковые отверстия 15 в патрубках 11. Образовавшиеся двухфазные вращающиеся потоки поступают в межтрубное пространство тепломассообменного аппарата. По мере движения этих потоков вниз вдоль поверхностей тепломассообмена их скорость движения падает, поэтому вращающиеся газы подкручивают снизу завихрителями 14 при их отводе через патрубки 12 в выходную газовую камеру 26. В межтрубном пространстве благодаря действию сил инерции и вязкости происходит взаимодействие вихревых потоков с газами в межреберном пространстве. В результате этого взаимодействия возникает спиральное движение газов относительно оси трубок и поступательное вдоль поверхностей ребер. Взаимодействие вихревых потоков со стенками трубок в межреберном пространстве благоприятно сказывается на увеличении турбулентности газов и их переносе в потоках с периферии в ядро, что значительно повышает интенсивность тепломассообмена. Под действием центробежных сил капли оседают и скапливаются на поверхностях спиральных ребер, поглощая окислы азота, серы и углерода, затем стекают по ним под действием сил гравитации и инерционных сил потоков, очищая поверхности тепломассообмена от осевших твердых частиц. Движение спиральных газовых потоков относительно оси трубок способствует не только очищению поверхностей тепломассообмена, но и уменьшению сопротивления теплопередаче. Жидкость, стекающую с поверхностей ребер на трубную доску 8, накапливают на периферии между этой трубной доской и кожухом и сливают через патрубки 27. При низких температурах наружного воздуха горячие газы подводят из входной газовой камеры 22 по патрубкам 16 к внутренним поверхностям кожуха 2, обогревают его и затем отводят их через патрубки 17 в выходную газовую камеру 26, при этом компенсируют температурные деформации линзовым компенсатором. The method of operation of the heat and mass transfer apparatus with cylindrical tubes having a spiral-transverse finning (Fig. 2, a) is as follows. The liquid through the nozzles 19 (Fig. 1) is supplied to the inlet liquid chamber 21, where it is distributed through the tubes 10, then it moves countercurrently inside them, perceiving heat through the walls through gases, leaves the tubes into the liquid chamber 25 and is discharged through the nozzles 23. Gases along the pipe 20 are sent to the inlet gas chamber 22, where they are distributed among the pipes 11, swirl by swirlers 13 and form rotating cylindrical flows. In these streams, liquid is sprayed, which enters from the outlet liquid chamber 25 through the side openings 15 in the nozzles 11. The resulting two-phase rotating flows enter the annulus of the heat and mass transfer apparatus. As these flows move downward along the heat and mass transfer surfaces, their speed decreases, therefore, the rotating gases are swirled from below by swirlers 14 when they are removed through nozzles 12 into the outlet gas chamber 26. In the annulus due to the action of inertia and viscosity, vortex flows interact with gases in the intercostal space space. As a result of this interaction, a spiral motion of gases relative to the axis of the tubes and translational along the surfaces of the ribs occurs. The interaction of vortex flows with the walls of the tubes in the intercostal space favorably affects the increase in gas turbulence and their transfer in flows from the periphery to the core, which significantly increases the intensity of heat and mass transfer. Under the action of centrifugal forces, droplets settle and accumulate on the surfaces of spiral ribs, absorbing oxides of nitrogen, sulfur and carbon, then flow down them under the influence of gravitational forces and inertial forces of flows, clearing heat and mass transfer surfaces from settled solid particles. The movement of spiral gas flows relative to the axis of the tubes contributes not only to the cleaning of heat and mass transfer surfaces, but also to a decrease in heat transfer resistance. The liquid flowing from the surfaces of the ribs to the tube plate 8 is accumulated at the periphery between this tube plate and the casing and drained through the nozzles 27. At low outside temperatures, hot gases are supplied from the inlet gas chamber 22 through the nozzles 16 to the inner surfaces of the casing 2, they are heated and then they are led through the nozzles 17 into the outlet gas chamber 26, while compensating for temperature deformations with a lens compensator.

Способ работы тепломассообменного аппарата с овально-витыми трубками (фиг. 2, б) и цилиндрическими с наружным оребрением (фиг.2, в, г, д и е) осуществляют следующим образом. Жидкость по патрубку 24 (фиг.3) подводят во входную жидкостную камеру 31, там ее равномерно распределяют по трубкам 37, затем она движется внутри них противотоком и нагревается газами, выходит из этих трубок в жидкостную камеру 32 и отводится по патрубку 20. Газы по патрубкам 23 направляют во входную газовую камеру 33, в которой их распределяют по патрубкам 11, где они завихряются завихрителями 13 и образуют вращающиеся цилиндрические потоки. В этих потоках распыливают жидкость распылителями 42, которую подают по трубопроводам 43 из выходящей жидкостной камеры 32. Образовавшиеся двухфазные вращающиеся потоки поступают в межтрубное пространство тепломассообменного аппарата. В этом пространстве происходит взаимодействие вихревых потоков со стенками развитых тепловоспринимающих поверхностей, в результате увеличивается турбулентность газов и их перенос с периферии в ядро вращающихся потоков, что значительно повышает интенсивность тепломассообмена. Кроме этого, благодаря действию центробежных сил происходит сепарация жидкости на стенках трубок 37, которая стекает по ним вниз на наклонные поверхности перегородки 36. Далее по стенкам этой перегородки жидкость направляют к наружным стенкам аппарата, где она через зазор 41 и по стенкам кожуха 28 сливается в тарелку 44, откуда ее отводят по патрубкам 27. Для повышения интенсивности тепломассообмена на поверхностях трубок газы из входной газовой камеры 33 подают через верхние щели 38 между трубками 37 и верхней перегородкой 34, которые дальше, двигаясь, обтекают равномерно поверхности тепломассообмена и затем выходят через нижние щели 39 в выходную газовую камеру 35. При установке цилиндрических трубок с продольными ребрами (фиг.2, в, г и д) газы движутся вдоль поверхностей тепломассообмена прямолинейно, при этом сдувают жидкую пленку с поверхности стенок вниз на стенки нижней конусной поперечной перегородки 36 и тем самым уменьшают сопротивление теплопередачи поверхностей теплообменника. Если аппарат комплектуют витыми овальными трубками (фиг.2, б) или цилиндрическими со спирально-продольными наружными ребрами (фиг.2, е), то газы, двигаясь вдоль стенок, завихряются, их скорость повышается, а интенсивность тепломассообмена еще больше увеличивается. Гидравлическое сопротивление движению газов уменьшают установкой цилиндрических трубок с тангенциальными (фиг.2, г) и поперечно-загнутыми по радиусу (фиг.2, д) ребрами. В процессе работы аппарата поверхности тепломассообменника очищаются благодаря смыванию жидкостью и сдуванию газами твердых осевших частиц с вертикальных и наклонных поверхностей трубок. Очищение газов от окислов азота, серы и углерода происходит в результате их абсорбции жидкостью при интенсивном вихревом движении. Для предотвращения замерзания аппарата при низких температурах наружного воздуха кожух 28 подогревают горячими газами, которые подают из входной газовой камеры 33 в щель 40 между кожухом 28 и поперечной перегородкой 34, затем направляют эти газы из этой щели вдоль внутренних поверхностей наружных стенок аппарата и обогревают их, после чего их отводят в выходную газовую камеру 35 через щель 41, при этом компенсируют температурные деформации линзовым компенсатором. The method of operation of the heat and mass transfer apparatus with oval-twisted tubes (Fig. 2, b) and cylindrical with external finning (Fig. 2, c, d, e and e) is as follows. The liquid through the pipe 24 (Fig. 3) is fed into the inlet liquid chamber 31, where it is evenly distributed through the tubes 37, then it moves countercurrently inside them and is heated by gases, leaves these tubes into the liquid chamber 32 and is discharged through the pipe 20. Gases through the nozzles 23 are directed into the inlet gas chamber 33, in which they are distributed among the nozzles 11, where they are swirled by swirlers 13 and form rotating cylindrical flows. In these streams, liquid is sprayed with atomizers 42, which is supplied through pipelines 43 from the outlet liquid chamber 32. The resulting two-phase rotating flows enter the annulus of the heat and mass transfer apparatus. In this space, vortex flows interact with the walls of developed heat-absorbing surfaces, as a result, gas turbulence and their transfer from the periphery to the core of rotating flows increase, which significantly increases the heat and mass transfer rate. In addition, due to the action of centrifugal forces, liquid is separated on the walls of the tubes 37, which flows down them onto the inclined surfaces of the partition 36. Further along the walls of this partition, the liquid is directed to the outer walls of the apparatus, where it flows into the walls 41 and along the walls of the casing 28 a plate 44, from where it is diverted through the nozzles 27. To increase the intensity of heat and mass transfer on the surfaces of the tubes, gases from the inlet gas chamber 33 are fed through the upper slots 38 between the tubes 37 and the upper partition 34, which further move Ie, they flow evenly around the heat and mass transfer surfaces and then exit through the lower slots 39 into the gas outlet chamber 35. When installing cylindrical tubes with longitudinal ribs (Fig. 2, c, d and e), the gases move along the heat and mass transfer surfaces in a straight line, while blowing the liquid film off the surface of the walls down onto the walls of the lower conical transverse partition 36 and thereby reduce the heat transfer resistance of the surfaces of the heat exchanger. If the apparatus is equipped with twisted oval tubes (FIG. 2, b) or cylindrical with spiral-longitudinal outer ribs (FIG. 2, f), then the gases moving along the walls swirl, their speed increases, and the heat and mass transfer rate increases even more. Hydraulic resistance to the movement of gases is reduced by installing cylindrical tubes with tangential (figure 2, g) and transversely bent along the radius (figure 2, d) ribs. During the operation of the apparatus, the surfaces of the heat and mass exchanger are cleaned by flushing with liquid and blowing off gases of solid settled particles from the vertical and inclined surfaces of the tubes. The purification of gases from oxides of nitrogen, sulfur and carbon occurs as a result of their absorption by a liquid during intense vortex motion. To prevent freezing of the apparatus at low outdoor temperatures, the casing 28 is heated with hot gases that are supplied from the inlet gas chamber 33 to the slot 40 between the casing 28 and the transverse partition 34, then these gases are directed from this gap along the inner surfaces of the outer walls of the apparatus and heat them, after which they are taken to the outlet gas chamber 35 through the gap 41, while compensating for temperature deformations with a lens compensator.

Способ работы тепломассообменного аппарата с трубками, имеющими поперечно-конусное оребрение (фиг. 2, ж), осуществляют следующим образом. Жидкость по патрубку 65 (фиг.4) подают во входную жидкостную камеру 63, где она распределяется по трубкам 55, движется внутри них многократным (на фиг.4 двухкратным) перекрестным током и выходит в жидкостную камеру 64, откуда отводится по патрубку 66. Газы в аппарат подводят по патрубку 53, где они завихряются завихрителями 54 и выходят в смесительную камеру 68. Жидкость для распыливания подают в патрубок 53 через сопла 58 против движения газов для лучшего распыливания. Распределяют эту жидкость между соплами 58 коллектором 59. В смесительной камере 68 происходит перемешивание капель жидкости с газами во вращающемся потоке и эффективное их охлаждение. После смесеобразования двухфазную смесь направляют между ребрами в межтрубное пространство аппарата. При обтекании газами конусных ребер возникает центробежный эффект, благодаря действию которого и сил инерции происходит сепарация капель на поверхности тепломассообмена. Кроме этого, возникают вихревые движения газов за трубками и повышается турбулентность газов, что благоприятно сказывается на увеличении интенсивности тепломассообмена. Попавшие на поверхности ребер капли стекают вниз по наклонным поверхностям под действием гравитационных и инерционных сил, очищая поверхности тепломассообменника от осевших твердых частиц. Стекающую жидкость с осевшими твердыми частицами и абсорбированными окислами азота, серы и углерода собирают поперечными конусными перегородками 60 в конденсатосборниках 61 и отводят по патрубкам 62. Очищенные и охлажденные газы выходят из межтрубного пространства в выходную газовую камеру 69, а из нее отводят их через патрубок 57. Угол наклона ребер к оси трубок определяется в зависимости от запыленности газов, содержания в них жидкой фазы, требуемой интенсивности тепломассообмена и скорости движения двухфазной смеси относительно поверхностей тепломассообмена. The method of operation of the heat and mass transfer apparatus with tubes having transverse-conical fins (Fig. 2, g) is as follows. The fluid through the pipe 65 (Fig. 4) is supplied to the inlet liquid chamber 63, where it is distributed through the tubes 55, moves inside them with a multiple (two-fold) cross-current, and exits into the liquid chamber 64, from where it is discharged through the pipe 66. Gases the nozzle 53 is brought into the apparatus, where they are swirled by the swirlers 54 and exit into the mixing chamber 68. The spray liquid is supplied to the nozzle 53 through nozzles 58 against the movement of gases for better atomization. This liquid is distributed between the nozzles 58 by the collector 59. In the mixing chamber 68, droplets of the liquid are mixed with gases in a rotating stream and their cooling is effective. After mixture formation, the two-phase mixture is sent between the ribs into the annulus of the apparatus. When gases flow around conical ribs, a centrifugal effect arises, due to the action of which and inertia forces, droplets are separated on the heat and mass transfer surface. In addition, vortex movements of gases behind the tubes occur and gas turbulence increases, which favorably affects the increase in the intensity of heat and mass transfer. Drops falling on the surface of the ribs flow downward along inclined surfaces under the action of gravitational and inertial forces, cleaning the surfaces of the heat and mass exchanger of settled solid particles. The draining liquid with settled solid particles and absorbed oxides of nitrogen, sulfur and carbon is collected by transverse conical baffles 60 in the condensate collectors 61 and discharged through nozzles 62. The purified and cooled gases exit the annular space into the gas outlet chamber 69 and are discharged through the nozzle 57 The angle of inclination of the ribs to the axis of the tubes is determined depending on the dustiness of the gases, the content of the liquid phase in them, the required intensity of heat and mass transfer and the speed of movement of the two-phase mixture relative to the surface stey heat and mass transfer.

Преимущества разработанных способа работы и устройства тепломассообменного аппарата по сравнению с аналогом и прототипом заключается в следующем: увеличивается интенсивность тепломассообмена благодаря применению овально-витых трубок и цилиндрических с наружным оребрением, созданию вихревых потоков между этими трубками и спиральных вихревых движений между ребрами вдоль поверхностей тепломассообмена, а также сепарацией жидкой фазы от газовой на стенках трубок под действием центробежных сил; уменьшается загрязнение аппарата в результате применения вертикальных и наклонных реберных поверхностей, по которым осевшие твердые частицы смываются жидкостью под действием гравитационных и инерционных сил; предотвращается замерзание аппарата при низких температурах наружного воздуха в результате обогрева внутренних поверхностей наружных стенок горячими газами. The advantages of the developed method of operation and device of the heat and mass transfer apparatus compared to the analogue and prototype are as follows: the intensity of heat and mass transfer increases due to the use of oval-twisted tubes and cylindrical with external fins, the creation of vortex flows between these tubes and spiral vortex movements between the ribs along the surfaces of heat and mass transfer, and also the separation of the liquid phase from the gas on the walls of the tubes under the action of centrifugal forces; contamination of the apparatus is reduced as a result of the use of vertical and inclined rib surfaces, along which settled solid particles are washed off by liquid under the action of gravitational and inertial forces; the apparatus is prevented from freezing at low outside temperatures as a result of heating of the inner surfaces of the outer walls with hot gases.

Claims

1. The method of operation of the heat and mass transfer apparatus, including the swirling of gases inside the housing in the nozzles by axial or tangential swirls, the supply of fluid through the side openings in the nozzles, the spraying of this fluid in vortex flows, the separation of the liquid phase at the outlet of the nozzles, characterized in that the droplets formed during spraying and cooling gases, separated by centrifugal forces on the outer surfaces of oval-twisted or cylindrical tubes with a spiral-transverse external fins, inside of which liquid flows in countercurrent flow.

2. The method according to p. 1, characterized in that the rotating gas flows between the tubes are twisted during the removal of gases by lower swirls under the action of inertia and viscosity.

3. The method according to p. 1, characterized in that the droplets formed by spraying and cooling the gases are separated by centrifugal forces on the outer surfaces of the cylindrical tubes containing spiral-longitudinal ribs or ribs longitudinal, transversely curved in radius.

4. The method according to PP. 1 and 3, characterized in that the droplets formed by spraying and cooling the gases are separated from the gases by centrifugal forces on the outer surfaces of the tubes containing longitudinally radial or longitudinally tangential ribs.

5. The method according to PP. 1-4, characterized in that the gases are directed from the inlet gas chamber to the outlet along the turns of oval-twisted pipes or in a spiral in the intercostal space of cylindrical pipes with spiral-longitudinal outer ribs.

6. The method according to p. 5, characterized in that the gases are directed from the inlet gas chamber to the outlet along the outer surfaces of the cylindrical tubes containing longitudinally radial or longitudinally tangential outer ribs.

7. The method according to PP. 5 and 6, characterized in that the gases are directed from the inlet gas chamber to the outlet along the outer surfaces of the cylindrical tubes containing longitudinal transversely bent outer ribs.

8. The method according to PP. 1-7, characterized in that the gases in the intercostal space of the tubes with a spiral-transverse outer fins are moved in a spiral by rotating flows in the annular space under the action of inertia and viscosity.

9. The method according to p. 1, characterized in that the spray liquid is fed into the side holes of the nozzles of the upper swirlers from the outlet water chamber.

10. The method according to p. 9, characterized in that the spray liquid is supplied to the nozzles above the nozzles through pipelines from the outlet water chamber.

11. The method according to PP. 1-10, characterized in that the inclined and vertical surfaces of the heat and mass exchanger are cleaned of settled particles by flowing liquid on these surfaces under the action of gravitational and inertial forces.

12. The method according to PP. 1-11, characterized in that the liquid is drained from the surfaces of heat and mass transfer to the lower partition or pipe plate with inclined surfaces, while collecting it between the outer wall of the casing and the inclined pipe board or plate with a side, then divert through the nozzles.

13. The method according to PP. 1-12, characterized in that the outer walls of the apparatus are heated at low outdoor temperatures with hot gases that flow around the inner surfaces of these walls, passing from the inlet gas chamber to the outlet through slots or nozzles, while compensating for temperature deformations with a lens compensator mounted on casing.

14. The method according to p. 1, characterized in that the gases are swirled in the inlet by a swirler, injected liquid in this nozzle against the translational movement of gases, mix them in the mixing chamber and fed into the annulus, where drops of liquid are separated on the walls of the tubes with transverse conical external fins under the action of centrifugal and inertial forces, drain the liquid from the surface of the transverse-conical ribs to the transverse conical partitions, collect it in these partitions and take it to the condensate collectors, while the liquid is brought from the inlet water chamber to the tubes, it is moved inside them by a multiple cross-current, and taken to the outlet water chamber.

15. The device of the heat and mass transfer apparatus, comprising a casing with inlet and outlet nozzles for supplying and discharging gases, nozzles inside the housing with holes for supplying liquid and supplying gases, gas swirls axial or tangential, located in these nozzles for swirling gas flows, a surface for separating liquid phase from the gaseous at the outlet of the rotating gas flows, characterized in that it contains at the top and bottom of the apparatus two tube boards with installed in them at the top in the bottom and bottom in the upper cylinder tubes with spiral transverse outer finning, inlet and outlet liquid chambers located between the casing, upper and lower tube boards, and inlet and outlet gas chambers located above the top and bottom above the lower tube boards, while the direction of winding is spiral-transverse ribs of cylindrical tubes does not coincide with the direction of swirl of the swirlers.

16. The device according to p. 15, characterized in that it contains upper and lower nozzles with swirls mounted coaxially in the upper and lower tube sheets, respectively, while the upper nozzles have side openings for the passage of fluid from the upper fluid chamber into the swirls and its atomization into gas flow.

17. The device according to p. 15, characterized in that it contains nozzles installed around the perimeter in the upper and lower tube boards for the passage of hot gases from the inlet gas chamber to the outlet along the inner surfaces of the outer walls, as well as a lens compensator located on the casing for compensation thermal deformations.

18. The device according to p. 15, characterized in that it contains inside the casing of twisted-twisted tubes installed vertically in the upper and lower tube boards, transverse partitions upper and lower, forming inlet and outlet gas chambers, upper and lower nozzles with axial or tangential swirls located in the inlet and outlet gas chambers on the upper and lower partitions, respectively, while the inlet and outlet liquid chambers are under the lower and above the upper tubes By means of boards, the nozzles mounted coaxially above the upper nozzles are connected by pipelines to the outlet water chamber, and the direction of winding the oval-twisted tubes does not coincide with the direction of swirling of the swirls.

19. The device according to p. 18, characterized in that it contains cylindrical tubes with spiral-longitudinal ribs inside the casing, the direction of winding of which does not coincide with the direction of twist of the swirls.

20. The device according to paragraphs. 18 and 19, characterized in that it contains inside the casing cylindrical tubes with longitudinally radial or longitudinally tangential outer ribs, the directions of which are not the same as the swirl direction of the swirls.

21. The device according to paragraphs. 18-20, characterized in that it contains cylindrical tubes inside the casing with longitudinal ribs transversely curved along the radius, while the direction of arrangement of the curved ribs does not coincide with the direction of swirling of the swirlers.

22. The device according to paragraphs. 18-21, characterized in that the upper and lower partitions have gaps between the tubes for the movement of gases from the inlet gas chamber to the outlet along heat and mass transfer surfaces.

23. The device according to p. 22, characterized in that the upper and lower partitions have gaps between the outer walls of the apparatus for the passage of hot gases from the inlet gas chamber to the outlet along the inner surfaces of these walls, and the casing contains a lens compensator to compensate for temperature deformations.

24. The device according to p. 15, characterized in that the bottom of the upper tube plate has the shape of a cone with a vertex pointing up to collect fluid between the walls of the casing and this tube plate.

25. The device according to p. 18, characterized in that it contains a plate with a side for collecting liquid under the lower transverse partition, and also has a conical shape of the lower transverse partition with the apex pointing upwards to drain condensate into its plate along its walls.

26. The device according to paragraphs. 15 and 18, characterized in that it contains upper and lower nozzles with tape swirlers.

27. The device according to paragraphs. 15-26, characterized in that it contains an inlet pipe with an axial or tape swirler of gases installed inside it and nozzles for spraying liquid against flow, a manifold for supplying liquid to these nozzles, a mixer for mixing gases and drops, cylindrical tubes with transverse cone external ribs directed upwards and installed in the upper and lower tube plates, the upper and lower covers with partitions for fluid movement by multiple cross currents, the right cover for exhaust gases through a branch pipe, transverse conical partitions at the bottom of the body, directed vertices down to collect the liquid in the condensate collectors and drain it through the branch pipes.