[go: up one dir, main page]

RU2838610C1 - Heat exchanger with tubular membranes - Google Patents

Heat exchanger with tubular membranes Download PDF

Info

Publication number
RU2838610C1
RU2838610C1 RU2023114937A RU2023114937A RU2838610C1 RU 2838610 C1 RU2838610 C1 RU 2838610C1 RU 2023114937 A RU2023114937 A RU 2023114937A RU 2023114937 A RU2023114937 A RU 2023114937A RU 2838610 C1 RU2838610 C1 RU 2838610C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
tubular membranes
tubular
manifold
process fluid
Prior art date
Application number
RU2023114937A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Йоханн Лилиан РУСЛЕ
Кевин Эллсворт ЭГОЛФ
Элли М. ЛИТВАК
Original Assignee
Балтимор Эйркойл Компани, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Балтимор Эйркойл Компани, Инк. filed Critical Балтимор Эйркойл Компани, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2838610C1 publication Critical patent/RU2838610C1/en

Links

Abstract

FIELD: heat exchange.
SUBSTANCE: invention relates to heat exchangers, in particular to heat exchangers equipped with tubular membranes, which provide heat exchange between two fluids. According to one aspect of the present invention, a heat exchanger module with tubular membranes is proposed, which includes an inlet manifold and an outlet manifold. Inlet manifold is made with possibility of connection with the adjacent module of the heat exchanger with tubular membranes and thus forming the above-located wetted compartment. Outlet manifold is made with possibility of connection with adjacent downstream module of heat exchanger with tubular membranes and thus formation of downstream wetted compartment. Heat exchanger module with tubular membranes additionally includes tubular membranes connecting the inlet manifold and the outlet manifold. Tubular membranes allow the process fluid to flow from the above wetted compartment to the lower wetted compartment.
EFFECT: tubular membranes provide possibility of mass exchange between process fluid medium in tubular membranes and outer surfaces of tubular membranes in contact with fluid medium.
66 cl, 35 dwg

Description

Ссылка на родственную заявкуLink to related application

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 63/121,063, поданной 3 декабря 2020 года, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.[0001] This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 63/121,063, filed December 3, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

Область техники, к которой относится настоящее изобретениеField of technology to which the present invention relates

[0002] Настоящее изобретение относится к теплообменникам, в частности, к теплообменникам, снабженным трубчатыми мембранами, которые обеспечивают теплообмен между двумя текучими средами.[0002] The present invention relates to heat exchangers, in particular to heat exchangers provided with tubular membranes that provide heat exchange between two fluid media.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретенияPrior art of the present invention

[0003] Теплообменники выпускаются в самых разных конфигурациях, и они используются в различных сферах применения. Один из типов теплообменников представляет собой теплообменник с мембранами из полых волокон. Теплообменники с мембранами из полых волокон характеризуются наличием полых волокон с внутренним диаметром менее 1 мм, по которым протекает технологическая текучая среда. Другая текучая среда, такая как воздух, обтекает внешнюю поверхность мембран из полых волокон. Мембраны из полых волокон снабжены боковыми стенками, которые обеспечивают теплообмен между потоками текучей среды внутри и снаружи мембран из полых волокон.[0003] Heat exchangers come in a variety of configurations and are used in a variety of applications. One type of heat exchanger is a hollow fiber membrane heat exchanger. Hollow fiber membrane heat exchangers are characterized by hollow fibers with an internal diameter of less than 1 mm through which a process fluid flows. Another fluid, such as air, flows over the outer surface of the hollow fiber membranes. The hollow fiber membranes are provided with sidewalls that provide heat exchange between the fluid streams inside and outside the hollow fiber membranes.

Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief summary of the present invention

[0004] Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложен модуль теплообменника с трубчатыми мембранами, который включает в себя впускной коллектор и выпускной коллектор. Впускной коллектор выполнен с возможностью соединения с соседним вышерасположенным модулем теплообменника с трубчатыми мембранами и формирования тем самым вышерасположенного смачиваемого отсека. Выпускной коллектор выполнен с возможностью соединения с соседним нижерасположенным модулем теплообменника с трубчатыми мембранами и формирования тем самым нижерасположенного смачиваемого отсека. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами дополнительно включает в себя трубчатые мембраны, соединяющие между собой впускной коллектор и выпускной коллектор. Трубчатые мембраны обеспечивают протекание технологической текучей среды от вышерасположенного смачиваемого отсека к нижерасположенному смачиваемому отсеку. Трубчатые мембраны также обеспечивают возможность массобмена между технологической текучей средой в трубчатых мембранах и наружными поверхностями трубчатых мембран, контактирующими с текучей средой. Смачиваемые отсеки, сформированные вследствие соединения впускных и выпускных коллекторов с соседними модулями теплообменников с трубчатыми мембранами, функционируют в качестве внутренних манифольдов, которые собирают и распределяют технологическую текучую среду между трубчатыми мембранами подсоединенных модулей теплообменников с трубчатыми мембранами.[0004] According to one aspect of the present invention, a heat exchanger module with tubular membranes is proposed, which includes an inlet manifold and an outlet manifold. The inlet manifold is configured to be connected to an adjacent upstream module of the heat exchanger with tubular membranes and thereby form an upstream wetted compartment. The outlet manifold is configured to be connected to an adjacent downstream module of the heat exchanger with tubular membranes and thereby form a downstream wetted compartment. The heat exchanger module with tubular membranes further includes tubular membranes connecting the inlet manifold and the outlet manifold. The tubular membranes provide flow of process fluid from the upstream wetted compartment to the downstream wetted compartment. The tubular membranes also provide mass exchange between the process fluid in the tubular membranes and the outer surfaces of the tubular membranes in contact with the fluid. Wetted compartments formed by connecting the inlet and outlet manifolds to adjacent diaphragm heat exchanger modules function as internal manifolds that collect and distribute process fluid between the diaphragms of the connected diaphragm heat exchanger modules.

[0005] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения трубчатые мембраны характеризуются круглым поперечным сечением и просветами с внутренним диаметром, который обеспечивает высоколаминарный поток технологической текучей среды в трубчатых мембранах. Ламинарный поток обеспечивает быстрое возникновение явления диффузии и переноса тепла в пределах просвета. Внутренний диаметр просветов трубчатой мембраны может составлять по меньшей мере 1 мм; например, он может лежать в пределах от около 1 мм до около 10 мм; например - в пределах от около 1 мм до около 5 мм. Предполагается, что термин «около» в контексте настоящего документе применительно к диаметру просветов трубчатых мембран отражает технологический допуск, такой как +/- 0,2 мм.[0005] In one embodiment of the present invention, the tubular membranes are characterized by a circular cross-section and lumens with an internal diameter that provides a highly laminar flow of the process fluid in the tubular membranes. The laminar flow provides a rapid occurrence of the phenomenon of diffusion and heat transfer within the lumen. The internal diameter of the lumens of the tubular membrane can be at least 1 mm; for example, it can be in the range from about 1 mm to about 10 mm; for example, in the range from about 1 mm to about 5 mm. It is intended that the term "about" in the context of the present document with respect to the diameter of the lumens of the tubular membranes reflects a manufacturing tolerance, such as +/- 0.2 mm.

[0006] Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена модульная система теплообменников, которая включает в себя вышерасположенный модуль теплообменника с трубчатыми мембранами и нижерасположенный модуль теплообменника с трубчатыми мембранами. Вышерасположенный модуль теплообменника с трубчатыми мембранами снабжен вышерасположенным впускным коллектором для приема технологической текучей среды, вышерасположенным выпускным коллектором и множеством вышерасположенных трубчатых мембран, которые обеспечивают протекание технологической текучей среды от вышерасположенного впускного коллектора к вышерасположенному выпускному коллектору.[0006] According to another aspect of the present invention, a modular heat exchanger system is proposed, which includes an upstream module of a heat exchanger with tubular membranes and a downstream module of a heat exchanger with tubular membranes. The upstream module of a heat exchanger with tubular membranes is provided with an upstream inlet manifold for receiving a process fluid, an upstream outlet manifold and a plurality of upstream tubular membranes that provide flow of the process fluid from the upstream inlet manifold to the upstream outlet manifold.

[0007] Нижерасположенный модуль теплообменника с трубчатыми мембранами включает в себя нижерасположенный впускной коллектор, выполненный с возможностью соединения с вышерасположенным выпускным коллектором вышерасположенного теплообменника с трубчатыми мембранами. За счет соединения между собой вышерасположенного выпускного коллектора и нижерасположенного впускного коллектора в нижерасположенный впускной коллектор может поступать технологическая текучая среда из вышерасположенного выпускного коллектора. Нижерасположенный модуль теплообменника с трубчатыми мембранами дополнительно включает в себя нижерасположенный выпускной коллектор и множество нижерасположенных трубчатых мембран.[0007] The downstream module of the tubular membrane heat exchanger includes a downstream inlet manifold configured to be connected to an upstream outlet manifold of the upstream heat exchanger with tubular membranes. By connecting the upstream outlet manifold and the downstream inlet manifold, the downstream inlet manifold can receive process fluid from the upstream outlet manifold. The downstream module of the tubular membrane heat exchanger further includes a downstream outlet manifold and a plurality of downstream tubular membranes.

[0008] Вышерасположенный и нижерасположенный модули теплообменников с трубчатыми мембранами представляют собой ряд модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, которые последовательно осуществляют теплообмен между технологической текучей средой и текучей средой, внешней по отношению к трубчатым мембранам вышерасположенного и нижерасположенного модулей теплообменников с трубчатыми мембранами. Кроме того, вышерасположенный и нижерасположенный модули теплообменников с трубчатыми мембранами могут быть последовательно соединены с одним или несколькими дополнительными модулями теплообменников с трубчатыми мембранами для обеспечения дополнительного теплообмена, если это требуется для конкретной сферы применения.[0008] The upstream and downstream tubular membrane heat exchanger modules are a series of tubular membrane heat exchanger modules that sequentially perform heat exchange between a process fluid and a fluid external to the tubular membranes of the upstream and downstream tubular membrane heat exchanger modules. In addition, the upstream and downstream tubular membrane heat exchanger modules may be connected in series with one or more additional tubular membrane heat exchanger modules to provide additional heat exchange, if required for a particular application.

[0009] Настоящим изобретением также предложен модуль теплообменника с трубчатыми мембранами, характеризующийся наличием впускного коллектора для приема технологической текучей среды, выпускного коллектора и множества трубчатых мембран, соединенных с впускным коллектором и выпускным коллектором, которые обеспечивают протекание технологической текучей среды от впускного коллектора до выпускного коллектора. Трубчатые мембраны создают для технологической текучей среды извилистые траектории прохождения потока технологической текучей среды от впускного коллектора до выпускного коллектора. Каждая извилистая траектория включает в себя множество резких поворотов или изменений направления движения технологической текучей среды. Трубчатые мембраны могут занимать всю протяженность извилистой траектории и включать в себя изгибы, которые перенаправляют технологическую текучую среду. В другом варианте осуществления настоящего изобретения модуль теплообменника с трубчатыми мембранами включает в себя один или несколько промежуточных коллекторов, располагающихся вдоль извилистой траектории. К примеру, трубчатые мембраны могут включать в себя первое, второе и третье множества прямых трубчатых мембран, а модуль теплообменника с трубчатыми мембранами включает в себя первый и второй промежуточные коллекторы, соединяющие первое, второе и третье множества прямых трубчатых мембран. Первый промежуточный коллектор изменяет направление движения технологической текучей среды от первого множества ко второму множеству прямых трубчатых мембран, а второй промежуточный коллектор изменяет направление движения технологической текучей среды от второго множества к третьему множеству прямых трубчатых мембран. Второе множество прямых трубчатых мембран проходит поперечно первому и третьему множествам трубчатых мембран таким образом, что первое, второе и третье множества прямых трубчатых мембран направляют технологическую текучую среду в разных направлениях вдоль извилистых траекторий.[0009] The present invention also provides a heat exchanger module with tubular membranes, characterized by the presence of an inlet manifold for receiving a process fluid, an outlet manifold and a plurality of tubular membranes connected to the inlet manifold and the outlet manifold, which provide a flow of the process fluid from the inlet manifold to the outlet manifold. The tubular membranes create tortuous flow paths for the process fluid from the inlet manifold to the outlet manifold. Each tortuous path includes a plurality of sharp turns or changes in the direction of movement of the process fluid. The tubular membranes can occupy the entire length of the tortuous path and include bends that redirect the process fluid. In another embodiment of the present invention, the heat exchanger module with tubular membranes includes one or more intermediate manifolds located along the tortuous path. For example, the tubular membranes may include a first, second and third plurality of straight tubular membranes, and the heat exchanger module with tubular membranes includes a first and second intermediate manifolds connecting the first, second and third plurality of straight tubular membranes. The first intermediate manifold changes the direction of movement of the process fluid from the first plurality to the second plurality of straight tubular membranes, and the second intermediate manifold changes the direction of movement of the process fluid from the second plurality to the third plurality of straight tubular membranes. The second plurality of straight tubular membranes extends transversely to the first and third plurality of tubular membranes in such a way that the first, second and third plurality of straight tubular membranes direct the process fluid in different directions along tortuous trajectories.

[0010] Извилистые траектории прохождения технологической текучей среды создают турбулентность в технологической текучей среде, что может улучшить теплообмен между технологической текучей средой и текучей средой, внешней по отношению к трубчатым мембранам. Еще одно преимущество извилистых траекторий прохождения технологической текучей среды, созданных в трубчатых мембранах, состоит в том, что в пределах заданных границ теплообменного аппарата, такого как теплообменная колонна, могут быть использованы более длинные трубчатые мембраны. Например, трубчатые мембраны могут быть направлены вокруг внутренних конструкций охлаждающей колонны, таких как вентилятор или несущая опора. Кроме того, более длинные трубчатые мембраны обеспечивают возможность использования меньшего количества трубчатых мембран в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, покрывая при этом такую же площадь, что и большее количество более коротких трубчатых мембран. Меньшее количество трубчатых мембран позволяет предусмотреть меньшее количество соединений между трубчатыми мембранами и впускными/выпускными коллекторами, что упрощает изготовление и обслуживание модуля теплообменника с трубчатыми мембранами.[0010] The tortuous paths of the process fluid create turbulence in the process fluid, which can improve heat exchange between the process fluid and a fluid external to the tubular membranes. Another advantage of the tortuous paths of the process fluid created in the tubular membranes is that longer tubular membranes can be used within the specified boundaries of a heat exchanger, such as a heat exchange column. For example, the tubular membranes can be directed around the internal structures of a cooling column, such as a fan or a support. In addition, longer tubular membranes make it possible to use fewer tubular membranes in a particular embodiment of the present invention, while covering the same area as a larger number of shorter tubular membranes. Fewer tubular membranes allow for fewer connections between the tubular membranes and the inlet/outlet manifolds, simplifying the fabrication and maintenance of the tubular membrane heat exchanger module.

[0011] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложена система подготовки воздуха, которая включает в себя наружную конструкцию, теплообменник с трубчатыми мембранами, содержащий трубчатые мембраны в наружной конструкции, и вентилятор, выполненный с возможностью генерирования воздушного потока в наружной конструкции в направлении трубчатых мембран. Система подготовки воздуха дополнительно включает в себя источник подачи технологической текучей среды, выполненный с возможностью подачи в теплообменник с трубчатыми мембранами, или первой технологической текучей среды, или второй технологической текучей среды, причем вторая технологическая текучая среда содержит жидкий осушитель.[0011] According to another aspect of the present invention, an air preparation system is proposed, which includes an external structure, a heat exchanger with tubular membranes, comprising tubular membranes in the external structure, and a fan configured to generate an air flow in the external structure in the direction of the tubular membranes. The air preparation system further includes a source of supply of a process fluid, configured to supply to the heat exchanger with tubular membranes, either a first process fluid, or a second process fluid, wherein the second process fluid comprises a liquid desiccant.

[0012] Система подготовки воздуха снабжена контроллером, который функционально соединен с вентилятором и источником подачи технологической текучей среды. Контроллер обеспечивает стандартный режим работы, в котором источник подачи технологической текучей среды подает первую технологическую текучую среду в теплообменник с трубчатыми мембранами с целью осуществления теплообмена между первой технологической текучей средой и воздушным потоком. Контроллер дополнительно обеспечивает второй режим работы, в котором вторая технологическая текучая среда, содержащая жидкий осушитель, подается в теплообменник с трубчатыми мембранами с целью удаления влаги из воздушного потока. Благодаря этому система подготовки воздуха может выполнять разные функции воздухоподготовки путем изменения технологической текучей среды, поступающей на трубчатые мембраны теплообменника с трубчатыми мембранами.[0012] The air preparation system is provided with a controller, which is operatively connected to the fan and the process fluid supply source. The controller provides a standard operating mode, in which the process fluid supply source supplies the first process fluid to the tubular membrane heat exchanger for the purpose of performing heat exchange between the first process fluid and the air flow. The controller additionally provides a second operating mode, in which the second process fluid containing a liquid desiccant is supplied to the tubular membrane heat exchanger for the purpose of removing moisture from the air flow. Due to this, the air preparation system can perform different air preparation functions by changing the process fluid supplied to the tubular membranes of the tubular membrane heat exchanger.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[0013] На фиг. 1А представлено схематическое изображение, иллюстрирующее систему теплообменников, включающую в себя теплообменники в сборе, снабженные трубчатыми мембранами;[0013] Fig. 1A is a schematic diagram illustrating a heat exchanger system including assembled heat exchangers provided with tubular membranes;

[0014] На фиг. 1В представлено перспективное изображение в частичном поперечном разрезе, иллюстрирующее охлаждающую колонну с модулями теплообменников с трубчатыми мембранами, где верхний и нижний модули теплообменников с трубчатыми мембранами располагаются один поверх другого;[0014] Fig. 1B is a partial cross-sectional perspective view illustrating a cooling column with tubular membrane heat exchanger modules, wherein the upper and lower tubular membrane heat exchanger modules are arranged one on top of the other;

[0015] На фиг. 1С представлен вид сбоку в вертикальном разрезе, иллюстрирующий соединение между приемным манифольдом и верхним модулем теплообменника с трубчатыми мембранами в охлаждающей колонне, показанной на фиг. 1В;[0015] Fig. 1C is a side elevational view illustrating the connection between the receiving manifold and the upper module of the membrane tube heat exchanger in the cooling column shown in Fig. 1B;

[0016] На фиг. 1D представлено перспективное изображение в поперечном разрезе, иллюстрирующее соединение между верхним и нижним модулями теплообменников с трубчатыми мембранами в охлаждающей колонне, показанной на фиг. 1В;[0016] Fig. 1D is a perspective cross-sectional view illustrating the connection between the upper and lower modules of the tubular membrane heat exchangers in the cooling column shown in Fig. 1B;

[0017] На фиг. 1E представлено перспективное изображение в поперечном разрезе части одного из модулей теплообменников с трубчатыми мембранами в охлаждающей колонне, показанной на фиг. 1В;[0017] Fig. 1E is a perspective cross-sectional view of a portion of one of the modules of the tubular membrane heat exchangers in the cooling column shown in Fig. 1B;

[0018] На фиг. 2 представлено перспективное изображение в поперечном разрезе, иллюстрирующее вторую охлаждающую колонну с модулями теплообменников с трубчатыми мембранами;[0018] Fig. 2 is a perspective cross-sectional view illustrating a second cooling column with tubular membrane heat exchanger modules;

[0019] На фиг. 3 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее третью охлаждающую колонну с модулями теплообменников с трубчатыми мембранами;[0019] Fig. 3 is a schematic diagram illustrating a third cooling column with tubular membrane heat exchanger modules;

[0020] На фиг. 4 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее четвертую охлаждающую колонну, включающую в себя адиабатическую систему отвода тепла с модулями теплообменников с трубчатыми мембранами в качестве средств предварительного охлаждения;[0020] Fig. 4 is a schematic diagram illustrating a fourth cooling column including an adiabatic heat removal system with tubular membrane heat exchanger modules as pre-cooling means;

[0021] На фиг. 5 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее пятую охлаждающую колонну, которая может работать в мокром, сухом или адиабатическом режиме, и которая включает в себя модули теплообменников с трубчатыми мембранами в качестве средств предварительного охлаждения;[0021] Fig. 5 is a schematic diagram illustrating a fifth cooling column that can operate in a wet, dry or adiabatic mode and that includes tubular membrane heat exchanger modules as pre-cooling means;

[0022] На фиг. 6 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее испарительную систему отвода тепла с модулями теплообменников с трубчатыми мембранами в конфигурации с принудительной тягой и перекрестным потоком;[0022] Fig. 6 is a schematic diagram illustrating an evaporative heat removal system with tubular membrane heat exchanger modules in a forced draft, cross flow configuration;

[0023] На фиг. 7А показано поперечное сечение трубчатой мембраны в сборе, которая включает в себя трубчатую мембрану, фитинг и часть плиты коллектора, собранные воедино и содержащие заливку, нанесенную на противоположные стороны части плиты коллектора;[0023] Fig. 7A shows a cross-sectional view of a tubular membrane assembly that includes a tubular membrane, a fitting, and a portion of a collector plate assembled together and having a filler applied to opposite sides of the portion of the collector plate;

[0024] На фиг. 7В показано поперечное сечение трубчатой мембраны, фитинга, части плиты коллектора и трубчатого сосуда высокого давления, проходящего в просвете трубной мембраны;[0024] Fig. 7B shows a cross-section of a tubular membrane, a fitting, a portion of a collector plate, and a tubular high-pressure vessel extending within the lumen of the tubular membrane;

[0025] На фиг. 8 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее испарительную систему отвода тепла, включающую в себя модули теплообменников с трубчатыми мембранами в конфигурации с принудительной тягой и перекрестным потоком и закрытый кожухопластинчатый теплообменник;[0025] Fig. 8 is a schematic diagram illustrating an evaporative heat removal system including membrane tube heat exchanger modules in a forced draft, cross flow configuration and a closed shell and plate heat exchanger;

[0026] На фиг. 9 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее испарительную систему воздушного охлаждения, включающую в себя модули теплообменников с трубчатыми мембранами в конфигурации с искусственной тягой и перекрестным потоком;[0026] Fig. 9 is a schematic diagram illustrating an evaporative air cooling system including tubular membrane heat exchanger modules in a forced draft, cross flow configuration;

[0027] На фиг. 10А показано поперечное сечение соединения между нижним и верхним коллекторами верхнего и нижнего модулей теплообменников с трубчатыми мембранами;[0027] Fig. 10A shows a cross-section of the connection between the lower and upper collectors of the upper and lower modules of the heat exchangers with tubular membranes;

[0028] На фиг. 10В показано поперечное сечение соединения между распределительной камерой приемного манифольда и верхним коллектором модуля теплообменника с трубчатыми мембранами;[0028] Fig. 10B shows a cross-section of the connection between the distribution chamber of the receiving manifold and the upper manifold of the heat exchanger module with tubular membranes;

[0029] На фиг. 11А показано поперечное сечение соединения между нижним коллектором верхнего модуля теплообменника с трубчатыми мембранами и верхним коллектором нижнего модуля теплообменника с трубчатыми мембранами;[0029] Fig. 11A shows a cross-section of the connection between the lower manifold of the upper module of the tubular membrane heat exchanger and the upper manifold of the lower module of the tubular membrane heat exchanger;

[0030] На фиг. 11В показано поперечное сечение соединения между распределительной камерой приемного манифольда и верхним коллектором верхнего модуля теплообменника с трубчатыми мембранами;[0030] Fig. 11B shows a cross-section of the connection between the distribution chamber of the receiving manifold and the upper manifold of the upper module of the heat exchanger with tubular membranes;

[0031] На фиг. 12А показано поперечное сечение защелкивающегося соединения между нижним коллектором верхнего модуля теплообменника с трубчатыми мембранами и верхним коллектором нижнего модуля теплообменника с трубчатыми мембранами;[0031] Fig. 12A shows a cross-section of a snap-fit connection between the lower manifold of the upper module of the tubular membrane heat exchanger and the upper manifold of the lower module of the tubular membrane heat exchanger;

[0032] На фиг. 12В показано поперечное сечение защелкивающегося соединения между распределительной камерой приемного манифольда и верхним коллектором верхнего модуля теплообменника с трубчатыми мембранами;[0032] Fig. 12B shows a cross-section of a snap-fit connection between the distribution chamber of the receiving manifold and the upper manifold of the upper module of the heat exchanger with tubular membranes;

[0033] На фиг. 13А показано поперечное сечение скользящего соединения между нижним коллектором верхнего модуля теплообменника с трубчатыми мембранами и верхним коллектором нижнего модуля теплообменника с трубчатыми мембранами;[0033] Fig. 13A shows a cross-section of a sliding connection between the lower manifold of the upper module of the tubular membrane heat exchanger and the upper manifold of the lower module of the tubular membrane heat exchanger;

[0034] На фиг. 13В показано поперечное сечение скользящего соединения между распределительной камерой приемного манифольда и верхним коллектором модуля теплообменника с трубчатыми мембранами;[0034] Fig. 13B shows a cross-section of a sliding connection between the distribution chamber of the receiving manifold and the upper manifold of the heat exchanger module with tubular membranes;

[0035] На фиг. 14 показано поперечное сечение трубчатой мембраны в сборе, содержащей стержень, проходящий через просвет трубчатой мембраны, который препятствует смещению трубчатой мембраны;[0035] Fig. 14 shows a cross-section of a tubular membrane assembly comprising a rod passing through the lumen of the tubular membrane that prevents displacement of the tubular membrane;

[0036] На фиг. 15 показано поперечное сечение трубчатой мембраны в сборе, содержащей стержень и кольца в просвете трубчатой мембраны, препятствующие смещению трубчатой мембраны;[0036] Fig. 15 shows a cross-section of a tubular membrane assembly comprising a rod and rings in the lumen of the tubular membrane that prevent displacement of the tubular membrane;

[0037] На фиг. 16 показано поперечное сечение трубчатой мембраны в сборе, содержащей спиралевидный опорный элемент, охватывающий снаружи трубчатую мембрану, входящую в состав трубчатой мембраны в сборе, который препятствует смещению этой трубчатой мембраны;[0037] Fig. 16 shows a cross-section of a tubular membrane assembly comprising a helical support element that encircles the outside of a tubular membrane included in the tubular membrane assembly and that prevents displacement of the tubular membrane;

[0038] На фиг. 17 показано поперечное сечение трубчатой мембраны в сборе, содержащей спиралевидный опорный элемент в просвете трубчатой мембраны, входящей в состав трубчатой мембраны в сборе, который препятствует смещению этой трубчатой мембраны;[0038] Fig. 17 shows a cross-section of a tubular membrane assembly comprising a helical support element in the lumen of the tubular membrane, which is part of the tubular membrane assembly, which prevents displacement of this tubular membrane;

[0039] На фиг. 18 показано поперечное сечение трубчатой мембраны в сборе, содержащей внешнюю распорку, препятствующую смещению трубчатой мембраны, входящей в состав трубчатой мембраны в сборе;[0039] Fig. 18 shows a cross-section of a tubular membrane assembly comprising an external spacer that prevents displacement of the tubular membrane included in the tubular membrane assembly;

[0040] На фиг. 19 показано поперечное сечение трубчатой мембраны в сборе, содержащей внутреннюю распорку, препятствующую смещению трубчатой мембраны, входящей в состав трубчатой мембраны в сборе;[0040] Fig. 19 shows a cross-section of a tubular membrane assembly comprising an internal spacer that prevents displacement of the tubular membrane included in the tubular membrane assembly;

[0041] На фиг. 20 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее различные конфигурации модулей теплообменников с трубчатыми мембранами для охлаждающих колонн различных размеров;[0041] Fig. 20 is a schematic diagram illustrating various configurations of tubular membrane heat exchanger modules for cooling columns of various sizes;

[0042] На фиг. 21 показано поперечное сечение трубчатой мембраны в сборе, содержащей трубчатую мембрану, трубку и фитинг, соединяющий трубчатую мембрану с трубкой;[0042] Fig. 21 shows a cross-section of a tubular membrane assembly comprising a tubular membrane, a tube, and a fitting connecting the tubular membrane to the tube;

[0043] На фиг. 22 показано поперечное сечение трубчатой мембраны в сборе, содержащей трубку с концевым соединением;[0043] Fig. 22 shows a cross-section of a tubular membrane assembly comprising a tube with an end connection;

[0044] На фиг. 23 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее модули теплообменников с трубчатыми мембранами, содержащие опоры между промежуточными коллекторами модулей теплообменников с трубчатыми мембранами;[0044] Fig. 23 is a schematic diagram illustrating tubular membrane heat exchanger modules comprising supports between intermediate manifolds of the tubular membrane heat exchanger modules;

[0045] На фиг. 24 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее модули теплообменников с трубчатыми мембранами, содержащими опорный элемент, который соединяет опорную плиту модуля теплообменника, снабженного трубчатыми мембранами, с поверхностью;[0045] Fig. 24 is a schematic diagram illustrating heat exchanger modules with tubular membranes comprising a support element that connects a support plate of a heat exchanger module provided with tubular membranes to a surface;

[0046] На фиг. 25 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее модули теплообменников с трубчатыми мембранами, содержащими опорный элемент, который соединяет опорные плиты с коллекторами и трубками;[0046] Fig. 25 is a schematic diagram illustrating heat exchanger modules with tubular membranes comprising a support member that connects the support plates to the collectors and tubes;

[0047] На фиг. 26 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее модули теплообменников с трубчатыми мембранами в охлаждающей колонне с опорными плитами, прикрепленными к стенке охлаждающей колонны;[0047] Fig. 26 is a schematic diagram illustrating the tubular membrane heat exchanger modules in a cooling column with support plates attached to the wall of the cooling column;

[0048] На фиг. 27 показано поперечное сечение опорной плиты модуля теплообменника с трубчатыми мембранами, где можно видеть трубчатые мембраны, проходящие через отверстия в опорной плите, и кольцевые поверхности отверстий в опорной плите, охватывающие по окружности трубчатые мембраны;[0048] Fig. 27 shows a cross-section of the support plate of the heat exchanger module with tubular membranes, where one can see the tubular membranes passing through the openings in the support plate, and the annular surfaces of the openings in the support plate encircling the tubular membranes;

[0049] На фиг. 28 представлено перспективное изображение в поперечном разрезе опорной плиты модуля теплообменника с трубчатыми мембранами, на котором можно видеть трубчатые мембраны, проходящие через пазы в опорной плите, и боковые поверхности пазов, контактирующие с трубчатыми мембранами;[0049] Fig. 28 is a perspective cross-sectional view of a support plate of a heat exchanger module with tubular membranes, showing the tubular membranes passing through slots in the support plate and the side surfaces of the slots in contact with the tubular membranes;

[0050] На фиг. 29 представлено перспективное изображение модуля теплообменника с трубчатыми мембранами, содержащего трубчатые мембраны, которые проходят по извилистой траектории вокруг вентилятора, причем трубчатые мембраны характеризуются наличием прямых участков и изогнутых участков;[0050] Fig. 29 is a perspective view of a tubular membrane heat exchanger module comprising tubular membranes that extend in a tortuous path around a fan, the tubular membranes being characterized by straight sections and curved sections;

[0051] На фиг. 30 представлено перспективное изображение модуля теплообменника с трубчатыми мембранами, снабженного опорами, которые изменяют направление трубчатых мембран модуля и формируют изгибы трубчатых мембран;[0051] Fig. 30 is a perspective view of a heat exchanger module with tubular membranes provided with supports that change the direction of the tubular membranes of the module and form bends of the tubular membranes;

[0052] На фиг. 31 представлено перспективное изображение модуля теплообменника с трубчатыми мембранами, снабженного трубчатыми мембранами с радиальными внутренними участками стенки, которые короче радиальных наружных участков стенки трубчатых мембран, вследствие чего образуется кольцевая форма трубчатых мембран;[0052] Fig. 31 is a perspective view of a heat exchanger module with tubular membranes provided with tubular membranes with radial inner wall sections that are shorter than the radial outer wall sections of the tubular membranes, resulting in an annular shape of the tubular membranes;

[0053] На фиг. 32 представлено перспективное изображение модуля теплообменника с трубчатыми мембранами, содержащего кольцевой стержень, который служит опорой для трубчатых мембран в кольцевой конфигурации;[0053] Fig. 32 is a perspective view of a tubular membrane heat exchanger module comprising an annular rod that supports the tubular membranes in an annular configuration;

[0054] На фиг. 33 представлено перспективное изображение теплообменника с трубчатыми мембранами, содержащего трубчатые мембраны, впускной коллектор, выпускной коллектор и промежуточные коллекторы, выполненные с возможностью изменения направления движения потока технологической текучей среды;[0054] Fig. 33 is a perspective view of a tubular membrane heat exchanger comprising tubular membranes, an inlet manifold, an outlet manifold and intermediate manifolds configured to change the direction of flow of the process fluid;

[0055] На фиг. 34 представлено перспективное изображение блока подготовки воздуха, содержащего модули теплообменников с трубчатыми мембранами; и[0055] Fig. 34 is a perspective view of an air preparation unit comprising heat exchanger modules with tubular membranes; and

[0056] На фиг. 35 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее трубчатые мембраны в сборе, содержащие спиралевидные трубчатые мембраны.[0056] Fig. 35 is a schematic diagram illustrating assembled tubular membranes comprising spiral tubular membranes.

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed disclosure of the present invention

[0057] На фиг. 1А представлена система 10А теплообменника, включающая в себя теплообменник 11А, который принимает тепло, например, поступающее изнутри здания, и передает это тепло технологической текучей среде, такой как вода или водно-гликолевая смесь. Технологическая текучая среда может включать в себя жидкость и газ, пропорциональная доля которых может варьироваться по мере прохождения технологической текучей среды по системе 10А теплообменника. Система 10А теплообменника включает в себя насос 31А, выполненный с возможностью перекачки текучей среды из теплообменника 11А в устройство для отвода тепла, такое как охлаждающая колонна 40А. Охлаждающая колонна 40А включает в себя одну или несколько кассет теплообменников, таких как модули 50А теплообменников с трубчатыми мембранами. Модули 50А теплообменников с трубчатыми мембранами соединены с возможностью последующего съема или на постоянной основе с приемным манифольдом 52А и выпускным манифольдом 54А. Согласно другому подходу охлаждающая колонна 40А может принимать тепло и передавать его технологической текучей среде, тогда как теплообменник 11А забирает тепло из технологической текучей среды. Система10А теплообменника может быть аналогична системам теплообменника, описанным в заявке на патент США № 16/891,598, поданной 3 июня 2020 года, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.[0057] Fig. 1A shows a heat exchanger system 10A that includes a heat exchanger 11A that receives heat, such as from inside a building, and transfers this heat to a process fluid, such as water or a water-glycol mixture. The process fluid may include a liquid and a gas, the proportion of which may vary as the process fluid passes through the heat exchanger system 10A. The heat exchanger system 10A includes a pump 31A configured to pump the fluid from the heat exchanger 11A to a heat rejection device, such as a cooling column 40A. The cooling column 40A includes one or more heat exchanger cassettes, such as heat exchanger modules 50A with tubular membranes. The tubular membrane heat exchanger modules 50A are removably or permanently connected to the receiving manifold 52A and the discharging manifold 54A. According to another approach, the cooling column 40A can receive heat and transfer it to the process fluid, while the heat exchanger 11A removes heat from the process fluid. The heat exchanger system 10A can be similar to the heat exchanger systems described in U.S. patent application Ser. No. 16/891,598, filed June 3, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

[0058] Каждый модуль 50А теплообменника с трубчатыми мембранами включает в себя верхний коллектор или впускной коллектор 70А, который принимает текучую среду из приемного манифольда 52А; одну или несколько трубчатых мембран 74А, по которым протекает текучая среда; и нижний коллектор или выпускной коллектор 72А, который собирает текучую среду, поступающую из трубчатых мембран 74А. Трубчатые мембраны 74А аналогичны трубчатым мембранам 39, показанным на фиг. 1Е и описанным ниже.[0058] Each module 50A of the tubular membrane heat exchanger includes an upper header or inlet header 70A that receives fluid from the receiving manifold 52A; one or more tubular membranes 74A through which the fluid flows; and a lower header or outlet header 72A that collects fluid coming from the tubular membranes 74A. The tubular membranes 74A are similar to the tubular membranes 39 shown in Fig. 1E and described below.

[0059] Как показано на фиг. 1А, трубчатые мембраны 74А способствуют теплообмену и/или массообмену между первой текучей средой в трубчатых мембранах 74А и второй текучей средой за пределами трубчатых мембран 74А. В качестве одного из примеров трубчатые мембраны 74А могут быть выполнены из газопроницаемого материала, который также является непроницаемым для жидкостей. Трубчатые мембраны 74А принимают текучую среду, включающую в себя смесь жидкости и газа, которая была нагрета в теплообменнике 11А. Трубчатые мембраны 74А позволяют газу, например, парам, которые были нагреты в теплообменнике 11А, выходить из трубчатых мембран 74А. В одном из примеров текучая среда, поступающая в трубчатые мембраны 74А, может представлять собой смесь воды и водяного пара. Жидкость, проходящая по трубчатым мембранам 74А, охлаждается методом прямого охлаждения с помощью воздушного потока, омывающего наружные поверхности трубчатых мембран 74, со сбросом высокоэнергетического водяного пара через трубчатые мембраны 74А.[0059] As shown in Fig. 1A, the tubular membranes 74A facilitate heat exchange and/or mass exchange between a first fluid in the tubular membranes 74A and a second fluid outside the tubular membranes 74A. As one example, the tubular membranes 74A can be made of a gas-permeable material that is also impermeable to liquids. The tubular membranes 74A receive a fluid that includes a mixture of liquid and gas that has been heated in the heat exchanger 11A. The tubular membranes 74A allow gas, such as vapor, that has been heated in the heat exchanger 11A to exit the tubular membranes 74A. In one example, the fluid entering the tubular membranes 74A can be a mixture of water and water vapor. The liquid passing through the tubular membranes 74A is cooled by a direct cooling method using an air flow washing the outer surfaces of the tubular membranes 74, with the discharge of high-energy water vapor through the tubular membranes 74A.

[0060] В другом варианте осуществления настоящего изобретения модули 50A теплообменников с трубчатыми мембранами используют первапорацию для теплообмена между первой текучей средой внутри трубчатых мембран 74А и второй текучей средой снаружи трубчатых мембран 74А. Например, модуль 50A теплообменника с трубчатыми мембранами принимает нагретую жидкость (такую как вода) из теплообменника 11А. Молекулы нагретой жидкости (например, H2O) поглощаются трубчатыми мембранами 74А. Молекулы жидкости, поглощенные трубчатыми мембранами 74А, диффундируют с внутренних поверхностей трубчатых мембран 74А на наружные поверхности трубчатых мембран 74А. Молекулы жидкости, которые были диффундированы на наружные поверхности трубчатых мембран 74А, десорбируются во внешнюю текучую среду (например, воздух) и забирают тепло у трубчатых мембран 74А. В контексте жидкой воды, поступающей в модуль 50А теплообменника с трубчатыми мембранами, и окружающего воздуха, направляемого через наружные поверхности трубчатых мембран, диффундированные молекулы воды на наружной поверхности трубчатых мембран 74А испаряются в окружающую атмосферу. В других вариантах осуществления настоящего изобретения молекулы текучей среды за пределами трубчатых мембран могут диффундировать во внутреннее пространство трубчатых мембран.[0060] In another embodiment of the present invention, the tubular membrane heat exchanger modules 50A use pervaporation to exchange heat between a first fluid medium inside the tubular membranes 74A and a second fluid medium outside the tubular membranes 74A. For example, the tubular membrane heat exchanger module 50A receives heated liquid (such as water) from the heat exchanger 11A. Molecules of the heated liquid (for example, H 2 O) are absorbed by the tubular membranes 74A. The liquid molecules absorbed by the tubular membranes 74A diffuse from the inner surfaces of the tubular membranes 74A to the outer surfaces of the tubular membranes 74A. The liquid molecules that have been diffused to the outer surfaces of the tubular membranes 74A are desorbed into the external fluid medium (for example, air) and take heat from the tubular membranes 74A. In the context of liquid water entering the module 50A of the heat exchanger with tubular membranes and ambient air directed through the outer surfaces of the tubular membranes, the diffused water molecules on the outer surface of the tubular membranes 74A evaporate into the surrounding atmosphere. In other embodiments of the present invention, the fluid molecules outside the tubular membranes can diffuse into the interior of the tubular membranes.

[0061] Согласно одному из подходов текучая среда может быть представлена исключительно газом по достижении трубчатых мембран 74А, при этом часть газового потока проникает через трубчатые мембраны 74А и выходит в окружающую атмосферу, а оставшийся газ в составе газового потока поступает в выпускной коллектор 72А в виде охлажденного газа, газожидкостной смеси или жидкости.[0061] According to one approach, the fluid may be represented solely by gas upon reaching the tubular membranes 74A, wherein a portion of the gas stream permeates through the tubular membranes 74A and exits into the surrounding atmosphere, and the remaining gas in the gas stream enters the outlet manifold 72A in the form of a cooled gas, a gas-liquid mixture, or a liquid.

[0062] Трубчатые мембраны 74А могут быть выполнены, например, из одного или нескольких полимеров, таких как полипропилен (РР), полидиметилсилоксан (PDMS) или политетрафторэтилен (PTFE). В другом примере трубчатые мембраны могут быть выполнены из микропористого гидрофобного полисульфонного материала. Согласно некоторым подходам трубчатые мембраны 74А могут быть выполнены из керамических материалов. Другим материалом, который может быть использован для изготовления трубчатых мембран 74А, служит оксид графена.[0062] The tubular membranes 74A can be made, for example, of one or more polymers, such as polypropylene (PP), polydimethylsiloxane (PDMS), or polytetrafluoroethylene (PTFE). In another example, the tubular membranes can be made of a microporous hydrophobic polysulfone material. According to some approaches, the tubular membranes 74A can be made of ceramic materials. Another material that can be used to make the tubular membranes 74A is graphene oxide.

[0063] Трубчатые мембраны 74А обеспечивает регулируемую диффузию молекул текучей среды через боковые стенки трубчатых мембран 74А, ограничивая при этом проникновение, например, бактерий, химических веществ или инородных частиц через боковые стенки трубчатых мембран 74А. Таким образом, трубчатые мембраны 74А выполняют функцию барьера, препятствующего прохождению легионелл или других микробов между текучей средой внутри трубчатых мембран и текучей средой за пределами трубчатых мембран.[0063] The tubular membranes 74A provide for controlled diffusion of fluid molecules through the side walls of the tubular membranes 74A, while limiting the penetration of, for example, bacteria, chemicals, or foreign particles through the side walls of the tubular membranes 74A. Thus, the tubular membranes 74A perform the function of a barrier that prevents the passage of legionella or other microbes between the fluid inside the tubular membranes and the fluid outside the tubular membranes.

[0064] Трубчатые мембраны 74А могут быть пористыми и иметь отверстия или поры, способствующие теплообмену и/или массообмену. Поры могут характеризоваться размерами, лежащими в пределах от 2,5 ангстрема до 35 микрометров. Например, размер пор может варьироваться в пределах от 1 нанометра до 20 нанометров. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения трубчатые мембраны 74А имеют поры, размер которых составляет менее 0,001 микрометра. В другом варианте осуществления настоящего изобретения трубчатые мембраны 74А характеризуются размером пор менее 1 микрометра и более 0,001 микрометра.[0064] The tubular membranes 74A may be porous and have openings or pores that facilitate heat and/or mass transfer. The pores may have sizes ranging from 2.5 angstroms to 35 micrometers. For example, the pore size may vary from 1 nanometer to 20 nanometers. In one embodiment of the present invention, the tubular membranes 74A have pores that are less than 0.001 micrometers in size. In another embodiment of the present invention, the tubular membranes 74A have a pore size of less than 1 micrometer and greater than 0.001 micrometers.

[0065] Трубчатые мембраны 74А могут быть гибкими и относительно хрупкими, что затрудняет захват трубчатых мембран 74А для их соединения с другими компонентами. Например, трубчатые мембраны 74А могут быть достаточно жесткими, чтобы их можно было разместить на поверхности вертикально с сохранением их формы; но при этом любое внешнее давление, оказываемое на трубчатые мембраны 74А, приводит к их изгибанию и/или скручиванию. Трубчатые мембраны 74А могут быть выполнены из материала или покрыты материалом, обладающим стойкостью к ультрафиолетовому излучению, что предотвращает рост водорослей и/или блокирует биоцидные свойства, подавляя размножение бактерий.[0065] The tubular membranes 74A may be flexible and relatively brittle, making it difficult to grip the tubular membranes 74A for connection to other components. For example, the tubular membranes 74A may be rigid enough to be placed vertically on a surface while maintaining their shape; but any external pressure exerted on the tubular membranes 74A causes them to bend and/or twist. The tubular membranes 74A may be made of or coated with a material that is resistant to ultraviolet radiation, which prevents algae growth and/or blocks biocidal properties, suppressing the proliferation of bacteria.

[0066] Материал трубчатых мембран 74А может быть пористым или плотным. Например, трубчатые мембраны 74А могут представлять собой мембраны из гидрофобного пористого материала, при этом перенос водяных паров на наружную поверхность трубчатых мембран 74А происходит, главным образом, путем диффузии через поры трубчатых мембран 74А. На проницаемость трубчатых мембран может влиять размер пор, общая пористость, пористость поверхности и извилистость пор трубчатых мембран. В одном из примеров размер пор может варьироваться в микрометровом диапазоне. Для плотных материалов мембран перенос водяных паров происходит путем растворения-диффузии через сам полимерный слой, поскольку в плотном материале мембран поры отсутствуют.[0066] The material of the tubular membranes 74A may be porous or dense. For example, the tubular membranes 74A may be membranes made of a hydrophobic porous material, wherein the transfer of water vapor to the outer surface of the tubular membranes 74A occurs primarily by diffusion through the pores of the tubular membranes 74A. The permeability of the tubular membranes may be affected by the pore size, overall porosity, surface porosity, and pore tortuosity of the tubular membranes. In one example, the pore size may vary in the micrometer range. For dense membrane materials, the transfer of water vapor occurs by dissolution-diffusion through the polymer layer itself, since there are no pores in the dense membrane material.

[0067] Трубчатые мембраны 74А могут представлять собой гомогенные мембраны, имеющие всего один слой, непроницаемый для жидкости, но высокопроницаемый для паров. В других вариантах осуществления настоящего изобретения трубчатые мембраны 74А могут иметь сложную форму, которая характеризуется наличием плотного поверхностного слоя и пористого опорного слоя. Опорный слой придает мембране механическую прочность, тогда как плотный поверхностный слой отвечает за проницаемость и селективность мембраны.[0067] The tubular membranes 74A may be homogeneous membranes having only one layer that is impermeable to liquid but highly permeable to vapor. In other embodiments of the present invention, the tubular membranes 74A may have a complex shape that is characterized by the presence of a dense surface layer and a porous support layer. The support layer provides the membrane with mechanical strength, while the dense surface layer is responsible for the permeability and selectivity of the membrane.

[0068] Как показано на фиг. 1А, охлаждающая колонна 40А включает в себя один или несколько вентиляторов 14А. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения каждый вентилятор 14А содержит лопасти 16А вентилятора и электродвигатель 18А. В другом варианте осуществления настоящего изобретения один или несколько вентиляторов 14А могут включать в себя множество вентиляторов, использующих один общий электродвигатель. Вентилятор 14А выполнен с возможностью создания воздушного потока в направлении трубчатых мембран 74А, например, в восходящем направлении 75А вдоль длины трубчатых мембран 74А, в нисходящем направлении (противоположном направлению 75А) вдоль длины трубчатых мембран 74А и/или в одном или нескольких других направлениях поперечно длине трубчатых мембран 74А, например, перпендикулярно длине трубчатых мембран 74А. Воздушный поток может способствовать удалению газа с наружных поверхностей трубчатых мембран 74А. Как уже было сказано выше, текучей средой может служить вода, и через трубчатые мембраны 74А могут проникать лишь чистые водяные пары, при этом загрязнения, такие как инородные частицы, твердые вещества, растворенные или нерастворенные в воде, чешуйки и микроорганизмы остаются внутри трубчатых мембран 74А. Кроме того, трубчатые мембраны 74А блокируют проникновение загрязнений снаружи во внутреннее пространство трубчатых мембран 74А.[0068] As shown in Fig. 1A, the cooling column 40A includes one or more fans 14A. In one embodiment of the present invention, each fan 14A includes fan blades 16A and an electric motor 18A. In another embodiment of the present invention, one or more fans 14A may include a plurality of fans using a common electric motor. The fan 14A is configured to create an air flow in the direction of the tubular membranes 74A, for example, in an upward direction 75A along the length of the tubular membranes 74A, in a downward direction (opposite to the direction 75A) along the length of the tubular membranes 74A and/or in one or more other directions transverse to the length of the tubular membranes 74A, for example, perpendicular to the length of the tubular membranes 74A. The air flow can help remove gas from the outer surfaces of the tubular membranes 74A. As already mentioned above, the fluid medium can be water, and only pure water vapor can penetrate through the tubular membranes 74A, while contaminants such as foreign particles, solids dissolved or undissolved in water, scales and microorganisms remain inside the tubular membranes 74A. In addition, the tubular membranes 74A block the penetration of contaminants from the outside into the interior of the tubular membranes 74A.

[0069] На фиг. 1В представлена охлаждающая колонна 10, которая во многих аспектах аналогична охлаждающей колонне 40А, описанной выше в привязке к фиг. 1А. Охлаждающая колонна 10 включает в себя впускной патрубок 11 для технологической текучей среды, выпускной патрубок 12 для технологической текучей среды, корпус 13 колонны, вентилятор 14 и необязательно предохранительную сетку 15 вентилятора. Вентилятор 14 выполнен с возможностью втягивания воздуха внутрь через воздухозаборники 13А в охлаждающей колонне 10. Технологическая текучая среда, поступающая во впускной патрубок 11 для технологической текучей среды, направляется в приемный манифольд 16, который подает технологическую текучую среду в одну или несколько кассет теплообменников, таких как модули 18 теплообменников с трубчатыми мембранами. Как показано на фиг. 1В, каждый модуль 18 теплообменника с трубчатыми мембранами содержит коллекторы 41, такие как верхний коллектор 41В и нижний коллектор 41А, и трубчатые мембраны 39, аналогичные трубчатым мембранам 41, описанным выше. Модули 18 теплообменников с трубчатыми мембранами включают в себя пары модулей, состоящие из верхнего и нижнего модулей 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами, располагающихся один поверх другого, которые выполнены с возможностью охлаждения технологической текучей среды по мере ее протекания через верхний и нижний модули 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами. Охлаждающая колонна 10 снабжена выпускным манифольдом 17, который собирает технологическую текучую среду, поступающую из пар модулей, состоящих из верхнего и нижнего модулей 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами, располагающихся один поверх другого, и направляет технологическую текучую среду в выпускной патрубок 12 для технологической текучей среды.[0069] Fig. 1B shows a cooling column 10 that is similar in many respects to the cooling column 40A described above in connection with Fig. 1A. The cooling column 10 includes a process fluid inlet 11, a process fluid outlet 12, a column housing 13, a fan 14, and optionally a fan guard 15. The fan 14 is configured to draw air in through air inlets 13A in the cooling column 10. The process fluid entering the process fluid inlet 11 is directed to a receiving manifold 16 that delivers the process fluid to one or more heat exchanger cassettes, such as tubular membrane heat exchanger modules 18. As shown in Fig. 1B, each module 18 of the heat exchanger with tubular membranes contains collectors 41, such as an upper collector 41B and a lower collector 41A, and tubular membranes 39, similar to the tubular membranes 41 described above. The modules 18 of the heat exchangers with tubular membranes include pairs of modules consisting of upper and lower modules 18A and 18B of the heat exchangers with tubular membranes, located one on top of the other, which are configured to cool the process fluid as it flows through the upper and lower modules 18A and 18B of the heat exchangers with tubular membranes. The cooling column 10 is provided with an outlet manifold 17, which collects the process fluid coming from pairs of modules consisting of upper and lower modules 18A and 18B of heat exchangers with tubular membranes, located one on top of the other, and directs the process fluid into an outlet branch pipe 12 for the process fluid.

[0070] Охлаждающая колонна 10 включает в себя разъемные соединения 30 и 30А между верхним и нижним модулями 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами и приемным и выпускным манифольдами (16 и 17, соответственно). Охлаждающая колонна 10 включает в себя соединения 19 между каждой парой, состоящей из верхнего и нижнего модулей 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами, что позволяет технологической текучей среде проходить от верхнего модуля 18А теплообменника с трубчатыми мембранами до нижнего модуля 18 В теплообменника с трубчатыми мембранами.[0070] The cooling column 10 includes detachable connections 30 and 30A between the upper and lower modules 18A and 18B of the tubular membrane heat exchangers and the receiving and discharging manifolds (16 and 17, respectively). The cooling column 10 includes connections 19 between each pair consisting of the upper and lower modules 18A and 18B of the tubular membrane heat exchangers, which allows the process fluid to pass from the upper module 18A of the tubular membrane heat exchanger to the lower module 18B of the tubular membrane heat exchanger.

[0071] Следовательно, верхний и нижний модули 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами, входящие в состав каждой пары, соединены по последовательной схеме. Кроме того, каждая пара модулей, состоящая из верхнего и нижнего модулей 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами, соединена с приемным и выпускным манифольдами (16 и 17, соответственно) в параллель с другими парами, состоящими из верхнего и нижнего модулей 18А и18 В теплообменников с трубчатыми мембранами. Модульный характер верхнего и нижнего модулей 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами облегчает и упрощает эффективное обслуживание охлаждающей колонны 10. Например, если необходимо заменить один из верхних модулей 18А теплообменников с трубчатыми мембранами, то этот верхний модуль 18 теплообменника с трубчатыми мембранами отсоединяется от приемного манифольда 16 и от соответствующего нижнего модуля 18В теплообменника с трубчатыми мембранами, а затем снимается. Затем верхний модуль 18А теплообменника с трубчатыми мембранами под замену соединяется с приемным манифольдом 16 и с нижним модулем 18 В теплообменника с трубчатыми мембранами. В альтернативном варианте предусмотрено, что если пара модулей, состоящая из верхнего и нижнего модулей 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами, должна быть заменена, то эта пара отсоединяется от приемного и выпускного манифольдов (16 и 17, соответственно), после чего она снимается с охлаждающей колонны 10, и к приемному и выпускному манифольдам (16 и 17, соответственно) подсоединяется новая пара модулей, состоящая из верхнего и нижнего модулей 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами. Для более габаритных вариантов осуществления охлаждающей колонны перед и за каждым модулем 18 теплообменника с трубчатыми мембранами может быть предусмотрена запорная арматура, благодаря чему каждый модуль 18 может обслуживаться и/или заменяться без осушения всей системы в целом. Кроме того, наличие запорной арматуры перед и за каждым модулем 18 теплообменника с трубчатыми мембранами обеспечивает возможность функционирования других компонентов охлаждающей колонны во время проведения техобслуживания.[0071] Therefore, the upper and lower modules 18A and 18B of the tubular membrane heat exchangers included in each pair are connected in series. In addition, each pair of modules consisting of the upper and lower modules 18A and 18B of the tubular membrane heat exchangers is connected to the receiving and discharging manifolds (16 and 17, respectively) in parallel with other pairs consisting of the upper and lower modules 18A and 18B of the tubular membrane heat exchangers. The modular nature of the upper and lower modules 18A and 18B of the tubular membrane heat exchangers facilitates and simplifies efficient maintenance of the cooling column 10. For example, if it is necessary to replace one of the upper modules 18A of the tubular membrane heat exchangers, then this upper module 18 of the tubular membrane heat exchanger is disconnected from the receiving manifold 16 and from the corresponding lower module 18B of the tubular membrane heat exchanger, and then removed. Then, the upper module 18A of the tubular membrane heat exchanger for replacement is connected to the receiving manifold 16 and to the lower module 18B of the tubular membrane heat exchanger. In an alternative embodiment, it is envisaged that if a pair of modules consisting of the upper and lower modules 18A and 18B of the heat exchangers with tubular membranes is to be replaced, then this pair is disconnected from the receiving and outlet manifolds (16 and 17, respectively), after which it is removed from the cooling column 10, and a new pair of modules consisting of the upper and lower modules 18A and 18B of the heat exchangers with tubular membranes is connected to the receiving and outlet manifolds (16 and 17, respectively). For larger embodiments of the cooling column, shut-off valves can be provided before and after each module 18 of the heat exchanger with tubular membranes, due to which each module 18 can be serviced and/or replaced without draining the entire system as a whole. In addition, the presence of shut-off valves before and after each module 18 of the heat exchanger with tubular membranes ensures the possibility of operation of other components of the cooling column during maintenance.

[0072] Охлаждающая колонна 10 снабжена предохранительными устройствами, такими как экраны 21, предназначенными для защиты модулей 18 теплообменников с трубчатыми мембранами от грязи, мусора, солнечных лучей и/или ударных воздействий. Охлаждающая колонна 10 характеризуется конфигурацией с искусственной тягой и включает в себя вентилятор 14, выполненный с возможностью втягивания воздуха в воздухозаборники 13А вдоль трубчатых мембран 39 модулей 18 теплообменников с трубчатыми мембранами и его отведения наружу через воздуховыпускное отверстие 15 охлаждающей колонны 10. Было установлено, что индуцируемый воздушный поток, поступающий на трубчатые мембраны 39, создает низкий воздушный вакуум на внешней стороне трубчатых мембран 39. Низкий воздушный вакуум на внешней стороне трубчатых мембран способствует выходу газа из трубчатых мембран 39 и повышает эффективность работы трубчатых мембран 39. Однако следует отметить, что искусственный принудительный восходящий или нисходящий поток, а также все перекрестные воздушные потоки любой структуры входят в объем настоящего изобретения.[0072] The cooling column 10 is provided with safety devices, such as screens 21, designed to protect the modules 18 of the tubular membrane heat exchangers from dirt, debris, sunlight and/or impact. The cooling column 10 is characterized by an artificial draft configuration and includes a fan 14 configured to draw air into the air intakes 13A along the tubular membranes 39 of the modules 18 of the heat exchangers with tubular membranes and to discharge it to the outside through the air outlet 15 of the cooling column 10. It was found that the induced air flow entering the tubular membranes 39 creates a low air vacuum on the outside of the tubular membranes 39. The low air vacuum on the outside of the tubular membranes promotes the exit of gas from the tubular membranes 39 and increases the efficiency of the tubular membranes 39. However, it should be noted that the artificial forced upward or downward flow, as well as all cross-air flows of any structure, are included in the scope of the present invention.

[0073] Модули 18 теплообменников с трубчатыми мембранами облегчают передачу тепла от технологической текучей среды при низком давлении технологической текучей среды. Например, охлаждающая колонна 10 использует технологическую текучую среду низкого давления, например, менее 25 фунтов/кв. дюйм. В другом варианте осуществления настоящего изобретения охлаждающая колонна 10 может работать в «открытой» конфигурации, в которой технологическая текучая среда подвергается воздействию давления атмосферного воздуха. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения охлаждающая колонна 10 может работать при более высоких давлениях, например, около 150 фунтов/кв. дюйм или свыше 200 фунтов/кв. дюйм. Например, внутреннее давление в трубке 770 в варианте осуществления, который проиллюстрирован на фиг. 7В, может доходить до 450 фунтов/кв. дюйм, когда трубка 770 используется для проведения хладагента.[0073] The tube membrane heat exchanger modules 18 facilitate the transfer of heat from the process fluid at a low pressure of the process fluid. For example, the cooling column 10 uses a low pressure process fluid, such as less than 25 psig. In another embodiment of the present invention, the cooling column 10 can operate in an "open" configuration in which the process fluid is exposed to atmospheric pressure. In another embodiment of the present invention, the cooling column 10 can operate at higher pressures, such as about 150 psig or over 200 psig. For example, the internal pressure in the tube 770 in the embodiment illustrated in Fig. 7B can reach 450 psig when the tube 770 is used to conduct a refrigerant.

[0074] На фиг. 1С представлено более детальное изображение, иллюстрирующее охлаждающую колонну 10, содержащую разъемные соединения 30 между приемным манифольдом 16 и верхними модулями 18А теплообменников с трубчатыми мембранами. В частности, приемный манифольд 16 включает в себя основную трубку 16А с расходящимися от нее отводными трубками 16 В. Приемный манифольд 16 дополнительно содержит распределитель, такой как распределительная камера 16С, каждый из которых снабжен фланцем 16D, который соединяется с фланцем 41С впускного коллектора 41В верхнего модуля 18 теплообменника с трубчатыми мембранами. Распределительная камера 16С может иметь форму, напоминающую квадратную усеченную пирамиду; и в необязательном варианте она включает в себя дефлектор, выполненный с возможностью распределения технологической текучей среды, поступающей из распределительной камеры 16С в верхний коллектор 41 В. Фланцы 16D и 41С могут быть соединены друг с другом с возможностью съема, например, с помощью одной или нескольких крепежных деталей. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения между фланцами 16D и 41С предусмотрен уплотняющий элемент, такой как прокладка. Для соединения верхнего модуля 18А теплообменника, снабженного трубчатыми мембранами, с приемным манифольдом 16 пользователь располагает впускной коллектор 41 В под распределительной камерой 16С и скрепляет их фланцы 16D и 41С, используя для этого крепежные детали или иные приспособления. В другом варианте осуществления настоящего изобретения соединения 30 выполнены постоянными.[0074] Fig. 1C is a more detailed view illustrating a cooling column 10 comprising detachable connections 30 between a receiving manifold 16 and upper modules 18A of the heat exchangers with tubular membranes. In particular, the receiving manifold 16 includes a main tube 16A with branch tubes 16B diverging from it. The receiving manifold 16 further comprises a distributor, such as a distribution chamber 16C, each of which is provided with a flange 16D, which is connected to a flange 41C of an inlet manifold 41B of an upper module 18 of the heat exchanger with tubular membranes. The distribution chamber 16C can have a shape resembling a square truncated pyramid; and optionally includes a deflector configured to distribute process fluid flowing from the distribution chamber 16C to the upper manifold 41B. The flanges 16D and 41C may be removably connected to each other, such as by one or more fasteners. In one embodiment of the present invention, a sealing element, such as a gasket, is provided between the flanges 16D and 41C. To connect the upper module 18A of the heat exchanger equipped with tubular membranes to the receiving manifold 16, the user positions the inlet manifold 41B below the distribution chamber 16C and fastens their flanges 16D and 41C using fasteners or other devices. In another embodiment of the present invention, the connections 30 are permanent.

[0075] Как показано на фиг. 1D, соединение 19 между верхним и нижним модулями 18А и 18 В теплообменников с трубчатыми мембранами включает в себя фланцы 41С и 41D на корпусах 80 нижнего и верхнего коллекторов 41А и 41В. Фланцы 41С и 41D соединяются между собой на постоянной основе или с возможностью съема. При соединении друг с другом верхний и нижний коллекторы 41А и 41В образуют смачиваемый отсек 43, в который заходит технологическая текучая среда из трубчатых мембран верхнего модуля 18А теплообменника с трубчатыми мембранами, и который направляет технологическую текучую среду в трубчатые мембраны нижнего теплообменника 18В с трубчатыми мембранами.[0075] As shown in Fig. 1D, the connection 19 between the upper and lower modules 18A and 18B of the tubular membrane heat exchangers includes flanges 41C and 41D on the housings 80 of the lower and upper headers 41A and 41B. The flanges 41C and 41D are connected to each other permanently or with the possibility of removal. When connected to each other, the upper and lower headers 41A and 41B form a wetted compartment 43, which receives the process fluid from the tubular membranes of the upper module 18A of the tubular membrane heat exchanger and which directs the process fluid to the tubular membranes of the lower heat exchanger 18B with tubular membranes.

[0076] Смачиваемый отсек 43, образованный между модулями 18 теплообменников с трубчатыми мембранами, обеспечивает возможность соединения между собой модулей 18 теплообменников с трубчатыми мембранами, формирующих более длинный теплообменник. Соединенные модули 18 теплообменников с трубчатыми мембранами могут сформировать более длинный теплообменник без необходимости использования дополнительных коллекторов и соответствующих трубопроводов. Смачиваемый отсек 43 может быть более высоким в сравнении проиллюстрированным отсеком, что улучшает перемешивание текучей среды, или более коротким в сравнении проиллюстрированным отсеком, что обеспечивает более компактное соединение. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения смачиваемый отсек 43 включает в себя смесители текучей среды, такие как стационарные или подвижные элементы, которые располагаются внутри смачиваемого отсека 43.[0076] The wetted compartment 43 formed between the modules 18 of the heat exchangers with tubular membranes provides the possibility of connecting the modules 18 of the heat exchangers with tubular membranes together, forming a longer heat exchanger. The connected modules 18 of the heat exchangers with tubular membranes can form a longer heat exchanger without the need for additional manifolds and corresponding pipelines. The wetted compartment 43 can be a higher compartment in comparison with the illustrated one, which improves the mixing of the fluid, or a shorter compartment in comparison with the illustrated one, which provides a more compact connection. In one embodiment of the present invention, the wetted compartment 43 includes fluid mixers, such as stationary or moving elements, which are located inside the wetted compartment 43.

[0077] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения соединение 19 включает в себя одну или несколько крепежных деталей, таких как комплекты из болтов, гаек и шайб, которые выполнены с возможностью соединения между собой фланцев 41С и 41D с возможностью их последующего съема. В других примерах фланцы 41С и 41D могут быть соединены друг с другом с помощью клеящего вещества, приварены друг к другу или соединены между собой посредством сопрягаемых частей нижнего и верхнего коллекторов 41А и 41 В. Соединение 19 может включать в себя уплотнительный элемент, такой как прокладка, и/или клеящее вещество, такое как эпоксидная смола.[0077] In one embodiment of the present invention, the connection 19 includes one or more fasteners, such as sets of bolts, nuts and washers, which are configured to connect together the flanges 41C and 41D so that they can be subsequently removed. In other examples, the flanges 41C and 41D can be connected to each other using an adhesive, welded to each other, or connected to each other by mating parts of the lower and upper manifolds 41A and 41B. The connection 19 can include a sealing element, such as a gasket, and/or an adhesive, such as epoxy resin.

[0078] Как показано на фиг. 1Е, верхний и нижний модули 18А и 18В теплообменников с трубчатыми мембранами могут быть идентичными, и они описаны применительно к теплообменнику 18 с трубчатыми мембранами. Корпус 80 коллектора каждого из модулей 18А и 18 В теплообменников с трубчатыми мембранами включает в себя часть 42 плиты коллектора, снабженную множеством отверстий для приема соединителей, таких как фитинги 166, которые соединяют трубчатые мембраны 39 с верхним и нижним коллекторами 41В и 41А. Верхний и нижний коллекторы 41 В и 41А дополнительно включают в себя заливку 170 и 171 для соединения трубчатых мембран 39 с фитингами 166. Для наглядности верхний и нижний коллекторы 41В и 41А показаны на фиг. 1D без заливки 170 и 171.[0078] As shown in Fig. 1E, the upper and lower modules 18A and 18B of the tubular membrane heat exchangers may be identical, and they are described in connection with the heat exchanger 18 with tubular membranes. The collector body 80 of each of the modules 18A and 18B of the tubular membrane heat exchangers includes a portion 42 of the collector plate provided with a plurality of openings for receiving connectors, such as fittings 166, which connect the tubular membranes 39 to the upper and lower headers 41B and 41A. The upper and lower headers 41B and 41A further include a grouting 170 and 171 for connecting the tubular membranes 39 to the fittings 166. For clarity, the upper and lower headers 41B and 41A are shown in Fig. 1D without the grouting 170 and 171.

[0079] На фиг. 1В показаны соединения 30А между нижними модулями 18В теплообменников с трубчатыми мембранами и выпускным манифольдом 17, которые могут быть аналогичны соединениям 30, располагающимся между приемным манифольдом 16 и верхними модулями 18А теплообменников с трубчатыми мембранами. Выпускной манифольд 17 включает в себя сборные коллекторы 17В, аналогичные распределительной камере 16С, описанной выше в привязке к фиг. 1С. Сборные коллекторы 17 В снабжены фланцами, выполненными с возможностью разъемного или постоянного соединения с фланцем 41D нижнего коллектора 41А нижнего модуля 18В теплообменника с трубчатыми мембранами.[0079] Fig. 1B shows connections 30A between the lower modules 18B of the heat exchangers with tubular membranes and the outlet manifold 17, which may be similar to the connections 30 located between the intake manifold 16 and the upper modules 18A of the heat exchangers with tubular membranes. The outlet manifold 17 includes collection headers 17B similar to the distribution chamber 16C described above in connection with Fig. 1C. The collection headers 17B are provided with flanges configured to be detachably or permanently connected to the flange 41D of the lower header 41A of the lower module 18B of the heat exchanger with tubular membranes.

[0080] Согласно одному из подходов модули 18 теплообменников с трубчатыми мембранами выполнены двунаправленными, а это значит, что могут быть установлены модули 18 теплообменников, снабженные трубчатыми мембранами, или с впускным коллектором 41В, который располагается в верхнем положении, или с выпускным коллектором 41А, который располагается в верхнем положении. Кроме того, каждый манифольд из числа приемного и выпускного манифольдов 16 и 17 может функционировать в качестве приемного манифольда или выпускного манифольда в зависимости от направления движения потока технологической текучей среды. Например, в некоторых сферах применения технологическая текучая среда может менять направление своего движения на обратное таким образом, что технологическая текучая среда выходит из манифольда 17 через теплообменники 18 с трубчатыми мембранами и заходит в манифольд 16. В других вариантах осуществления настоящего изобретения модули 18 теплообменников с трубчатыми мембранами могут быть однонаправленными.[0080] According to one approach, the modules 18 of the heat exchangers with tubular membranes are made bidirectional, which means that the modules 18 of the heat exchangers equipped with tubular membranes can be installed either with an inlet manifold 41B, which is located in an upper position, or with an outlet manifold 41A, which is located in an upper position. In addition, each manifold of the receiving and outlet manifolds 16 and 17 can function as a receiving manifold or an outlet manifold depending on the direction of flow of the process fluid. For example, in some applications, the process fluid can change its direction of flow so that the process fluid exits the manifold 17 through the heat exchangers 18 with tubular membranes and enters the manifold 16. In other embodiments of the present invention, the modules 18 of the heat exchangers with tubular membranes can be unidirectional.

[0081] На фиг. 1Е также показано, что впускной коллектор 41 В и выпускной коллектор 41А включают в себя части 42 плиты коллектора, снабженные отверстиями 164 для приема фитингов 166. Фитинг 166 характеризуется наличием концевых участков 160, соединенных с частями 42 плиты коллектора. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения концевой участок 160 каждого фитинга 166 имеет максимальную ширину, превышающую минимальную ширину, перекрывающую соответствующее отверстие 164. Взаимное перекрытие концевого участка 160 фитинга 166 и части 42 плиты коллектора препятствует вытягиванию фитинга 166. Фитинги 166 характеризуются наличием противоположных концевых участков 162, соединенных с трубчатыми мембранами 39. Концевые участки 162 фитингов 166 заходят в просветы 168 трубчатой мембраны 39. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения просветы 168 характеризуются круглым поперечным сечением с начальным внутренним диаметром, а каждый концевой участок 162 фитингов 166 характеризуется наружным диаметром, превышающим начальный внутренний диаметр просвета 168, что создает препятствие, удерживающее концевой участок 162 фитинга в зацеплении с трубчатой мембраной 39. Согласно одному из подходов концевые участки 162 фитингов впрессовываются в просветы 168 трубчатых мембран 39. Фитинги 166 могут быть выполнены из более твердого пластика, а трубчатая мембрана - из более мягкого пластика, вследствие чего трубчатая мембрана 39 деформируется радиально наружу, вписываясь в концевой участок 162 фитинга.[0081] Fig. 1E also shows that the intake manifold 41B and the exhaust manifold 41A include portions 42 of the manifold plate provided with openings 164 for receiving fittings 166. The fitting 166 is characterized by having end portions 160 connected to the portions 42 of the manifold plate. In one embodiment of the present invention, the end portion 160 of each fitting 166 has a maximum width greater than the minimum width that overlaps the corresponding opening 164. The mutual overlap of the end portion 160 of the fitting 166 and the portion 42 of the manifold plate prevents the fitting 166 from being pulled out. The fittings 166 are characterized by the presence of opposite end portions 162 connected to the tubular membranes 39. The end portions 162 of the fittings 166 enter the lumens 168 of the tubular membrane 39. In one embodiment of the present invention, the lumens 168 are characterized by a circular cross-section with an initial internal diameter, and each end portion 162 of the fittings 166 is characterized by an outer diameter greater than the initial internal diameter of the lumen 168, which creates an obstacle that holds the end portion 162 of the fitting in engagement with the tubular membrane 39. According to one approach, the end sections 162 of the fittings are pressed into the lumens 168 of the tubular membranes 39. The fittings 166 can be made of a harder plastic, and the tubular membrane can be made of a softer plastic, as a result of which the tubular membrane 39 is deformed radially outward, fitting into the end section 162 of the fitting.

[0082] Как показано на фиг. 1Е, заливка 170 и 171 впускного и выпускного коллекторов 41В и 41А контактирует с наружной поверхностью 172 мембран 39 на концевых участках 174 трубчатых мембран 39. Заливка 170 и 171 соединяет мембраны 39 с фитингами 166. Технологическая текучая среда может протекать в направлении 176, проходя через отверстия 164 фитингов 166 верхнего коллектора 41 В, заходить в просветы 168 трубчатых мембран 39 и выходить наружу через фитинги 166 нижнего коллектора 41 А. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения модуль 18 теплообменника с трубчатыми мембранами включает в себя опору 180, снабженную отверстиями 182 под трубчатые мембраны 39, которые удерживают мембраны 39 по существу в прямом положении с параллельной ориентацией.[0082] As shown in Fig. 1E, the fill 170 and 171 of the inlet and outlet manifolds 41B and 41A contacts the outer surface 172 of the membranes 39 at the end portions 174 of the tubular membranes 39. The fill 170 and 171 connects the membranes 39 to the fittings 166. The process fluid can flow in the direction 176, passing through the openings 164 of the fittings 166 of the upper manifold 41B, enter the lumens 168 of the tubular membranes 39 and exit out through the fittings 166 of the lower manifold 41A. In one embodiment of the present invention, the heat exchanger module 18 with tubular membranes includes a support 180 provided with openings 182 for the tubular membranes 39, which hold the membranes 39 in a substantially straight position with a parallel orientation.

[0083] На фиг. 2 представлена охлаждающая колонна 200, которая аналогична охлаждающей колонне 10, описанной выше, а различия будут особо указаны ниже. Охлаждающая колонна 200 включает в себя корпус 202 колонны, воздухозаборник 204, воздуховыпускное отверстие 206, вентилятор 208 и сборку 210 модулей 212 теплообменников с трубчатыми мембранами. Для более высоких охлаждающих колонн модули 212 теплообменников с трубчатыми мембранами включают в себя по меньшей мере одну пару модулей, состоящую из верхнего и нижнего модулей 212А и 212В теплообменников с трубчатыми мембранами. Для более коротких охлаждающих колонн может быть предусмотрен всего один модуль 212 с трубчатыми мембранами. Вентилятор 208 выполнен с возможностью индуцирования прохождения воздушного потока через воздухозаборник 204 вдоль модулей 212 теплообменников с трубчатыми мембранами и его отведения наружу через воздуховыпускное отверстие 206. В других вариантах осуществления настоящего изобретения охлаждающая колонна 200 может быть выполнена таким образом, что вентилятор 208 нагнетает воздух в модули 212 теплообменников с трубчатыми мембранами, а не индуцирует прохождение воздушного потока через модули 212 теплообменников с трубчатыми мембранами. Пары, состоящие из верхнего и нижнего модулей 212А и 212 В теплообменников с трубчатыми мембранами, располагаются в ряд в корпусе 202 колонны. Пары модулей, состоящие из верхнего и нижнего модулей 212А и 212 В теплообменников с трубчатыми мембранами, формируют верхний уровень 229 и нижний уровень 231 теплообменников 212 с трубчатыми мембранами.[0083] Fig. 2 shows a cooling column 200, which is similar to the cooling column 10 described above, and the differences will be specifically noted below. The cooling column 200 includes a column body 202, an air inlet 204, an air outlet 206, a fan 208 and an assembly 210 of modules 212 of heat exchangers with tubular membranes. For taller cooling columns, the modules 212 of heat exchangers with tubular membranes include at least one pair of modules consisting of an upper and lower modules 212A and 212B of heat exchangers with tubular membranes. For shorter cooling columns, only one module 212 with tubular membranes can be provided. The fan 208 is configured to induce an air flow through the air inlet 204 along the modules 212 of the heat exchangers with tubular membranes and to discharge it outside through the air outlet 206. In other embodiments of the present invention, the cooling column 200 can be designed in such a way that the fan 208 pumps air into the modules 212 of the heat exchangers with tubular membranes, and does not induce an air flow through the modules 212 of the heat exchangers with tubular membranes. Pairs consisting of upper and lower modules 212A and 212B of the heat exchangers with tubular membranes are arranged in a row in the body 202 of the column. Pairs of modules consisting of upper and lower modules 212A and 212B of the heat exchangers with tubular membranes form an upper level 229 and a lower level 231 of the heat exchangers 212 with tubular membranes.

[0084] Кроме того, проиллюстрированная охлаждающая колонна 200 содержит слои 230, 232 и 234 пар, состоящих из модулей 212А и 212В теплообменников с трубчатыми мембранами, вследствие чего воздушный поток, заходящий в воздухозаборник 204, последовательно проходит через слои 230, 232 и 234 модулей 212А и 212В теплообменников с трубчатыми мембранами. Количество слоев из модулей 212 теплообменников с трубчатыми мембранами может быть выбрано в зависимости от конкретного количества передаваемого тепла, требуемого для конкретной сферы применения.[0084] In addition, the illustrated cooling column 200 comprises layers 230, 232 and 234 of pairs consisting of modules 212A and 212B of heat exchangers with tubular membranes, as a result of which the air flow entering the air inlet 204 sequentially passes through layers 230, 232 and 234 of modules 212A and 212B of heat exchangers with tubular membranes. The number of layers of modules 212 of heat exchangers with tubular membranes can be selected depending on the specific amount of heat transfer required for a particular application.

[0085] Охлаждающая колонна 200 включает в себя приемный манифольд 214 и выпускной манифольд 216. Каждый из модулей 212А теплообменников с трубчатыми мембранами характеризуется наличием соединения 220 с приемным манифольдом 214 и соединения 222 с нижним модулем 212 В теплообменника с трубчатыми мембранами. Для более коротких охлаждающих колонн каждый из слоев 230, 232 и 234 может содержать единственный слой теплообменников 212 с трубчатыми мембранами. Для более высоких охлаждающих колонн может быть предусмотрено три или больше уровней теплообменников 212 с трубчатыми мембранами, снабженных соединениями 222, которые связывают между собой теплообменники 212 с трубчатыми мембранами.[0085] The cooling column 200 includes a receiving manifold 214 and a discharge manifold 216. Each of the modules 212A of the tubular membrane heat exchangers is characterized by having a connection 220 with the receiving manifold 214 and a connection 222 with a lower module 212B of the tubular membrane heat exchanger. For shorter cooling columns, each of the layers 230, 232 and 234 may comprise a single layer of the tubular membrane heat exchangers 212. For taller cooling columns, three or more levels of the tubular membrane heat exchangers 212 may be provided, provided with connections 222 that interconnect the tubular membrane heat exchangers 212.

[0086] Нижний модуль 212 В теплообменника с трубчатыми мембранами дополнительно включает в себя соединение 224 с нижним манифольдом 216. Приемный манифольд 214 и выпускной манифольд 215 аналогичны приемному и выпускному манифольдам 16 и 17, описанным выше в привязке к фиг. 1В и 1С. Кроме того, соединения 220, 222 и 224 аналогичны соединениям 30, 19 и 30А, описанным выше в привязке к фиг. 1 В и 1D. Соединения 220, 222 и 224 могут быть разъемными или постоянными.[0086] The lower module 212B of the heat exchanger with tubular membranes further includes a connection 224 with a lower manifold 216. The receiving manifold 214 and the outlet manifold 215 are similar to the receiving and outlet manifolds 16 and 17 described above in connection with Figs. 1B and 1C. In addition, the connections 220, 222 and 224 are similar to the connections 30, 19 and 30A described above in connection with Figs. 1B and 1D. The connections 220, 222 and 224 can be detachable or permanent.

[0087] На фиг. 3 представлена охлаждающая колонна 300, которая в одной из конфигураций выполнена в виде двусторонней охлаждающей колонны с искусственной тягой. Охлаждающая колонна 300 во многих аспектах аналогична охлаждающим колоннам, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже. Охлаждающая колонна 300 включает в себя воздухозаборники 302 и 304 с предохранительными устройствами, такими как жалюзи или экраны 306; по меньшей мере, один вентилятор 308; и воздуховыпускное отверстие 310. Охлаждающая колонна 300 включает в себя сборки 310 и 312 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сборки 310 и 312 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами сообщаются друг с другом по текучей среде, и в них поступает одна и та же технологическая текучая среда. В другом варианте осуществления настоящего изобретения сборки 310 и 312 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами не сообщаются друг с другом, и в них поступает разные технологические текучие среды.[0087] Fig. 3 shows a cooling tower 300, which in one configuration is implemented as a two-sided cooling tower with artificial draft. The cooling tower 300 is similar in many respects to the cooling towers described above, and the differences will be specifically noted below. The cooling tower 300 includes air inlets 302 and 304 with safety devices, such as louvers or screens 306; at least one fan 308; and an air outlet 310. The cooling tower 300 includes assemblies 310 and 312 of tubular membrane heat exchanger modules. In one embodiment of the present invention, the assemblies 310 and 312 of tubular membrane heat exchanger modules are in fluid communication with each other and receive the same process fluid. In another embodiment of the present invention, the assemblies 310 and 312 of the tubular membrane heat exchanger modules are not in communication with each other and are fed with different process fluids.

[0088] Каждая сборка 310 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами включает в себя модули 314 теплообменников с трубчатыми мембранами, расположенными один поверх другого, которые соединены с верхними и нижними манифольдами 316 и 318, соответственно, посредством разъемных соединений 320 и 322. Модули 314 теплообменников с трубчатыми мембранами могут включать в себя верхние модули 324 теплообменников с трубчатыми мембранами и нижние модули 326 теплообменников с трубчатыми мембранами, которые соединяются между собой с помощью соединения 328, выполненного разъемным или постоянным. В каждой сборке 310 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами может быть предусмотрен ряд модулей 314 теплообменников с трубчатыми мембранами, например, в зависимости от размеров охлаждающей колонны.[0088] Each assembly 310 of heat exchanger modules with tubular membranes includes heat exchanger modules 314 with tubular membranes located one on top of the other, which are connected to the upper and lower manifolds 316 and 318, respectively, by means of detachable connections 320 and 322. The heat exchanger modules 314 with tubular membranes can include upper modules 324 of heat exchangers with tubular membranes and lower modules 326 of heat exchangers with tubular membranes, which are connected to each other by means of a connection 328, which is made detachable or permanent. In each assembly 310 of heat exchanger modules with tubular membranes, a number of heat exchanger modules 314 with tubular membranes can be provided, for example, depending on the dimensions of the cooling column.

[0089] В качестве примера и в привязке к фиг. 20 предложен одноуровневая сборка 2002 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, содержащая один уровень модулей 2006 теплообменников с трубчатыми мембранами, соединенных с приемным манифольдом 2008 и выпускным манифольдом 2010. Для более крупных охлаждающих колонн предусмотрены двухуровневые сборки 2012 и 2013 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, каждая из которых содержит первый уровень 2014 и второй уровень 2016 модулей 2006 теплообменников с трубчатыми мембранами с соединением 2018 между ними, которое аналогично соединению 19, описанному выше в привязке к фиг. 1D. Для еще более крупных охлаждающих колонн предусмотрены трехуровневые сборки 2020 и 2021 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, которые содержат первый уровень 2022, второй уровень 2024 и третий уровень 2026 модулей 2006 теплообменников с трубчатыми мембранами. Модули 2006 теплообменников с трубчатыми мембранами соединены посредством соединений 2028, аналогичных соединению 19, описанному выше в привязке к фиг. 1D. Количество модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, располагающихся один поверх другого, в каждой сборке модулей теплообменников с трубчатыми мембранами может быть выбрано в зависимости по меньшей мере частично от требуемой охлаждающей способности и пространственных ограничений в пределах охлаждающей колонны.[0089] As an example and in connection with Fig. 20, a single-level assembly 2002 of tubular membrane heat exchanger modules is provided, comprising one level of tubular membrane heat exchanger modules 2006 connected to a receiving manifold 2008 and an outlet manifold 2010. For larger cooling columns, two-level assemblies 2012 and 2013 of tubular membrane heat exchanger modules are provided, each of which comprises a first level 2014 and a second level 2016 of tubular membrane heat exchanger modules 2006 with a connection 2018 therebetween, which is similar to the connection 19 described above in connection with Fig. 1D. For even larger cooling columns, three-level assemblies 2020 and 2021 of tubular membrane heat exchanger modules are provided, which comprise a first level 2022, a second level 2024 and a third level 2026 of tubular membrane heat exchanger modules 2006. The tubular membrane heat exchanger modules 2006 are connected by connections 2028 similar to the connection 19 described above in connection with Fig. 1D. The number of tubular membrane heat exchanger modules located one on top of the other in each assembly of tubular membrane heat exchanger modules can be selected depending at least in part on the desired cooling capacity and space constraints within the cooling column.

[0090] Охлаждающая колонна 300 дополнительно включает в себя клапан 330 для подпиточной технологической текучей среды, источник 332 подачи подпиточной технологической текучей среды, сливной вентиль 334 и сливной патрубок 336. Охлаждающая колонна 300 может включать в себя контроллер 360, который управляет сливным вентилем 334 и клапаном 330 для подпиточной технологической текучей среды с целью отведения технологической текучей среды с высоким содержанием растворенных в ней твердых веществ и добавления чистой технологической текучей среды с небольшим содержанием растворенных в ней твердых веществ. Таким образом, контроллер может управлять сливным вентилем 334 и клапаном 330 для подпиточной технологической текучей среды с целью компенсации испарения и выполнения продувки.[0090] The cooling column 300 further includes a valve 330 for make-up process fluid, a supply source 332 for make-up process fluid, a drain valve 334 and a drain pipe 336. The cooling column 300 may include a controller 360 that controls the drain valve 334 and the valve 330 for make-up process fluid in order to remove the process fluid with a high content of dissolved solids therein and to add a clean process fluid with a low content of dissolved solids therein. Thus, the controller can control the drain valve 334 and the valve 330 for make-up process fluid in order to compensate for evaporation and to perform a purge.

[0091] На фиг. 4 представлена охлаждающая колонна 400, которая в одной из своих конфигураций выполнена в виде двусторонней адиабатической охлаждающей колонны с искусственной тягой. Охлаждающая колонна 400 аналогична охлаждающим колоннам, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже. Охлаждающая колонна 400 включает в себя сборки 402 и 404 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, которые функционируют в качестве средств предварительного охлаждения или теплообменников предварительного охлаждения для непрямых теплообменников, таких как сухой непрямой теплообменник 406 охлаждающей колонны 400. Непрямые теплообменники 406 могут включать в себя один или несколько теплообменников из оребренных труб, один или несколько пластинчатых (кассетных) теплообменников и/или любой другой типа непрямых теплообменников. Сборки 402 и 404 теплообменников с трубчатыми мембранами обеспечивают преимущество над некоторыми существующими адиабатическими устройствами для предварительного охлаждения воздуха, в которых используются кассеты испарительного охлаждения, поскольку сборки 402 и 404 теплообменников с трубчатыми мембранами могут не смещаться, не засоряться или не поражаться сухой гнилью.[0091] Fig. 4 shows a cooling column 400, which in one of its configurations is implemented as a two-sided adiabatic cooling column with artificial draft. The cooling column 400 is similar to the cooling columns described above, and the differences will be specifically noted below. The cooling column 400 includes assemblies 402 and 404 of modules of heat exchangers with tubular membranes, which function as pre-cooling means or pre-cooling heat exchangers for indirect heat exchangers, such as a dry indirect heat exchanger 406 of the cooling column 400. Indirect heat exchangers 406 can include one or more finned tube heat exchangers, one or more plate (cassette) heat exchangers and/or any other type of indirect heat exchangers. The 402 and 404 tubular membrane heat exchanger assemblies provide an advantage over some existing adiabatic air pre-cooling units that use evaporative cooling cassettes because the 402 and 404 tubular membrane heat exchanger assemblies may not shift, foul, or dry rot.

[0092] Каждая сборка 404 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами включает в себя один или несколько модулей 410 и 412 теплообменников с трубчатыми мембранами, которые соединены с верхним и нижним манифольдами 410 и 412. Охлаждающая колонна 400 включает в себя контур 430 циркуляции технологической текучей среды для сборок 402 и 404 теплообменников с трубчатыми мембранами и насос 424, выполненный с возможностью направления технологической текучей среды между сборками 402 и 404 теплообменников с трубчатыми мембранами. Охлаждающая колонна 400 снабжена вентилятором 414, который индуцирует прохождение воздушного потока через впуски 416, через сборки 402 и 404 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами и сквозь сухие теплообменники 406 перед тем, как воздух будет отведен наружу через выпуск 418 охлаждающей колонны 400. В некоторых вариантах применения направление движения воздушного потока может быть изменено на противоположное с переходом в конфигурацию с принудительной тягой. Сухие непрямые теплообменники 406 включают в себя соединения 420 и 422 для технологической текучей среды. Охлаждающая колонна 400 дополнительно включает в себя подпиточный клапан 426, источник 428 подпитки, сливной вентиль 430 и сливной патрубок 432 с целью компенсации испарения и выполнения продувки.[0092] Each assembly 404 of heat exchanger modules with tubular membranes includes one or more heat exchanger modules 410 and 412 with tubular membranes that are connected to upper and lower manifolds 410 and 412. The cooling column 400 includes a process fluid circulation loop 430 for the assemblies 402 and 404 of heat exchangers with tubular membranes and a pump 424 configured to direct the process fluid between the assemblies 402 and 404 of heat exchangers with tubular membranes. The cooling column 400 is provided with a fan 414, which induces the passage of an air flow through the inlets 416, through the assemblies 402 and 404 of the heat exchanger modules with tubular membranes and through the dry heat exchangers 406 before the air is discharged to the outside through the outlet 418 of the cooling column 400. In some embodiments, the direction of the air flow can be reversed with a transition to a forced draft configuration. The dry indirect heat exchangers 406 include connections 420 and 422 for the process fluid. The cooling column 400 further includes a make-up valve 426, a make-up source 428, a drain valve 430 and a drain pipe 432 for the purpose of compensating for evaporation and performing a purge.

[0093] На фиг. 5 представлена охлаждающая колонна 500, которая в одной из своих конфигураций выполнена в виде двусторонней гибридной охлаждающей колонны с искусственной тягой. Охлаждающая колонна 500 может работать в мокром, адиабатическом или сухом режиме. В мокром режиме впрыскиваемая вода из системы 520 распределения впрыскиваемой воды распыляется непосредственно на непрямой теплообменник 514, вследствие чего происходит испарительный перенос тепла. В адиабатическом режиме вода подается через трехходовой клапан 510 и 512 в трубчатые мембраны 506, обеспечивающие адиабатическое насыщение и предварительное охлаждение воздуха, который омывает сухой непрямой теплообменник 514. В сухом режиме насос 552 выключен, и поток технологической текучей среды отсутствует. Непрямой теплообменник 514 охлаждается в сухом режиме только за счет прохождения воздуха сквозь непрямой теплообменник 514. Охлаждающая колонна 500 характеризуется множеством признаков, которые аналогичны признакам охлаждающих колонн, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже.[0093] Fig. 5 shows a cooling tower 500, which in one of its configurations is implemented as a two-way hybrid cooling tower with artificial draft. The cooling tower 500 can operate in a wet, adiabatic or dry mode. In the wet mode, injected water from the injection water distribution system 520 is sprayed directly onto the indirect heat exchanger 514, resulting in evaporative heat transfer. In the adiabatic mode, water is supplied through a three-way valve 510 and 512 to tubular membranes 506, which provide adiabatic saturation and pre-cooling of air, which washes the dry indirect heat exchanger 514. In the dry mode, the pump 552 is turned off, and there is no flow of process fluid. The indirect heat exchanger 514 is cooled in a dry mode only by passing air through the indirect heat exchanger 514. The cooling column 500 is characterized by many features that are similar to the features of the cooling columns described above, and the differences will be specifically noted below.

[0094] Охлаждающая колонна 500 включает в себя сборки 502 и 504 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, каждая из которых содержит один или несколько модулей 506 теплообменников с трубчатыми мембранами. Сборки 502 и 504 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами соединены с верхним манифольдом или верхним коллектором 508, нижним манифольдом или нижним коллектором 510 и трехходовыми клапанами 510 и 512. Охлаждающая колонна 500 дополнительно включает в себя один или несколько непрямых теплообменников 514, таких как пластинчатые теплообменники, которые принимают рабочую текучую среды из впуска 516 и направляют рабочую текучую среду в выпуск 518. Охлаждающая колонна 500 снабжена насосом 552 для обеспечения циркуляции технологической текучей среды, такой как вода, в сборках 502 и 504 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами и/или непрямых теплообменниках 514. Охлаждающая колонна 500 снабжена контроллером 550, который управляет трехходовыми клапанами 510 и 512, направляющими технологическую текучую среду в сборки 502 и 504 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами или в непрямые теплообменники 514 в соответствии с требованиями конкретного режима работы. Сборки 502 и 504 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами используют первапорацию для отвода тепла из технологической текучей среды, когда трехходовые клапаны 510 и 512 направляют технологическую текучую среду в сборки 502 и 504 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами.[0094] The cooling column 500 includes assemblies 502 and 504 of tubular membrane heat exchanger modules, each of which contains one or more tubular membrane heat exchanger modules 506. The assemblies 502 and 504 of the heat exchanger modules with tubular membranes are connected to the upper manifold or upper header 508, the lower manifold or lower header 510 and three-way valves 510 and 512. The cooling column 500 further includes one or more indirect heat exchangers 514, such as plate heat exchangers, which receive the working fluid from the inlet 516 and direct the working fluid to the outlet 518. The cooling column 500 is provided with a pump 552 for circulating the process fluid, such as water, in the assemblies 502 and 504 of the heat exchanger modules with tubular membranes and/or the indirect heat exchangers 514. The cooling column 500 is provided with a controller 550 that controls the three-way valves 510 and 512, directing the process fluid to the assemblies 502 and 504 of the heat exchanger modules with tubular membranes or to the indirect heat exchangers 514 in accordance with the requirements of a particular operating mode. The assemblies 502 and 504 of the heat exchanger modules with tubular membranes use pervaporation to remove heat from the process fluid, when the three-way valves 510 and 512 direct the process fluid to the assemblies 502 and 504 of the heat exchanger modules with tubular membranes.

[0095] Охлаждающая колонна 500 дополнительно включает в себя систему 520 распределения технологической текучей среды, которая распределяет технологическую текучую среду по непрямым теплообменникам 514, и систему 522 сбора технологической текучей среды, предназначенной для сбора технологической текучей среды, распределенной по непрямым теплообменникам 514. Часть технологической текучей среды, распределенной по непрямым теплообменникам 514, испаряется, забирая тепло у рабочей текучей среды в непрямых теплообменниках 514. Собранная технологическая текучая среда направляется обратно в контур 550 циркуляции текучей среды через трехходовые клапаны 512.[0095] The cooling column 500 further includes a process fluid distribution system 520 that distributes the process fluid to the indirect heat exchangers 514, and a process fluid collection system 522 designed to collect the process fluid distributed to the indirect heat exchangers 514. A portion of the process fluid distributed to the indirect heat exchangers 514 evaporates, taking heat from the working fluid in the indirect heat exchangers 514. The collected process fluid is directed back to the fluid circulation loop 550 through the three-way valves 512.

[0096] Охлаждающая колонна 500 дополнительно включает в себя один или несколько сепараторов 530 капель, выполненных с возможностью удаления капель воды из воздуха перед тем, как воздух будет отведен наружу через выпуск 532 охлаждающей колонны 500 с помощью вентилятора 534 охлаждающей колонны 500. Охлаждающая колонна 500 дополнительно включает в себя клапан 536 для подпиточной технологической текучей среды, источник 538 подачи подпиточной технологической текучей среды, сливной вентиль 540 и сливной патрубок 542, которые выполнены с возможностью компенсации испарения и выполнения продувки.[0096] The cooling column 500 further includes one or more droplet separators 530 configured to remove water droplets from the air before the air is discharged to the outside through the outlet 532 of the cooling column 500 by means of the fan 534 of the cooling column 500. The cooling column 500 further includes a valve 536 for make-up process fluid, a supply source 538 for make-up process fluid, a drain valve 540 and a drain pipe 542, which are configured to compensate for evaporation and perform a purge.

[0097] На фиг. 6 представлена охлаждающая колонна 600, которая в одной из своих конфигураций выполнена в виде охлаждающей колонны с принудительной тягой. Охлаждающая колонна 600 во многих аспектах аналогична охлаждающим колоннам, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже. Охлаждающая колонна 600 включает в себя одно или несколько воздухозаборников 602; вентиляторы 604, которые втягивают воздух в охлаждающую колонну 600; одну или несколько сборок 606 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами; и выпуск 608, защищенный экраном 610. Сборки 606 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами принимают технологическую текучую среду из впуска 612 технологической текучей среды, охлаждают технологическую текучую среду и направляют ее на выпуск 614 технологической текучей среды. Сборки 606 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами могут включать в себя, например, модули 620 теплообменников с трубчатыми мембранами, располагающиеся по последовательной и/или параллельной схеме. Конфигурация охлаждающей колонны 600 может быть, в общем, описана как противоточная охлаждающая колонна.[0097] Fig. 6 shows a cooling tower 600, which in one of its configurations is implemented as a cooling tower with a forced draft. The cooling tower 600 is similar in many respects to the cooling towers described above, and the differences will be specifically noted below. The cooling tower 600 includes one or more air inlets 602; fans 604 that draw air into the cooling tower 600; one or more assemblies 606 of tube membrane heat exchanger modules; and an outlet 608 protected by a screen 610. The assemblies 606 of tube membrane heat exchanger modules receive process fluid from the process fluid inlet 612, cool the process fluid and direct it to the process fluid outlet 614. The assemblies 606 of the heat exchanger modules with tubular membranes may include, for example, the heat exchanger modules 620 with tubular membranes arranged in a series and/or parallel configuration. The configuration of the cooling column 600 may be generally described as a counter-current cooling column.

[0098] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения модули 620 теплообменников с трубчатыми мембранами включают в себя модули 620А, 620В и 620С теплообменников с трубчатыми мембранами, последовательно установленные один поверх другого и снабженные постоянными или разъемными соединениями 624 и 626 между ними. Модули 620С и 620А теплообменников с трубчатыми мембранами дополнительно включают в себя постоянные или разъемные соединения с выпускным манифольдом 628 и приемным манифольдом 630. Возвратное колено 634 соединяет выпускной манифольд 628 со вторым приемным манифольдом 636, который направляет технологическую текучую среду через модули 620D, 620Е и 620F теплообменников с трубчатыми мембранами до тех пор, пока технологическая текучая среда не достигнет выпускного манифольда 638. Модули 620, 620Е и 620F теплообменников с трубчатыми мембранами могут быть соединены на постоянной основе или с возможностью разъединения, как друг с другом, так и с приемным и выпускным манифольдами 636 и 638. В другом варианте осуществления настоящего изобретения модули 620 теплообменников с трубчатыми мембранами могут быть использованы в качестве средств предварительного охлаждения вместе с теплообменником с воздушным охлаждением в адиабатической охлаждающей колонне.[0098] In one embodiment of the present invention, the tubular membrane heat exchanger modules 620 include tubular membrane heat exchanger modules 620A, 620B, and 620C arranged in series on top of each other and provided with permanent or detachable connections 624 and 626 therebetween. The membrane tube heat exchanger modules 620C and 620A further include permanent or detachable connections to an outlet manifold 628 and a receiving manifold 630. A return elbow 634 connects the outlet manifold 628 to a second receiving manifold 636 that directs the process fluid through the membrane tube heat exchanger modules 620D, 620E, and 620F until the process fluid reaches the outlet manifold 638. The membrane tube heat exchanger modules 620, 620E, and 620F may be permanently or detachably connected to each other and to the receiving and outlet manifolds 636 and 638. In another embodiment of the present invention, the membrane tube heat exchanger modules 620 membranes can be used as pre-cooling means together with an air-cooled heat exchanger in an adiabatic cooling column.

[0099] На фиг. 7А представлена трубчатая мембрана 700 в сборе, которая служит одним из потенциально используемых примеров соединения между трубчатыми мембранами и коллекторами любого из модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, которые описаны в настоящем документе. Трубчатая мембрана 700 в сборе включает в себя трубчатую мембрану 702, которая характеризуется наличием просвета, боковой стенки 706 и концевого участка 708. Концевой участок 708 входит в зацепление с фитингом 710 и соединяется с фитингом 710 с помощью заливки 712. Трубчатая мембрана 700 в сборе дополнительно включает в себя трубную доску, такую как часть 714 плиты коллектора, и заливку 716. Фитинг 710 проходит через отверстие 720 в части 714 плиты коллектора и характеризуется наличием концевого участка 722, выступающего за внутреннюю поверхность 724 части 714 плиты. Заливка 712, 716 наносится на наружную поверхность 726 и внутреннюю поверхность 724 части 714 плиты коллектора, соединяя трубчатую мембрану 702 с фитингом 710, а фитинг 710 - с частью 714 плиты коллектора для предотвращения вытягивания трубчатой мембраны 702 и фитинга 710 в направлении 730.[0099] Fig. 7A shows a tubular membrane assembly 700 that serves as one potentially useful example of a connection between tubular membranes and manifolds of any of the tubular membrane heat exchanger modules described herein. The assembled tubular membrane 700 includes a tubular membrane 702, which is characterized by the presence of a lumen, a side wall 706 and an end portion 708. The end portion 708 is engaged with a fitting 710 and is connected to the fitting 710 by means of a casting 712. The assembled tubular membrane 700 further includes a tube sheet, such as a part 714 of a collector plate, and a casting 716. The fitting 710 passes through an opening 720 in the part 714 of the collector plate and is characterized by the presence of an end portion 722, protruding beyond the inner surface 724 of the part 714 of the plate. Filling 712, 716 is applied to the outer surface 726 and the inner surface 724 of the part 714 of the collector plate, connecting the tubular membrane 702 with the fitting 710, and the fitting 710 with the part 714 of the collector plate to prevent the tubular membrane 702 and the fitting 710 from being pulled in the direction 730.

[00100] На фиг. 7В представлена трубчатая мембрана 750 в сборе, которая во многих аспектах аналогична трубчатой мембране 700 в сборе, описанной выше в привязке к фиг. 7А, и которая может быть использована в любом из модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, которые описаны в настоящем документе. Трубчатая мембрана 750 в сборе включает в себя трубчатую мембрану 752, которая характеризуется наличием просвета 754 и окружающей его боковой стенки 756. Трубчатая мембрана 750 в сборе включает в себя фитинг 758, часть 759 плиты коллектора и заливку 762, 764, соединяющую фитинг 758 и концевой участок 760 трубчатой мембраны 752 относительно части 759 плиты коллектора.[00100] Fig. 7B shows a tubular membrane assembly 750, which is similar in many respects to the tubular membrane assembly 700 described above in connection with Fig. 7A, and which can be used in any of the tubular membrane heat exchanger modules described herein. The tubular membrane assembly 750 includes a tubular membrane 752, which is characterized by having a lumen 754 and a side wall 756 surrounding it. The tubular membrane assembly 750 includes a fitting 758, a portion 759 of a collector plate, and a casting 762, 764 connecting the fitting 758 and the end section 760 of the tubular membrane 752 relative to the portion 759 of the collector plate.

[00101] Трубчатая мембрана 750 в сборе включает в себя сосуд под давлением, такой как трубка 770, располагающаяся в просвете 754 трубчатой мембраны 752. Наличие трубки 770 в трубчатой мембране 752 способствует формированию кольцевого пространства 722 охватывающего трубку 770. Трубка 770 имеет просвет 774 и концевой участок 771, соединенный с трубной доской, такой как плита 776 коллектора. Трубка 770 может быть соединена с плитой 776 коллектора, например, с помощью клея или посредством сварного шва 778. Трубка 770 позволяет текучей среде перетекать из плиты 776 коллектора в просвет 774 трубки 770 в направлении 780. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения текучая среда в кольцевом пространстве 772 протекает в направлении, противоположном направлению 780. Текучая среда в просвете может находиться под высоким давлением, например, 100 фунтов/кв. дюйм или больше, и она охлаждается текучей средой в кольцевом пространстве 772. В одном из примеров текучей средой в просвете 774 может служить аммиак, а текучей средой в кольцевом пространстве 772 может служить вода.[00101] The tubular membrane assembly 750 includes a pressure vessel, such as a tube 770, located in a lumen 754 of the tubular membrane 752. The presence of the tube 770 in the tubular membrane 752 helps to form an annular space 722 surrounding the tube 770. The tube 770 has a lumen 774 and an end portion 771 connected to a tube sheet, such as a collector plate 776. The tube 770 can be connected to the manifold plate 776, for example, by means of an adhesive or by means of a weld 778. The tube 770 allows the fluid to flow from the manifold plate 776 into the lumen 774 of the tube 770 in the direction 780. In one embodiment of the present invention, the fluid in the annular space 772 flows in the opposite direction to the direction 780. The fluid in the lumen can be under high pressure, for example, 100 psi or more, and it is cooled by the fluid in the annular space 772. In one example, the fluid in the lumen 774 can be ammonia, and the fluid in the annular space 772 can be water.

[00102] Трубка 770 может быть выполнена, к примеру, из металлического, пластикового или керамического материала. Трубка 770 обеспечивает поддержание давления и массы хладагента, такого как жидкость, газ, транскритическая текучая среда или сверхкритическая текучая среда, в просвете 774, тогда как жидкость, протекающая в кольцевом пространстве 772, опосредованно охлаждает текучую среду в просвете 774. В некоторых примерах трубчатая мембрана 750 может быть использована в тех сферах применения, где используется конденсация и охлаждение газов.[00102] The tube 770 can be made of, for example, a metal, plastic or ceramic material. The tube 770 provides for maintaining the pressure and mass of a coolant, such as a liquid, gas, transcritical fluid or supercritical fluid, in the lumen 774, while the liquid flowing in the annular space 772 indirectly cools the fluid in the lumen 774. In some examples, the tubular membrane 750 can be used in applications that involve condensation and cooling of gases.

[00103] На фиг. 8 представлена охлаждающая колонна 800, которая в одной из своих конфигураций выполнена в виде охлаждающей колонны с замкнутым контуром и искусственной тягой. Охлаждающая колонна 800 во многих аспектах аналогична охлаждающим колоннам, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже. Охлаждающая колонна 800 включает в себя одну или несколько сборок 802 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, каждая из которых содержит два или больше модулей 804 теплообменников с трубчатыми мембранами, которые соединены друг с другом, а также с приемным манифольдом 806 и выпускным манифольдом 808. В другом варианте осуществления настоящего изобретения охлаждающая колонна 800 включает в себя отдельные модули 804 теплообменников с трубчатыми мембранами, соединенные с приемным и выпускным манифольдами 806 и 808.[00103] Fig. 8 shows a cooling column 800, which in one of its configurations is implemented as a cooling column with a closed loop and artificial draft. The cooling column 800 is similar in many respects to the cooling columns described above, and the differences will be specifically noted below. The cooling column 800 includes one or more assemblies 802 of heat exchanger modules with tubular membranes, each of which includes two or more heat exchanger modules 804 with tubular membranes that are connected to each other, as well as to a receiving manifold 806 and an outlet manifold 808. In another embodiment of the present invention, the cooling column 800 includes individual heat exchanger modules 804 with tubular membranes connected to the receiving and outlet manifolds 806 and 808.

[00104] Охлаждающая колонна 800 включает в себя вентилятор 834 для втягивания воздуха через впуск 805 с его прохождением сквозь модули 804 теплообменников с трубчатыми мембранами во внутреннее пространство 810 охлаждающей колонны 800 и его отведения наружу через выпуск 836 охлаждающей колонны 800. Сборка 802 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами забирает тепло у технологической текучей среды, протекающей через сборку 802 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, и отдает его воздуху, омывающему снаружи трубчатые мембраны сборки 802 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, вследствие чего происходит нагрев воздуха.[00104] The cooling column 800 includes a fan 834 for drawing air through an inlet 805 with its passage through the modules 804 of heat exchangers with tubular membranes into the interior space 810 of the cooling column 800 and its discharge to the outside through an outlet 836 of the cooling column 800. The assembly 802 of heat exchanger modules with tubular membranes takes heat from the process fluid flowing through the assembly 802 of heat exchanger modules with tubular membranes and gives it to the air washing the tubular membranes of the assembly 802 of heat exchanger modules with tubular membranes on the outside, as a result of which the air is heated.

[00105] Во внутреннем пространстве 810 охлаждающая колонна 800 дополнительно содержит непрямой теплообменник замкнутого контура, такой как кожухопластинчатый теплообменник 814. Кожухопластинчатый теплообменник 814 включает в себя пластины 816, которые принимают технологическую текучую среду на впуске 818 и направляют технологическую текучую среду на выпуск 819. Пластины 816 располагаются в корпусе или кожухе 820. Кожух 820 получает технологическую текучую среду, такую как вода, из сборок 802 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, через насос 822, патрубок 824 и впуск 826. Более холодная технологическая текучая среда в корпусе 820, полученная через выпуск теплообменника 804 с трубчатыми мембранами, взаимодействует с наружными поверхностями пластин 816, опосредованно охлаждая более нагретую технологическую текучую среду по мере ее прохождения через пластины 816. Нагретая на данный момент технологическая текучая среда выходит через выпуск 830, проходит по патрубку 832 и возвращается в сборку 802 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами. Охлаждающая колонна 800 дополнительно включает в себя подпиточный клапан 840, источник 842 подпитки, сливной вентиль 844 и сливной патрубок 846, которые выполнены с возможностью компенсации испарения и выполнения продувки.[00105] In the interior space 810, the cooling column 800 further comprises an indirect closed-loop heat exchanger, such as a shell and plate heat exchanger 814. The shell and plate heat exchanger 814 includes plates 816 that receive process fluid at an inlet 818 and direct the process fluid to an outlet 819. The plates 816 are disposed in a housing or shell 820. The shell 820 receives process fluid, such as water, from the membrane tube heat exchanger module assemblies 802, via a pump 822, a nozzle 824, and an inlet 826. Cooler process fluid in the housing 820, received through the outlet of the membrane tube heat exchanger 804, interacts with the outer surfaces of the plates 816, indirectly cooling the hotter process fluid as it passes through the plates 816. The now heated process fluid exits through the outlet 830, passes through the nozzle 832 and returns to the assembly 802 of the heat exchanger modules with tubular membranes. The cooling column 800 further includes a make-up valve 840, a make-up source 842, a drain valve 844 and a drain nozzle 846, which are configured to compensate for evaporation and perform a purge.

[00106] На фиг. 9 представлена охлаждающая колонна 900, которая во многих аспектах аналогична охлаждающим колоннам, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже. Охлаждающая колонна 900 включает в себя сборку 902 модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, содержащую один или несколько модулей 904 теплообменников с трубчатыми мембранами, которые соединены с возможностью разъединения друг с другом, а также с верхним и нижним манифольдами 906 и 908. Охлаждающая колонна 900 включает в себя насос 910, вентилятор 912 и контур 914 рециркуляции технологической текучей среды. Вентилятор 912 втягивает воздух через впуск 916 с его прохождением сквозь модули 902 теплообменников с трубчатыми мембранами и отводит его наружу через выпуск 918. Охлаждающая колонна 900 имеет конфигурацию, которая обычно называется «испарительной градирней», которая предварительно охлаждает воздух обычно перед его поступлением в складское здание или жилой дом, не требуя использования холодильной системы. Испарительные градирни часто используются в климатических зонах с низкой влажностью и высокими показателями температуры по сухому термометру. Сборки 902 теплообменников с трубчатыми мембранами являются усовершенствованием по сравнению с обычными устройствами, обеспечивающими испарение в испарительных охладителях, поскольку сборки 902 теплообменников с трубчатыми мембранами могут не смещаться, не засоряться или не поражаться сухой гнилью. Охлаждающая колонна 900 дополнительно включает в себя клапан 920 для подпиточной технологической текучей среды, источник 922 подачи подпиточной технологической текучей среды, сливной вентиль 924 и сливной патрубок 926, которые выполнены с возможностью компенсации испарения и выполнения продувки. Охлаждающая колонна 900 может дополнительно включать в себя секцию осушения, использующую твердые или жидкие осушители. В альтернативном варианте или дополнительно охлаждающая колонна 900 может включать в себя нагревательную спираль, обеспечивающую нагрев воздуха внутри охлаждающей колонны 900.[00106] Fig. 9 shows a cooling column 900, which is similar in many respects to the cooling columns described above, and the differences will be specifically noted below. The cooling column 900 includes an assembly 902 of heat exchanger modules with tubular membranes, comprising one or more heat exchanger modules 904 with tubular membranes that are removably connected to each other, as well as to upper and lower manifolds 906 and 908. The cooling column 900 includes a pump 910, a fan 912 and a process fluid recirculation loop 914. Fan 912 draws air through inlet 916 through tube membrane heat exchanger modules 902 and exhausts it out through outlet 918. Cooling tower 900 has a configuration that is commonly referred to as an "evaporative cooling tower" that pre-cools air, typically before it enters a storage building or a home, without requiring the use of a refrigeration system. Evaporative cooling towers are often used in climates with low humidity and high dry bulb temperatures. Tube membrane heat exchanger assemblies 902 are an improvement over conventional devices that provide evaporation in evaporative coolers, since tube membrane heat exchanger assemblies 902 may not shift, clog, or dry rot. The cooling column 900 further includes a valve 920 for make-up process fluid, a source 922 for supplying make-up process fluid, a drain valve 924 and a drain pipe 926, which are configured to compensate for evaporation and perform purging. The cooling column 900 may further include a drying section using solid or liquid desiccants. Alternatively or additionally, the cooling column 900 may include a heating coil that provides heating of air inside the cooling column 900.

[00107] На фиг. 10А представлено соединение 1030 между нижним коллектором 1031 верхнего модуля 1028 теплообменника с трубчатыми мембранами и верхним коллектором 1032 нижнего модуля 1029 теплообменника с трубчатыми мембранами. Соединение 1030 может быть использовано для соединения модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, описанных в настоящем документе. Соединение 1030 включает в себя крепежные детали, такие как комплекты 1033, состоящие из болта, гайки и шайбы, для закрепления соединительных элементов, таких как фланцы 1035 верхнего и нижнего коллекторов 1032 и 1031. Соединение 1030 включает в себя уплотняющий элемент 1034, такой как прокладка, вспененная клейкая лента и/или бутиловая изоляционная лента. Верхний и нижний коллекторы 1032 и 1031 включают в себя части 1056 плиты коллектора с отверстиями, в которые заходят трубчатые мембраны и заливка (не показана для наглядности), аналогичные частям плиты коллектора, описанным выше. Верхний и нижний коллекторы 1032 и 1031 характеризуются наличием стенок 1038, проходящих между частями 1036 плиты и соответствующими фланцами 1035, которые образуют смачиваемый отсек во время сборки верхнего и нижнего модулей 1028 и 1029 теплообменников с трубчатыми мембранами с нанесением заливки на наружную поверхность 1042 частей 1056 плиты.[00107] Fig. 10A shows a connection 1030 between a lower manifold 1031 of an upper module 1028 of a heat exchanger with tubular membranes and an upper manifold 1032 of a lower module 1029 of a heat exchanger with tubular membranes. The connection 1030 can be used to connect the heat exchanger modules with tubular membranes described in this document. The connection 1030 includes fasteners, such as bolt, nut and washer kits 1033, for securing connecting elements, such as flanges 1035 of the upper and lower manifolds 1032 and 1031. The connection 1030 includes a sealing element 1034, such as a gasket, foam tape and/or butyl insulating tape. The upper and lower collectors 1032 and 1031 include parts 1056 of the collector plate with openings into which tubular membranes and a filler (not shown for clarity), similar to the parts of the collector plate described above. The upper and lower collectors 1032 and 1031 are characterized by the presence of walls 1038 passing between the parts 1036 of the plate and the corresponding flanges 1035, which form a wetted compartment during the assembly of the upper and lower modules 1028 and 1029 of the heat exchangers with tubular membranes with the application of a filler on the outer surface 1042 of the parts 1056 of the plate.

[00108] На фиг. 10В представлено соединение 1060 между верхним коллектором 1061 модуля 1059 теплообменника с трубчатыми мембранами и распределительной камерой 1062 приемного манифольда. Соединение 1060 может быть использовано для соединения модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, распределительных камер и сборных коллекторов, описанных в настоящем документе. Верхний коллектор 1061 снабжен фланцем 1048, который соединен с фланцем 1055 распределительной камеры 1062 с помощью, например, одной или нескольких крепежных деталей, таких как комплекты 1053, состоящие из болта, гайки и шайбы. Соединение 1060 включает в себя один или несколько уплотняющих элементов 1054, таких как прокладка, вспененная клейкая лента и/или бутиловая изоляционная лента, которые располагаются между фланцами 1055 и 1048.[00108] Fig. 10B shows a connection 1060 between the upper manifold 1061 of the heat exchanger module with tubular membranes and the distribution chamber 1062 of the receiving manifold. The connection 1060 can be used to connect the heat exchanger modules with tubular membranes, distribution chambers and collection manifolds described in this document. The upper manifold 1061 is provided with a flange 1048, which is connected to the flange 1055 of the distribution chamber 1062 using, for example, one or more fasteners, such as sets 1053 consisting of a bolt, nut and washer. The joint 1060 includes one or more sealing elements 1054, such as a gasket, foam tape and/or butyl insulating tape, which are located between the flanges 1055 and 1048.

[00109] Распределительная камера 1062 характеризуется наличием впускного патрубка 1063 для технологической текучей среды, а также необязательно содержит отклоняющую пластину 1064. Отклоняющая пластина 1064 направляет технологическую текучую среду в трубчатые мембраны, сопряженные с отверстиями 1056А на внешних границах части 1056 плиты коллектора 1061. Отклоняющая пластина 1064 способствует равномерному распределению технологической текучей среды по всем трубчатым мембранам. Верхний коллектор 1061 модуля 1059 теплообменника с трубчатыми мембранами включает в себя одну или несколько стенок 1058, проходящих между частью 1056 плиты коллектора и фланцем 1048, образуя выемку 1070 для приема заливки.[00109] The distribution chamber 1062 is characterized by the presence of an inlet nozzle 1063 for the process fluid, and also optionally contains a deflector plate 1064. The deflector plate 1064 directs the process fluid into the tubular membranes that are mated with the openings 1056A on the outer edges of the portion 1056 of the collector plate 1061. The deflector plate 1064 helps to distribute the process fluid evenly across all the tubular membranes. The upper manifold 1061 of the heat exchanger module 1059 with tubular membranes includes one or more walls 1058 that extend between the portion 1056 of the collector plate and the flange 1048, forming a recess 1070 for receiving the fill.

[00110] На фиг. 11А представлено соединение 1170 между нижним коллектором 1171 верхнего модуля 1158 теплообменника с трубчатыми мембранами и верхним коллектором 1172 нижнего модуля 1159 теплообменника с трубчатыми мембранами. Соединение 1170 во многих аспектах аналогично соединению 1030, описанному выше, а различия будут особо указаны ниже. Например, соединение 1170 включает в себя фланцы 1173 верхнего и нижнего коллекторов, которые скрепляются друг с другом с помощью клеящего вещества, такого как эпоксидная смола 1174. Верхний и нижний коллекторы 1172 и 1171 могут быть выполнены из пластмассы таким образом, что материал фланцев 1173 связывается эпоксидной смолой 1174. Соединение 1170 может дополнительно включать в себя одну или несколько крепежных деталей для прижатия фланцев 1173 друг к другу.[00110] Fig. 11A shows a connection 1170 between the lower manifold 1171 of the upper module 1158 of the tubular membrane heat exchanger and the upper manifold 1172 of the lower module 1159 of the tubular membrane heat exchanger. The connection 1170 is similar in many respects to the connection 1030 described above, and the differences will be specifically noted below. For example, the connection 1170 includes flanges 1173 of the upper and lower manifolds, which are fastened to each other using an adhesive, such as epoxy resin 1174. The upper and lower manifolds 1172 and 1171 can be made of plastic such that the material of the flanges 1173 is bonded by the epoxy resin 1174. The connection 1170 can further include one or more fasteners for pressing the flanges 1173 against each other.

[00111] На фиг. 11В представлено соединение 1180 между верхним коллектором 1181 модуля 1179 теплообменника с трубчатыми мембранами и распределительной камерой 1182, которое аналогично соединению 1060, описанному выше, а различия будут особо указаны ниже. Распределительная камера 1182 и верхний коллектор 1181 снабжены фланцами 1185, скрепляемыми клеящим веществом, таким как эпоксидная смола. Распределительная камера 1182 дополнительно включает в себя впускной патрубок 1183 для технологической текучей среды и распределительный щит 1184. Распределительный щит 1184 обеспечивает равномерное распределение технологической текучей среды по трубчатым мембранам, соединенным с частью 1190 плиты верхнего коллектора 1181.[00111] Fig. 11B shows a connection 1180 between the upper manifold 1181 of the heat exchanger module with tubular membranes and the distribution chamber 1182, which is similar to the connection 1060 described above, and the differences will be especially noted below. The distribution chamber 1182 and the upper manifold 1181 are provided with flanges 1185, which are fastened with an adhesive substance, such as epoxy resin. The distribution chamber 1182 further includes an inlet nozzle 1183 for the process fluid and a distribution board 1184. The distribution board 1184 ensures uniform distribution of the process fluid over the tubular membranes connected to a part 1190 of the plate of the upper manifold 1181.

[00112] На фиг. 12А представлено защелкивающееся соединение между нижним коллектором 1291 верхнего теплообменника 1288 с трубчатыми мембранами в сборе и верхним коллектором 1292 нижнего теплообменника 1289 с трубчатыми мембранами. Защелкивающееся соединение 1290 может быть использовано для соединения модулей теплообменников, снабженных трубчатыми мембранами, которые описаны в настоящем документе. Нижний коллектор 1291 характеризуется охватываемой конфигурацией, включающей в себя соединительную часть 1287 в виде одной или нескольких стенок, которая выполнена с возможностью вхождения в отверстие 1286 соединительной части 1286А верхнего коллектора 1292. Часть 1287 нижнего коллектора 1291 включает в себя элемент защелкивающегося соединения, такой как один или несколько выступов 1285, которые выполнены с возможностью вхождения в зацепление с элементом защелкивающегося соединения в верхнем коллекторе 1292, таким как одна или несколько частей 1295 стенки с одной или несколькими выемками 1284. Защелкивающееся соединение 1290 может быть выполнено разъемным или постоянным.[00112] Fig. 12A shows a snap-fit connection between the lower manifold 1291 of the upper heat exchanger 1288 with tubular membranes in assembly and the upper manifold 1292 of the lower heat exchanger 1289 with tubular membranes. The snap-fit connection 1290 can be used to connect heat exchanger modules equipped with tubular membranes, which are described in this document. The lower manifold 1291 is characterized by a male configuration, including a connecting part 1287 in the form of one or more walls, which is configured to enter the opening 1286 of the connecting part 1286A of the upper manifold 1292. Part 1287 of the lower manifold 1291 includes a snap-in connection element, such as one or more projections 1285, which are configured to engage with a snap-in connection element in the upper manifold 1292, such as one or more parts 1295 of the wall with one or more recesses 1284. The snap-in connection 1290 can be made detachable or permanent.

[00113] Соединение 1290 может дополнительно включать в себя уплотняющий элемент, такой как прокладка или уплотнительное кольцо 1293, способствующий герметизации подсоединенных коллекторов, таких как верхний коллектор 1292 и нижний коллектор 1291. Верхний и нижний коллекторы 1292 и 1291 могут включать в себя части 1256 плиты коллектора с отверстиями под трубчатые мембраны и/или фитинги для соединения трубчатых мембран с частями 1256 плиты. Верхний и нижний коллекторы 1292 и 1291 могут дополнительно включать в себя части 1257 и 1258 стенки, которые образуют выемки на противоположных сторонах частей 1256 плиты коллектора для приема заливки.[00113] The connection 1290 may further include a sealing element, such as a gasket or an O-ring 1293, that facilitates sealing of the connected manifolds, such as the upper manifold 1292 and the lower manifold 1291. The upper and lower manifolds 1292 and 1291 may include parts 1256 of the manifold plate with openings for tubular membranes and/or fittings for connecting the tubular membranes to the parts 1256 of the plate. The upper and lower manifolds 1292 and 1291 may further include parts 1257 and 1258 of the wall that form recesses on opposite sides of the parts 1256 of the manifold plate for receiving the fill.

[00114] На фиг. 12 В представлено защелкивающееся соединение между распределительной камерой 1202 и верхним коллектором 1201 модуля 1299 теплообменника с трубчатыми мембранами. Соединение 1200 во многих аспектах аналогично соединению 1290, описанному выше, а различия будут особо указаны ниже. Соединение 1200 может быть использовано для соединения модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, распределительных камер и сборных коллекторов, описанных в настоящем документе.[00114] Fig. 12B shows a snap-fit connection between the distribution chamber 1202 and the upper manifold 1201 of the membrane tube heat exchanger module 1299. The connection 1200 is similar in many respects to the connection 1290 described above, and the differences will be specifically noted below. The connection 1200 can be used to connect the membrane tube heat exchanger modules, distribution chambers, and collection manifolds described herein.

[00115] Распределительная камера 1202 характеризуется охватываемой конфигурацией с частью 1206 в виде одной или нескольких стенок, которая выполнена с возможностью вхождения в отверстие 1208 в верхнем коллекторе 1201. Часть 1206 распределительной камеры 1202 включает в себя один или несколько элементов защелкивающегося соединения, таких как выступы 1210, которые входят в зацепление с одним или несколькими элементами защелкивающегося соединения в верхнем коллекторе 1201, такими как одна или несколько выемок 1212 в стенках 1213. Соединение 1200 может дополнительно включать в себя один или несколько уплотняющих элементов, таких как прокладка или уплотнительное кольцо 1205. В другом варианте осуществления настоящего изобретения уплотняющий элемент содержит клеящее вещество, такое как эпоксидная смола. Распределительная камера 1202 включает в себя впускной патрубок 1203 для технологической текучей среды и - в необязательном варианте - отклоняющую пластину 1204, распределяющую технологическую текучую среду по трубчатым мембранам верхнего коллектора 1201.[00115] The distribution chamber 1202 is characterized by a male configuration with a portion 1206 in the form of one or more walls, which is configured to enter into an opening 1208 in the upper manifold 1201. The portion 1206 of the distribution chamber 1202 includes one or more snap-fit connection elements, such as projections 1210, which engage with one or more snap-fit connection elements in the upper manifold 1201, such as one or more recesses 1212 in the walls 1213. The connection 1200 may further include one or more sealing elements, such as a gasket or a sealing ring 1205. In another embodiment of the present invention, the sealing element comprises an adhesive, such as an epoxy resin. The distribution chamber 1202 includes an inlet nozzle 1203 for the process fluid and, optionally, a deflector plate 1204 distributing the process fluid over the tubular membranes of the upper manifold 1201.

[00116] На фиг. 13А представлено скользящее соединение 1310 между нижним коллектором 1391 верхнего модуля 1394 теплообменника с трубчатыми мембранами и верхним коллектором нижнего модуля 1396 теплообменника с трубчатыми мембранами. Скользящее соединение 1310 может быть использовано для соединения теплообменников с трубчатыми мембранами, описанными выше. Верхний и нижний коллекторы 1392 и 1391 включают в себя части 1398 плиты с таким же отверстиями, что и в коллекторах, описанных выше. Скользящее соединение 1310 включает в себя части 1312 зацепления, выполненные с возможностью обеспечения соединения верхнего и нижнего коллекторов 1392 и 1391 скользящим образом. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения части 1312 зацепления включают в себя один или несколько выступов, таких как стенки 1302 нижнего коллектора 1391 и выемку, такой как желобок 1304 в соединительной части 1304А верхнего коллектора 1392. Скользящее соединение 1310 может быть выполнено разъемным или постоянным. Например, верхний и нижний коллекторы 1392 и 1391 могут быть снабжены располагающимся между ними уплотняющим элементом, таким как прокладка, и крепежными деталями для разъемного соединения между собой верхнего и нижнего коллекторов 1392 и 1391. В другом примере верхний и нижний коллекторы 1392 и 1391 могут быть приклеены друг к другу для соединения верхнего и нижнего коллекторов 1392 и 1391 между собой и создания между ними уплотнения.[00116] Fig. 13A shows a sliding connection 1310 between the lower manifold 1391 of the upper module 1394 of the heat exchanger with tubular membranes and the upper manifold of the lower module 1396 of the heat exchanger with tubular membranes. The sliding connection 1310 can be used to connect the heat exchangers with tubular membranes described above. The upper and lower manifolds 1392 and 1391 include portions 1398 of a plate with the same openings as in the manifolds described above. The sliding connection 1310 includes engagement portions 1312 configured to ensure the connection of the upper and lower manifolds 1392 and 1391 in a sliding manner. In one embodiment of the present invention, the engagement portions 1312 include one or more projections, such as the walls 1302 of the lower manifold 1391 and a recess, such as the groove 1304 in the connecting portion 1304A of the upper manifold 1392. The sliding connection 1310 can be made detachable or permanent. For example, the upper and lower manifolds 1392 and 1391 can be provided with a sealing element located between them, such as a gasket, and fasteners for detachably connecting the upper and lower manifolds 1392 and 1391 to each other. In another example, the upper and lower manifolds 1392 and 1391 can be glued to each other to connect the upper and lower manifolds 1392 and 1391 to each other and to create a seal between them.

[00117] На фиг. 13В представлено скользящее соединение 1320 между распределительной камерой 1322 и верхним коллектором 1321 модуля 1324 теплообменника с трубчатыми мембранами, которое во многих аспектах аналогично скользящему соединению 1310, описанному выше. Скользящее соединение 1320 может быть использовано для соединения модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, распределительных камер и сборных коллекторов, описанных выше.[00117] Fig. 13B shows a sliding connection 1320 between the distribution chamber 1322 and the upper manifold 1321 of the heat exchanger module with tubular membranes, which in many respects is similar to the sliding connection 1310 described above. The sliding connection 1320 can be used to connect the heat exchanger modules with tubular membranes, distribution chambers and collection manifolds described above.

[00118] Скользящее соединение 1320 включает в себя части зацепления распределительной камеры 1322 и верхнего коллектора 1321, такие как стенки 1326 распределительной камеры 1322, выполненные с возможностью скользящего вхождения в выемки 1328 верхнего коллектора 1321. За счет этого модуль 1324 теплообменника с трубчатыми мембранами входит в соединение с распределительной камерой 1322 скользящим образом. Соединение 1320 может быть выполнено разъемным или постоянным, и оно может включать в себя уплотняющий элемент. Например, распределительная камера 1322 и верхний коллектор 1321 могут быть склеены друг с другом, соединяя распределительную камеру 1322 и верхний коллектор 1321 и/или обеспечивая уплотнение между ними.[00118] The sliding connection 1320 includes engagement parts of the distribution chamber 1322 and the upper manifold 1321, such as walls 1326 of the distribution chamber 1322, configured to slide into the recesses 1328 of the upper manifold 1321. Due to this, the heat exchanger module 1324 with tubular membranes is slidably entered into connection with the distribution chamber 1322. The connection 1320 can be made detachable or permanent, and it can include a sealing element. For example, the distribution chamber 1322 and the upper manifold 1321 can be glued to each other, connecting the distribution chamber 1322 and the upper manifold 1321 and/or providing a seal between them.

[00119] На фиг. 14 представлена трубчатая мембрана 1420 в сборе, которая включает в себя трубчатую мембрану 1401 с просветом 1404 и опорой, выполненной с возможностью сопротивления смещению, деформации и/или скручиванию трубчатой мембраны 1401. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения опора включает в себя стержень 1421, проходящий в просвете 1404. Стержень 1421 характеризуется наличием наружной поверхности 1440, которая располагается таким образом, что она контактирует с внутренней поверхностью 1442 боковой стенки 1444 трубчатой мембраны 1401 после смещения трубчатой мембраны 1401 относительно стержня 1421. Стержень 1421 отстоит от внутренней поверхности 1442 трубчатой мембраны на определенное расстояние и обеспечивает трубчатой мембране 1401 возможность совершения небольших движений, а также возможность ее расширения и сжатия в радиальном направлении, удерживая при этом трубчатую мембрану 1401, в общем, в прямом положении и на определенном расстоянии от соседних трубчатых мембран 1401.[00119] In Fig. 14 shows a tubular membrane assembly 1420 that includes a tubular membrane 1401 with a lumen 1404 and a support configured to resist displacement, deformation and/or twisting of the tubular membrane 1401. In one embodiment of the present invention, the support includes a rod 1421 extending in the lumen 1404. The rod 1421 is characterized by having an outer surface 1440 that is positioned such that it contacts an inner surface 1442 of a side wall 1444 of the tubular membrane 1401 after the tubular membrane 1401 is displaced relative to the rod 1421. The rod 1421 is spaced from the inner surface 1442 of the tubular membrane by a certain distance and allows the tubular membrane 1401 to perform small movements, as well as the ability to expand and contract in radial direction, while maintaining the tubular membrane 1401, in a generally straight position and at a certain distance from the adjacent tubular membranes 1401.

[00120] Стержень 1421 может проходить вдоль части просвета 1404 или по всей его длине. Стержень 1421 может характеризоваться круглым или некруглым поперечным сечением. Стержень 1421 может характеризоваться неразъемной цельной конструкцией. В другом варианте осуществления настоящего изобретения опора включает в себя множество стержней 1421 в просвете 1404.[00120] The rod 1421 may extend along a portion of the lumen 1404 or along its entire length. The rod 1421 may have a circular or non-circular cross-section. The rod 1421 may have a non-separable one-piece design. In another embodiment of the present invention, the support includes a plurality of rods 1421 in the lumen 1404.

[00121] Стержень 1421 также уменьшает толщину технологической текучей среды в просвете 1404 в направлении, перпендикулярном длине стержня 1421. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стержень 1421 и трубчатая мембрана 1401 характеризуются круглым поперечным сечением, причем стержень 1421 уменьшает радиальную толщину технологической текучей среды, такой как вода, в просвете 1404. В тех сферах применения, где используется водяное охлаждение, уменьшенная толщина воды в просвете 1404 может повысить эффективность трубчатой мембраны 1420 в сборе по отводу тепла. В некоторых примерах стержень 1421 может быть выполнен из металлического, пластикового или керамического материала. Стержень 1421, к примеру, может быть монолитным или трубчатым.[00121] The rod 1421 also reduces the thickness of the process fluid in the lumen 1404 in a direction perpendicular to the length of the rod 1421. In one embodiment of the present invention, the rod 1421 and the tubular membrane 1401 are characterized by a circular cross-section, and the rod 1421 reduces the radial thickness of the process fluid, such as water, in the lumen 1404. In those applications where water cooling is used, the reduced thickness of water in the lumen 1404 can increase the efficiency of the tubular membrane 1420 in the assembly for removing heat. In some examples, the rod 1421 can be made of a metal, plastic or ceramic material. The rod 1421, for example, can be monolithic or tubular.

[00122] Трубчатая мембрана 1420 в сборе включает в себя часть 1402 плиты коллектора 1432 с отверстием 1424, в которое заходит фитинг 1403. Трубчатая мембрана 1401 характеризуется наличием концевого участка 1407, насаженного на концевой участок 1426 фитинга 1403. Коллектор 1432 включает в себя заливку 1409, скрепляющую концевой участок 1407 трубчатой мембраны с фитингом 1403. Фитинг 1403 включает в себя концевой участок 1405, отходящий от части 1402 плиты коллектора. Коллектор 1432 включает в себя заливку 1410, скрепляющую фитинг 1403 с частью 1402 плиты коллектора и препятствующую вытягиванию фитинга 1403 в направлении 1411. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стержень 1421 снабжен концевым участком 1430, соединенным со стенкой коллектора 1432 напротив части 1402 плиты коллектора.[00122] The tubular membrane assembly 1420 includes a portion 1402 of the manifold plate 1432 with an opening 1424 into which the fitting 1403 enters. The tubular membrane 1401 is characterized by the presence of an end portion 1407, placed on the end portion 1426 of the fitting 1403. The manifold 1432 includes a filler 1409, fastening the end portion 1407 of the tubular membrane to the fitting 1403. The fitting 1403 includes an end portion 1405, extending from the portion 1402 of the manifold plate. The manifold 1432 includes a filler 1410 that secures the fitting 1403 to the part 1402 of the manifold plate and prevents the fitting 1403 from being pulled out in the direction 1411. In one embodiment of the present invention, the rod 1421 is provided with an end section 1430 connected to the wall of the manifold 1432 opposite the part 1402 of the manifold plate.

[00123] На фиг. 15 представлена трубчатая мембрана 1530 в сборе, аналогичная трубчатой мембране 1420 в сборе, а различия будут особо указаны ниже. Трубчатая мембрана 1530 в сборе включает в себя трубчатую мембрану 1501, фитинг 1503, часть 1502 плиты коллектора и заливку 1509, 1510. Трубчатая мембрана 1530 в сборе включает в себя опору 1512, препятствующую смещению и/или деформации трубчатой мембраны 1501. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения опора 1512 включает в себя стержень 1521 и кольца 1531 в просвете 1504 трубчатой мембраны 1501. Кольца 1531 располагаются радиально снаружи от стержня 1521 и характеризуются наличием радиально-наружных краев, контактирующих с внутренней поверхностью 1542 боковой стенки 1544 трубчатой мембраны 1501 или немного отстоящих от указанной поверхности, препятствуя смещению и/или деформации трубчатой мембраны 1501. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения опора 1512 включает в себя диски, части которых, расположенные радиально снаружи, представляют собой диски 1531, причем эти диски содержат располагающиеся между ними отверстия или окошки, позволяющие проходить технологической текучей среде за кольца 1531. В другом варианте осуществления настоящего изобретения кольца 1531 отстоят на определенное расстояние от стержня 1521 в радиальном направлении, а опора 1512 включает в себя спицы, соединяющие кольца 1531 со стержнем 1521. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения стержень 1521 и кольца 1531 могут характеризоваться неразъемной цельной конфигурацией, а в других вариантах осуществления настоящего изобретения они могут представлять собой сборку, состоящую из отдельных частей.[00123] Fig. 15 shows a tubular membrane assembly 1530 similar to the tubular membrane assembly 1420, and the differences will be specifically noted below. The assembled tubular membrane 1530 includes a tubular membrane 1501, a fitting 1503, a part 1502 of a collector plate and a casting 1509, 1510. The assembled tubular membrane 1530 includes a support 1512 that prevents the displacement and/or deformation of the tubular membrane 1501. In one embodiment of the present invention, the support 1512 includes a rod 1521 and rings 1531 in a lumen 1504 of the tubular membrane 1501. The rings 1531 are located radially outside the rod 1521 and are characterized by the presence of radially outer edges that contact the inner surface 1542 of the side wall 1544 of the tubular membrane 1501 or are slightly spaced from the said surface, preventing displacement and/or deformations of the tubular membrane 1501. In one embodiment of the present invention, the support 1512 includes disks, the portions of which, located radially outward, are disks 1531, and these disks contain openings or windows located between them, allowing the process fluid to pass behind the rings 1531. In another embodiment of the present invention, the rings 1531 are spaced at a certain distance from the rod 1521 in the radial direction, and the support 1512 includes spokes connecting the rings 1531 to the rod 1521. In some embodiments of the present invention, the rod 1521 and the rings 1531 can be characterized by an inseparable one-piece configuration, and in other embodiments of the present invention they can be an assembly consisting of separate parts.

[00124] На фиг. 16 представлена трубчатая мембрана 1640 в сборе, аналогичная трубчатым мембранам в сборе, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже. Трубчатая мембрана 1640 в сборе включает в себя трубчатую мембрану 1601, фитинг 1603 и часть 1602 плиты коллектора. Трубчатая мембрана 1640 в сборе дополнительно включает в себя внешнюю опору, такую как спиралевидный опорный элемент 1641, охватывающий наружную поверхность 1642 трубчатой мембраны 1601. Технологическая текучая среда может протекать через просвет 1622 трубчатой мембраны 1601, тогда как спиралевидный опорный элемент 1641 служит опорой для наружной поверхности трубчатой мембраны 1601.[00124] Fig. 16 shows a tubular membrane assembly 1640 similar to the tubular membrane assemblies described above, and the differences will be specifically noted below. The tubular membrane assembly 1640 includes a tubular membrane 1601, a fitting 1603 and a portion 1602 of a collector plate. The tubular membrane assembly 1640 further includes an external support, such as a helical support member 1641 that encloses an outer surface 1642 of the tubular membrane 1601. The process fluid can flow through the lumen 1622 of the tubular membrane 1601, while the helical support member 1641 serves as a support for the outer surface of the tubular membrane 1601.

[00125] Спиралевидный опорный элемент 1641 характеризуется наличием концевого участка 1644, соединенного с частью 1602 плиты коллектора, например, посредством заделки концевого участка 1644 в заливку 1609 на наружной поверхности 1608 части 1602 плиты коллектора. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения спиралевидный опорный элемент 1641 включает в себя спиральную пружину. Спиральная пружина может быть выполнена, к примеру, из металлического или пластикового материала.[00125] The helical support element 1641 is characterized by having an end portion 1644 connected to the part 1602 of the collector plate, for example, by embedding the end portion 1644 in a casting 1609 on the outer surface 1608 of the part 1602 of the collector plate. In one embodiment of the present invention, the helical support element 1641 includes a helical spring. The helical spring can be made, for example, of a metal or plastic material.

[00126] Спиралевидный опорный элемент 1641 характеризуется наличием витков 1648, которые вводятся в состояние напряжения и/или изгибаются вследствие смещения трубчатой мембраны 1601. Спиралевидный опорный элемент 1641 обладает достаточной прочностью, чтобы препятствовать смещению трубчатой мембраны 1601 и сохранять прямолинейную конфигурацию трубчатой мембраны 1601. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения спиралевидный опорный элемент 1641 может быть выполнен упругим и с возможностью приложения восстанавливающего усилия к трубчатой мембране 1601, которое возрастает по мере того, как трубчатая мембрана 1601 смещает спиралевидный опорный элемент 1641 аналогично тому, как это делает пружина. Спиралевидный опорный элемент 1641 может также препятствовать деформации трубчатой мембраны 1601, например, радиальному расширению и продольному вытягиванию. Спиралевидный опорный элемент 1641 может препятствовать продольному вытягиванию за счет ограничения прогиба трубчатой мембраны 1601 наружу и сохранения по существу прямолинейной конфигурации трубчатой мембраны 1601.[00126] The helical support element 1641 is characterized by the presence of turns 1648, which are put into a state of tension and/or bend due to the displacement of the tubular membrane 1601. The helical support element 1641 has sufficient strength to prevent the displacement of the tubular membrane 1601 and to maintain the rectilinear configuration of the tubular membrane 1601. In one embodiment of the present invention, the helical support element 1641 can be made elastic and with the possibility of applying a restoring force to the tubular membrane 1601, which increases as the tubular membrane 1601 displaces the helical support element 1641 similar to how a spring does. The spiral support element 1641 can also prevent deformation of the tubular membrane 1601, such as radial expansion and longitudinal stretching. The spiral support element 1641 can prevent longitudinal stretching by limiting the outward deflection of the tubular membrane 1601 and maintaining a substantially rectilinear configuration of the tubular membrane 1601.

[00127] Трубчатая мембрана 1640 в сборе дополнительно включает в себя заливку 1610 на внутренней поверхности 1606 части 1602 плиты коллектора для соединения концевого участка 1605 фитинга 1603 с частью 1602 плиты коллектора таким образом, чтобы указанный концевой участок не вытягивался в направлении 1611. Трубчатая мембрана 1601 характеризуется наличием концевого участка 1607, насаженного на концевой участок 1646 фитинга 1603. Концевой участок 1644 спиралевидного опорного элемента 1641 в сочетании с заливкой 1609 препятствует радиальному расширению концевого участка 1607 трубчатой мембраны и удерживает концевой участок 1607 трубчатой мембраны в состоянии зацепления с концевым участком 1646 фитинга.[00127] The tubular membrane 1640 assembly further includes a casting 1610 on the inner surface 1606 of the part 1602 of the manifold plate for connecting the end portion 1605 of the fitting 1603 to the part 1602 of the manifold plate in such a way that said end portion does not stretch in the direction 1611. The tubular membrane 1601 is characterized by the presence of an end portion 1607, which is put on the end portion 1646 of the fitting 1603. The end portion 1644 of the helical support element 1641 in combination with the casting 1609 prevents the radial expansion of the end portion 1607 of the tubular membrane and holds the end portion 1607 of the tubular membrane in a state of engagement with the end portion 1646 of the fitting.

[00128] На фиг. 17 представлена трубчатая мембрана 1750 в сборе, аналогичная трубчатым мембранам, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже. Трубчатая мембрана 1750 в сборе включает в себя трубчатую мембрану 1701, фитинг 1703 и часть 1702 плиты коллектора. Трубчатая мембрана 1750 в сборе включает в себя внутреннюю опору, такую как спиралевидный опорный элемент 1741 в просвете 1722 трубчатой мембраны 1701.[00128] Fig. 17 shows a tubular membrane assembly 1750 similar to the tubular membranes described above, and the differences will be specifically noted below. The tubular membrane assembly 1750 includes a tubular membrane 1701, a fitting 1703, and a portion 1702 of a collector plate. The tubular membrane assembly 1750 includes an internal support, such as a spiral support element 1741 in a lumen 1722 of the tubular membrane 1701.

[00129] Спиралевидный опорный элемент 1741 характеризуется наличием концевого участка 1742, вставленного в сквозное отверстие 1744 фитинга 1703. Спиралевидный опорный элемент 1741 соединен с фитингом 1703. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сквозное отверстие 1744 и концевой участок 1742 имеют круглое поперечное сечение с таким наружным диаметром концевого участка 1742, который позволяет сформировать прессовое соединение с внутренним диаметром фитинга через отверстие 1744. Прессовое соединение выполняет функцию точки крепления спиралевидного опорного элемента 241, благодаря чему концевой участок 1742 спиралевидного опорного элемента 1741 остается жестко соединенным с фитингом 1703, тогда как промежуточная часть 1746 спиралевидного опорного элемента 1741 может смещаться и изгибаться по мере того, как промежуточная часть 1746 препятствует деформации трубчатой мембраны 1701. В другом варианте осуществления настоящего изобретения концевой участок 1742 спиралевидного опорного элемента может быть соединен с фитингом 1703, например, с помощью клеящего вещества, эпоксидной смолы, сварки, механического крепежа и/или конструктивных элементов зацепления на спиралевидном опорном элементе 1741 и фитинге 1703.[00129] The helical support element 1741 is characterized by having an end portion 1742 inserted into a through hole 1744 of the fitting 1703. The helical support element 1741 is connected to the fitting 1703. In one embodiment of the present invention, the through hole 1744 and the end portion 1742 have a circular cross-section with an outer diameter of the end portion 1742 that allows a press connection to be formed with an inner diameter of the fitting through the hole 1744. The press connection serves as an attachment point for the helical support element 241, due to which the end portion 1742 of the helical support element 1741 remains rigidly connected to the fitting 1703, while the intermediate portion 1746 of the helical support element 1741 can move and bend as the intermediate portion 1746 prevents deformation of the tubular membrane 1701. In another embodiment of the present invention, the end portion 1742 of the helical support element can be connected to the fitting 1703, for example, by means of an adhesive, epoxy resin, welding, mechanical fasteners and/or structural engagement elements on the helical support element 1741 and the fitting 1703.

[00130] Спиралевидный опорный элемент 1741 характеризуется наличием витков 1750 с наружными поверхностями 1752, выполненными с возможностью вхождения в контакт с внутренней поверхностью 1754 боковой стенки 1756 трубчатой мембраны 1701. Витки 1750 проходят вокруг центрального сквозного отверстия 1757, что позволяет технологической текучей среде проходить через спиралевидный опорный элемент 1741 в просвете 1722 трубчатой мембраны 1701. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения спиралевидный опорный элемент 1741 включает в себя спиральную пружину. Спиралевидный опорный элемент 1741 может быть выполнен из металлического или пластикового материала. Трубчатая мембрана 1750 в сборе включает в себя заливку 1709, соединяющую концевой участок 1707 трубчатой мембраны 1701 с фитингом 1703, и заливку 1710, соединяющую фитинг 1703 с частью 1702 плиты коллектора.[00130] The helical support element 1741 is characterized by the presence of turns 1750 with outer surfaces 1752 configured to come into contact with the inner surface 1754 of the side wall 1756 of the tubular membrane 1701. The turns 1750 pass around the central through hole 1757, which allows the process fluid to pass through the helical support element 1741 in the lumen 1722 of the tubular membrane 1701. In one embodiment of the present invention, the helical support element 1741 includes a helical spring. The helical support element 1741 can be made of a metal or plastic material. The tubular membrane assembly 1750 includes a filler 1709 connecting the end portion 1707 of the tubular membrane 1701 to the fitting 1703, and a filler 1710 connecting the fitting 1703 to the portion 1702 of the collector plate.

[00131] На фиг. 18 представлена трубчатая мембрана 1860 в сборе, которая во многих аспектах аналогична трубчатым мембранам в сборе, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже. Трубчатая мембрана 1860 в сборе включает в себя трубчатую мембрану 1801, фитинг 1803, часть 1802 плиты коллектора и заливку 1809, 1810. Мембрана 1860 в сборе также включает в себя внешнюю опору, такую как распорка 1861, которая препятствует деформации трубчатой мембраны 1801. Распорка 1861 включает в себя один или несколько прутков 1863 и одно или несколько колец 1862, отстоящих друг от друга на определенное расстояние вдоль прутков 1863. Кольца 1862 могут располагаться вдоль прутков 1863 на одинаковом или неодинаковом расстоянии друг от друга. Прутки 1863 характеризуются наличием концевых участков 1866, вделанных в заливку 1809 с целью фиксации прутков 1863 на части 1802 плиты коллектора. Распорка 1861 может обладать неразъемной цельной конструкцией или представлять собой сборку. Трубчатая мембрана 1860 в сборе может дополнительно включать в себя заливку 1810, препятствующую вытягиванию фитинга 1803 в направлении 1811.[00131] Fig. 18 shows a tubular membrane assembly 1860, which is similar in many respects to the tubular membrane assemblies described above, and the differences will be specifically noted below. The tubular membrane assembly 1860 includes a tubular membrane 1801, a fitting 1803, a part 1802 of a collector plate and a filling 1809, 1810. The membrane assembly 1860 also includes an external support, such as a spacer 1861, which prevents deformation of the tubular membrane 1801. The spacer 1861 includes one or more rods 1863 and one or more rings 1862, spaced from each other at a certain distance along the rods 1863. The rings 1862 can be located along the rods 1863 at the same or unequal distance from each other. The rods 1863 are characterized by the presence of end sections 1866, embedded in the casting 1809 for the purpose of fixing the rods 1863 on the part 1802 of the collector plate. The spacer 1861 can have a non-detachable integral design or represent an assembly. The tubular membrane 1860 in the assembly can further include a casting 1810, preventing the fitting 1803 from being pulled out in the direction 1811.

[00132] На фиг. 19 представлена трубчатая мембрана 1970 в сборе, которая во многих аспектах аналогична трубчатым мембранам в сборе, описанным выше, а различия будут особо указаны ниже. Трубчатая мембрана 1970 в сборе включает в себя трубчатую мембрану 1901, часть 1902 плиты коллектора, фитинг 1903 и заливку 1909, 1910. Трубчатая мембрана 1970 в сборе включает в себя внутреннюю опору, такую как распорка 1971, располагающуюся в просвете 1904 трубчатой мембраны 1901. Распорка 1971 включает в себя одну или несколько вертикальных опор, таких как стержни или прутки 1974, и одну или несколько горизонтальных опор, таких как кольца 1972, которые могут располагаться вдоль прутков 1974 на одинаковом или неодинаковом расстоянии друг от друга. Прутки 1974 выполнены с возможностью ограниченного теплового расширения в продольном направлении во всем диапазоне рабочих температур трубчатой мембраны 1970 в сборе. Ограниченное тепловое расширение прутков 1974 в продольном направлении удерживает прутки 1974 прямо, несмотря на вытягивание трубчатой мембраны 1901 вследствие поглощения текучей среды материалом трубчатой мембраны 1901. Таким образом, прутки 1974 сохраняют прямолинейную конфигурацию трубчатой мембраны 1901 во всем диапазоне рабочих температур и расхода текучей среды трубчатой мембраны 1970 в сборе. Кроме того, кольца 1972 выполнены с возможностью оказания сопротивления смещению прутков 1974 в стороны и по направлению друг к другу. В общем, распорка 1971 образует внутреннюю опорную конструкцию, придающую жесткость гибкой трубчатой мембране 1901 и сохраняющую прямую конфигурацию трубчатой мембраны 1901.[00132] Fig. 19 shows a tubular membrane assembly 1970, which is similar in many respects to the tubular membrane assemblies described above, and the differences will be specifically noted below. The tubular membrane assembly 1970 includes a tubular membrane 1901, a part 1902 of a collector plate, a fitting 1903 and a casting 1909, 1910. The tubular membrane assembly 1970 includes an internal support, such as a spacer 1971, located in a lumen 1904 of the tubular membrane 1901. The spacer 1971 includes one or more vertical supports, such as rods or bars 1974, and one or more horizontal supports, such as rings 1972, which can be located along the bars 1974 at the same or unequal distance from each other. The bars 1974 are configured to have a limited thermal expansion in the longitudinal direction over the entire range of operating temperatures of the tubular membrane assembly 1970. The limited thermal expansion of the rods 1974 in the longitudinal direction keeps the rods 1974 straight, despite the stretching of the tubular membrane 1901 due to the absorption of the fluid by the material of the tubular membrane 1901. Thus, the rods 1974 maintain the straight configuration of the tubular membrane 1901 throughout the entire range of operating temperatures and fluid flow rates of the tubular membrane 1970 in assembly. In addition, the rings 1972 are configured to resist the displacement of the rods 1974 to the sides and towards each other. In general, the spacer 1971 forms an internal support structure that imparts rigidity to the flexible tubular membrane 1901 and maintains the straight configuration of the tubular membrane 1901.

[00133] Распорка 1971 может быть соединена с фитингом 1903 таким образом, что часть распорки 1971 входит в зацепление с внутренним диаметром фитинга 1903. В одном из примеров прутки 1974 могут быть приварены или приклеены к фитингу 1903. В другом примере концы прутков 1974 могут выходить из отверстий в боковой стенке 1940 концевого участка 1942 фитинга 1903, и заделываться в заливку 1910. Распорка 1971 может быть выполнена из металлического или пластикового материала. Распорка 1971 может характеризоваться неразъемной цельной конструкцией или представлять собой сборку.[00133] The spacer 1971 may be connected to the fitting 1903 in such a way that a portion of the spacer 1971 engages with the inner diameter of the fitting 1903. In one example, the rods 1974 may be welded or glued to the fitting 1903. In another example, the ends of the rods 1974 may extend from the holes in the side wall 1940 of the end portion 1942 of the fitting 1903 and are embedded in the filler 1910. The spacer 1971 may be made of a metal or plastic material. The spacer 1971 may have a one-piece construction or may be an assembly.

[00134] На фиг. 21 представлена трубчатая мембрана 2100 в сборе, которая включает в себя трубчатую мембрану 2101, трубку 2112 и фитинг 2103, соединяющий трубчатую мембрану 2101 и трубку 2112. Трубка 2112 имеет конец 2113 для соединения с другим компонентом, таким как фитинг, трубка или клапан. Трубка 2112 может быть выполнена, например, в виде нейлоновой плетеной трубки или трубки со стальной оплеткой, из винила, резины, ПВХ (поливинилхлорида) или иного материала.[00134] Fig. 21 shows a tubular membrane 2100 in assembly, which includes a tubular membrane 2101, a tube 2112 and a fitting 2103 connecting the tubular membrane 2101 and the tube 2112. The tube 2112 has an end 2113 for connecting to another component, such as a fitting, tube or valve. The tube 2112 can be made, for example, in the form of a nylon braided tube or a tube with steel braid, made of vinyl, rubber, PVC (polyvinyl chloride) or other material.

[00135] Трубчатая мембрана 2100 в сборе содержит чашеобразную пресс-форму 2102 и заливку 2109, которая удерживает вместе трубчатую мембрану 2101, трубку 2105 и фитинг 2103, а также препятствует вытягиванию в направлении 2111. Чашеобразная пресс-форма 2102 может быть включена в состав конечного продукта, или же она может быть удалена сразу после отверждения заливки 2109. В варианте осуществления настоящего изобретения, который проиллюстрирован на фиг. 21, фитинг 2103 имеет такие размеры, что он может вписываться в просветы трубчатой мембраны 2101 и трубки 2112, для чего трубчатая мембрана 2101 и трубка 2112 снабжены торцовыми поверхностями 2130 и 2132, которые охватывают по окружности фитинг 2103.[00135] The tubular membrane 2100 assembly comprises a cup-shaped mold 2102 and a casting 2109 that holds the tubular membrane 2101, tube 2105 and fitting 2103 together and prevents stretching in the direction 2111. The cup-shaped mold 2102 can be included in the final product or it can be removed immediately after the casting 2109 has cured. In the embodiment of the present invention, which is illustrated in Fig. 21, the fitting 2103 is sized such that it can fit into the lumens of the tubular membrane 2101 and tube 2112, for which the tubular membrane 2101 and tube 2112 are provided with end surfaces 2130 and 2132 that surround the fitting 2103 along the circumference.

[00136] На фиг. 22 представлена трубчатая мембрана 2200 в сборе, которая аналогична трубчатой мембране 2100 в сборе. Трубчатая мембрана 2200 в сборе включает в себя трубчатую мембрану 2201, часть 2202 плиты коллектора, фитинг 2203, трубку 2212 и заливку 2220. Трубка 2212 характеризуется наличием концевого участка 2213 с соединением 2214. Соединение 2214 может представлять собой, например, резьбовое соединение, сварное соединение, соединение с помощью растворителя, паяное соединение, соединение штуцером с выступающими кольцами для гибкого шланга, обжимное соединение или соединение с помощью штуцера, вставляемого нажатием.[00136] Fig. 22 shows a tubular membrane assembly 2200, which is similar to the tubular membrane assembly 2100. The tubular membrane assembly 2200 includes a tubular membrane 2201, a portion 2202 of a manifold plate, a fitting 2203, a tube 2212, and a filler 2220. The tube 2212 is characterized by having an end portion 2213 with a connection 2214. The connection 2214 can be, for example, a threaded connection, a welded connection, a connection using a solvent, a soldered connection, a connection with a nipple with protruding rings for a flexible hose, a crimped connection, or a connection using a nipple inserted by pushing.

[00137] Теплообменники с трубчатыми мембранами, описанные в настоящем документе, могут использовать различные опоры для сохранения разделения и ориентации трубчатых мембран. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения опоры сохраняют одинаковое расстояние между трубчатыми мембранами теплообменника с трубчатыми мембранами. К примеру, и в привязке к фиг. 23, одна или несколько опорных плит 2370 могут располагаться вдоль трубчатых мембран 2311 между верхним коллектором 2316 и центральным коллектором 2319 и/или между центральным коллектором 2319 и нижним коллектором 2317. Между опорными плитами 2370 могут быть предусмотрены интервалы, одинаковые или варьирующиеся вдоль трубчатых мембран 2311. Опорные плиты 2370 могут быть соединены с трубчатыми мембранами 2311, например, с помощью клея или методом химической сварки. В альтернативном варианте или дополнительно опорные плиты 2370 могут быть соединены с трубчатыми мембранами 2311 посредством механического соединения, такого как прессовая посадка между трубчатыми мембранами 2311 и опорными плитами 2370.[00137] The tubular membrane heat exchangers described herein may use various supports to maintain separation and orientation of the tubular membranes. In one embodiment of the present invention, the supports maintain a uniform distance between the tubular membranes of the tubular membrane heat exchanger. For example, and in connection with FIG. 23, one or more support plates 2370 may be located along the tubular membranes 2311 between the upper header 2316 and the central header 2319 and/or between the central header 2319 and the lower header 2317. The support plates 2370 may be spaced equally or differently along the tubular membranes 2311. The support plates 2370 may be connected to the tubular membranes 2311, for example, using an adhesive or by chemical welding. Alternatively or additionally, the support plates 2370 may be connected to the tubular membranes 2311 by means of a mechanical connection, such as a press fit between the tubular membranes 2311 and the support plates 2370.

[00138] На фиг. 24 представлен теплообменник 2400 с трубчатыми мембранами, который характеризуется наличием опорной плиты 2470, соединенной с трубчатыми мембранами 2471. Теплообменник 2400 с трубчатыми мембранами снабжен опорным элементом 2473, который соединен с опорной плитой 2470 или выполнен с ней заодно. Опорный элемент 2473 характеризуется наличием концевого участка 2475, выполненного с возможностью соединения с поверхностью 2476, такой как внутренняя поверхность боковой стенки наружной конструкции устройства для отвода тепла, содержащего теплообменник 2400 с трубчатыми мембранами. Опорный элемент 2473 придает жесткость опорной плите 2470, удерживая опорную плиту 2470 в требуемом положении вдоль трубчатых мембран 2471.[00138] Fig. 24 shows a heat exchanger 2400 with tubular membranes, which is characterized by the presence of a support plate 2470 connected to tubular membranes 2471. The heat exchanger 2400 with tubular membranes is provided with a support element 2473, which is connected to the support plate 2470 or formed integral with it. The support element 2473 is characterized by the presence of an end portion 2475, configured to connect to a surface 2476, such as an inner surface of a side wall of an outer structure of a heat removal device containing the heat exchanger 2400 with tubular membranes. The support element 2473 gives rigidity to the support plate 2470, holding the support plate 2470 in the required position along the tubular membranes 2471.

[00139] На фиг. 25 представлен теплообменник 2500 с трубчатыми мембранами, снабженный опорными элементами, которые соединяют опорные плиты теплообменника 2500, содержащего трубчатые мембраны, с другими компонентами теплообменника 2500 с трубчатыми мембранами. Опорный элемент 2571 соединяет опорную плиту 2570 с впускным патрубком 2516 коллектора. Опорный элемент 2584 соединяет опорную плиту 2582 с впускным коллектором 2586. Опорный элемент 2518 соединяет опорные плиты 2520 и 2522, а опорный элемент 2524 соединяет опорную плиту 2522 с выпускным коллектором 2517. Разные конфигурации опорных элементов могут быть использованы для сохранения положения опорных плит на трубчатых мембранах.[00139] Fig. 25 shows a heat exchanger 2500 with tubular membranes provided with support members that connect support plates of the heat exchanger 2500 containing tubular membranes to other components of the heat exchanger 2500 with tubular membranes. Support member 2571 connects support plate 2570 to inlet nozzle 2516 of the manifold. Support member 2584 connects support plate 2582 to inlet manifold 2586. Support member 2518 connects support plates 2520 and 2522, and support member 2524 connects support plate 2522 to outlet manifold 2517. Different configurations of support members can be used to maintain the position of the support plates on the tubular membranes.

[00140] На фиг. 26 представлен теплообменник 2600 с трубчатыми мембранами, который содержит опорные элементы 2602, соединенные с компонентами соответствующей охлаждающей колонны. Опорные элементы 2602 включают в себя опорный элемент 2670, соединенный со стенкой 2613 охлаждающей колонны. Опорные элементы 2602 дополнительно включают в себя опорный элемент 2604, соединенный с экраном 2621 охлаждающей колонны.[00140] Fig. 26 shows a heat exchanger 2600 with tubular membranes, which includes support elements 2602 connected to components of the corresponding cooling column. The support elements 2602 include a support element 2670 connected to a wall 2613 of the cooling column. The support elements 2602 further include a support element 2604 connected to a screen 2621 of the cooling column.

[00141] Различные варианты конфигурации опорных плит могут быть использованы для сохранения интервала между трубчатыми мембранами и/или их ориентации. В этой связи, например, опорная плита 2770, показанная на фиг. 27, содержит отверстия 2701 с кольцевыми поверхностями 2702, охватывающими по окружности трубчатые мембраны 2703. Как показано на фиг. 28, опорная плита 2870 содержит пазы 2872 с боковыми поверхностями 2874 и 2876, которые контактируют с наружными поверхностями 2878 трубчатых мембран 2701, препятствуя смещению трубчатых мембран 2701.[00141] Various configurations of the support plates can be used to maintain the spacing between the tubular membranes and/or their orientation. In this regard, for example, the support plate 2770 shown in Fig. 27 comprises openings 2701 with annular surfaces 2702 that surround the tubular membranes 2703 along the circumference. As shown in Fig. 28, the support plate 2870 comprises grooves 2872 with side surfaces 2874 and 2876 that contact the outer surfaces 2878 of the tubular membranes 2701, preventing the displacement of the tubular membranes 2701.

[00142] Теплообменники с трубчатыми мембранами согласно настоящему изобретению могут включать в себя трубчатые мембраны, которые характеризуются нелинейной траекторией, например, извилистой траекторией между впускным и выпускным коллекторами. На фиг. 29 представлен теплообменник 2900 с трубчатыми мембранами, содержащий впускной коллектор 2910, выпускной коллектор 2912 и трубчатые мембраны 2914, соединенные с выпускным и выпускным коллекторами 2910 и 2912. Трубчатые мембраны 2914 проходят вокруг устройства для генерирования воздушного потока, такого как вентилятор 2924. Устройство для отвода тепла, включающее в себя теплообменник 2900 с трубчатыми мембранами, может характеризоваться конфигурацией с искусственной тягой и перекрестным потоком.[00142] The tubular membrane heat exchangers of the present invention may include tubular membranes that are characterized by a non-linear path, such as a tortuous path between an inlet and outlet manifold. Fig. 29 shows a tubular membrane heat exchanger 2900 that includes an inlet manifold 2910, an outlet manifold 2912, and tubular membranes 2914 connected to the outlet and outlet manifolds 2910 and 2912. The tubular membranes 2914 extend around an air flow generating device, such as a fan 2924. The heat removal device that includes the tubular membrane heat exchanger 2900 may be characterized by a forced draft and cross-flow configuration.

[00143] Трубчатые мембраны могут 2914 содержать прямые участки 2916 и изогнутые участки 2918, соединяющие прямые участки 2916. Каждый изогнутый участок 2918 перенаправляет поток технологической текучей среды под углом к направлению движения технологической текучей среды, поступающей в изогнутый участок 2918, причем в некоторых примерах этот угол составляет менее 120°, менее 110°, менее 100°, менее 95°, например, 90° или менее 90°.[00143] The tubular membranes may 2914 comprise straight sections 2916 and curved sections 2918 connecting the straight sections 2916. Each curved section 2918 redirects the flow of the process fluid at an angle to the direction of movement of the process fluid entering the curved section 2918, and in some examples this angle is less than 120°, less than 110°, less than 100°, less than 95°, such as 90° or less than 90°.

[00144] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения каждый изогнутый участок 2918 включает в себя прямой отрезок и два сочленения, которые соединяют прямой отрезок с соседними прямыми участками 2916. В другом варианте осуществления настоящего изобретения изогнутые участки 2918 являются криволинейными. Ряд прямых участков 2916 и изогнутых участков 2918 образуют извилистую траекторию для технологической текучей среды по мере движения технологической текучей среды от впускного коллектора 2910 к выпускному коллектору 2912.[00144] In one embodiment of the present invention, each curved section 2918 includes a straight section and two joints that connect the straight section to adjacent straight sections 2916. In another embodiment of the present invention, the curved sections 2918 are curved. A series of straight sections 2916 and curved sections 2918 form a tortuous path for the process fluid as the process fluid moves from the inlet manifold 2910 to the outlet manifold 2912.

[00145] Трубчатые мембраны изначально могут иметь, в общем, прямую форму, которая изменяется за счет опор, формирующих извилистую траекторию для технологической текучей среды. Как показано на фиг. 30, теплообменник 3000 с трубчатыми мембранами включает в себя впускной коллектор 3016, выпускной коллектор 3017 и трубчатые мембраны 3018, проходящие вокруг вентилятора 3014. Теплообменник 3000 с трубчатыми мембранами снабжен опорами, таким как опорные плиты 3070, которые изменяют конфигурацию трубчатых мембран 3018, образуя изгибы 3072. Опорные плиты 3070 снабжены сквозными отверстиями, в которые входят трубчатые мембраны 3018 таким образом, что трубчатые мембраны 3018 проходят под прямым углом к опорным плитам 3070. Опорные плиты 3070 характеризуются наличием поверхностей, охватывающих сквозные отверстия, которые входят в контакт с трубчатыми мембранами 3018, придавая им требуемую форму.[00145] Tubular membranes may initially have a generally straight shape, which is modified by supports that form a tortuous path for the process fluid. As shown in Fig. 30, the heat exchanger 3000 with tubular membranes includes an inlet manifold 3016, an outlet manifold 3017 and tubular membranes 3018 that extend around a fan 3014. The heat exchanger 3000 with tubular membranes is provided with supports, such as support plates 3070, which change the configuration of the tubular membranes 3018, forming bends 3072. The support plates 3070 are provided with through holes, into which the tubular membranes 3018 enter in such a way that the tubular membranes 3018 extend at a right angle to the support plates 3070. The support plates 3070 are characterized by the presence of surfaces covering the through holes, which come into contact with the tubular membranes 3018, giving them the required shape.

[00146] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения трубчатые мембраны могут характеризоваться присущей им конструктивной конфигурацией, которая обеспечивает нелинейную траекторию движения для технологической текучей среды. Как показано на фиг. 31, теплообменник 3100 с трубчатыми мембранами содержит впускной коллектор 3116, выпускной коллектор 3117 и трубчатые мембраны 3118 и 3120. Трубчатые мембраны 3118 и 3120 имеют радиально наружные боковые участки 3130 и 3132, длина которых превышает длину радиально внутренних боковых участков 3134 и 3136. Таким образом, трубчатые мембраны 3118 и 3120 имеют кольцевую форму, при этом кольцевая форма придается трубчатым мембранам 3118 и 3120 не опорой.[00146] In some embodiments of the present invention, the tubular membranes may be characterized by an inherent structural configuration that provides a non-linear path of motion for the process fluid. As shown in Fig. 31, the heat exchanger 3100 with tubular membranes includes an inlet manifold 3116, an outlet manifold 3117, and tubular membranes 3118 and 3120. The tubular membranes 3118 and 3120 have radially outer side portions 3130 and 3132 that are longer than the radially inner side portions 3134 and 3136. Thus, the tubular membranes 3118 and 3120 have an annular shape, wherein the annular shape is imparted to the tubular membranes 3118 and 3120 not by support.

[00147] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения трубчатая мембрана имеет такую геометрию, которая инициирует варьирование кривизны трубчатой мембраны вдоль ее длины. Например, трубчатая мембрана может иметь прямые концевые участки и криволинейный промежуточный участок, соединяющий прямые концевые участки.[00147] In some embodiments of the present invention, the tubular membrane has a geometry that causes the curvature of the tubular membrane to vary along its length. For example, the tubular membrane may have straight end portions and a curved intermediate portion connecting the straight end portions.

[00148] Различные типы опор могут быть использованы для придания трубчатым мембранам требуемой формы. Как показано на фиг. 32, теплообменник 3200 с трубчатыми мембранами включает с себя впускной коллектор 3216, выпускной коллектор 3217, трубчатые мембраны 3218, 3219 и дугообразную опору, такую как стержень 3221. Стержень 3221 предотвращает изменение трубчатыми мембранами 3128 и 3219 дугообразной конфигурации, показанной на фиг. 32.[00148] Various types of supports can be used to give the tubular membranes the desired shape. As shown in Fig. 32, the heat exchanger 3200 with tubular membranes includes an inlet manifold 3216, an outlet manifold 3217, tubular membranes 3218, 3219 and an arcuate support, such as a rod 3221. The rod 3221 prevents the tubular membranes 3128 and 3219 from changing the arcuate configuration shown in Fig. 32.

[00149] Опора для одной или нескольких трубчатых мембран может быть внутренней или внешней по отношению к трубчатым мембранам. На фиг. 32 показан стержень 3221, внешний по отношению к трубчатым мембранам 3218 и 3219, но в альтернативном варианте он может располагаться внутри одной или обеих трубчатых мембран 3218 и 3219. Каждая опора может принимать разные формы, например, форму спиралей, колец, плит и т.п., а также сочетать в себя разные формы, например, форму стержня, который служит опорой для колец внутри трубчатой мембраны. В другом примере опора может иметь форму спирали, располагающейся за пределами соответствующей трубки мембраны (см., например, фиг. 16).[00149] The support for one or more tubular membranes may be internal or external to the tubular membranes. Fig. 32 shows a rod 3221 external to the tubular membranes 3218 and 3219, but in an alternative embodiment it may be located inside one or both of the tubular membranes 3218 and 3219. Each support may take different shapes, such as the shape of spirals, rings, plates, etc., and also combine different shapes, such as the shape of a rod that serves as a support for rings inside the tubular membrane. In another example, the support may have the shape of a spiral located outside the corresponding membrane tube (see, for example, Fig. 16).

[00150] Коллекторы, используемые для соединения трубчатых мембран, могут перенаправлять поток технологической текучей среды, формируя извилистую траекторию движения технологической текучей среды. Как показано на фиг. 33, теплообменник 3300 с трубчатыми мембранами характеризуется наличием оконечного впускного коллектора, такого как впускной коллектор 3316, и оконечного выпускного коллектора, такого как выпускной коллектор 3317. Теплообменник 3300 с трубчатыми мембранами включает в себя группы трубчатых мембран 3318, 3320, 3322 и 3324, которые направляют технологическую текучую среду между впускным и выпускным коллекторами 3316 и 3317. Теплообменник 3300 с трубчатыми мембранами дополнительно включает в себя промежуточные коллекторы 3330, 3332 и 3334, соединяющие группы трубчатых мембран 3318, 3320, 3322 и 3324.[00150] Manifolds used to connect tubular membranes can redirect the flow of process fluid by forming a tortuous path for the process fluid. As shown in Fig. 33, the heat exchanger 3300 with tubular membranes is characterized by having a final inlet manifold, such as an inlet manifold 3316, and a final outlet manifold, such as an outlet manifold 3317. The heat exchanger 3300 with tubular membranes includes groups of tubular membranes 3318, 3320, 3322 and 3324, which direct the process fluid between the inlet and outlet manifolds 3316 and 3317. The heat exchanger 3300 with tubular membranes further includes intermediate manifolds 3330, 3332 and 3334 connecting the groups of tubular membranes 3318, 3320, 3322 and 3324.

Промежуточные коллекторы 3330, 3332 и 3334 содержат впускные отверстия 3330А, в которые поступает рабочая текучая среда из вышерасположенных трубчатых мембран в первом направлении, и выпускные отверстия 3330 В, которые перенаправляют рабочую текучую среду в нижерасположенные трубчатые мембраны во втором направлении, поперечном первому направлению. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения промежуточные коллекторы 3330, 3332 и 3334 образуются за счет соединения впускного и выпускного коллекторов, сопряженных с соседними группами трубчатых мембран 3318, 3320, 3322 и 3324, с использованием способа, аналогичного тому, который раскрыт в рамках вариантов осуществления настоящего изобретения, описанных выше (см., например, фиг. 1D, 10А, 11А, 12А и 13А).The intermediate manifolds 3330, 3332 and 3334 comprise inlet openings 3330A, which receive the working fluid from the upstream tubular membranes in a first direction, and outlet openings 3330B, which redirect the working fluid to the downstream tubular membranes in a second direction transverse to the first direction. In one embodiment of the present invention, the intermediate manifolds 3330, 3332 and 3334 are formed by connecting the inlet and outlet manifolds mated with adjacent groups of tubular membranes 3318, 3320, 3322 and 3324, using a method similar to that disclosed within the framework of the embodiments of the present invention described above (see, for example, Fig. 1D, 10A, 11A, 12A and 13A).

[00151] Оконечные коллекторы и промежуточные коллекторы могут располагаться таким образом, что они формируют трубчатые мембраны, в общем и целом, в виде многоугольника, причем эти мембраны содержат любое количество сторон, а оконечные коллекторы и промежуточные коллекторы служат вершинами требуемого многоугольника. Многоугольник может быть правильным или неправильным. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения трубчатые мембраны могут характеризоваться линейной или нелинейной формой, проходя между соседними коллекторами.[00151] The end headers and the intermediate headers may be arranged so that they form tubular membranes that are generally in the form of a polygon, wherein these membranes contain any number of sides, and the end headers and the intermediate headers serve as the vertices of the desired polygon. The polygon may be regular or irregular. In some embodiments of the present invention, the tubular membranes may be characterized by a linear or non-linear shape, passing between adjacent headers.

[00152] Теплообменники, описанные выше, могут быть использованы в самых разных сферах применения, например, в охладительных колоннах для систем HVAC (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) в зданиях; в охладительных колоннах для производственных процессов; в системах, использующих тепловую энергию хранилищ льда; и в системах газового теплообмена и/или массообмена, например, в таких сферах применения, где используется увлажнение и осушение воздуха. Еще одной сферой применения теплообмена и/или массобмена служит улавливание двуокиси углерода.[00152] The heat exchangers described above can be used in a variety of applications, such as cooling columns for HVAC systems in buildings; cooling columns for industrial processes; systems that utilize thermal energy from ice storage; and gas heat and/or mass transfer systems, such as in applications that utilize air humidification and dehumidification. Another application for heat and/or mass transfer is carbon dioxide capture.

[00153] Например, на фиг. 34 представлен блок 3400 подготовки воздуха, который включает в себя наружную конструкцию 3413, модули 3416 теплообменников с трубчатыми мембранами, трубопровод 3474 и генератор воздушного потока, такой как вентилятор 3414. Блок 3400 подготовки воздуха содержит источник 3422 подачи технологической текучей среды, выполненный с возможностью подачи в модули 3416 теплообменников с трубчатыми мембранами технологической текучей среды разного типа, такой как вода и жидкий осушитель, что зависит от режима работы блока 3400 подготовки воздуха.[00153] For example, Fig. 34 shows an air preparation unit 3400 that includes an external structure 3413, tube membrane heat exchanger modules 3416, a duct 3474, and an air flow generator such as a fan 3414. The air preparation unit 3400 includes a process fluid supply source 3422 configured to supply the tube membrane heat exchanger modules 3416 with a different type of process fluid, such as water and a liquid desiccant, depending on the operating mode of the air preparation unit 3400.

[00154] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения источник 3422 технологической текучей среды включает в себя впускной клапан 3463, выпускной клапан 3462 и насос 3475, причем эти элементы аналогичны соответствующим элементам, описанным выше. Блок 3400 подготовки воздуха дополнительно включает в себя воздухозаборник 3406, экран 3421, впуск 3402 рециркуляционного воздуха, смесительную камеру 3403, воздушный фильтр 3404, вспомогательный теплообменник 3405 и выпуск 3415.[00154] In one embodiment of the present invention, the source 3422 of the process fluid includes an inlet valve 3463, an outlet valve 3462 and a pump 3475, and these elements are similar to the corresponding elements described above. The air preparation unit 3400 further includes an air intake 3406, a screen 3421, a recirculated air inlet 3402, a mixing chamber 3403, an air filter 3404, an auxiliary heat exchanger 3405 and an outlet 3415.

[00155] Блок 3400 подготовки воздуха содержит контроллер 3440, функционально соединенный с компонентами блока 3400 подготовки воздуха с целью управления блоком 3400 подготовки воздуха. Контроллер 3440 включает в себя процессор 3440А и схему 3440 В связи для сообщения с удаленным вычислительным устройством, таким как главный контроллер системы HVAC, серверный компьютер и/или переносное электронное устройство, такое как смартфон, по одной или нескольким сетям, таким как сеть Интернет.[00155] The air preparation unit 3400 comprises a controller 3440 operatively coupled to the components of the air preparation unit 3400 for controlling the air preparation unit 3400. The controller 3440 includes a processor 3440A and a communication circuit 3440B for communicating with a remote computing device, such as a main HVAC system controller, a server computer and/or a portable electronic device, such as a smartphone, over one or more networks, such as the Internet.

[00156] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения выпуск 3415 может быть соединен с впуском 3402 рециркуляционного воздуха через воздуховод. Блок 3400 подготовки воздуха может избирательно направлять часть воздуха или весь воздух, проходящий через выпуск 3415, обратно на впуск 3402 рециркуляционного воздуха. Смесительная камера 3403 обеспечивает смешивание воздуха, поступающего через воздухозаборник 3406 и через впуск 3402 рециркуляционного воздуха. Воздушный фильтр 3404 может включать в себя один или несколько фильтров, который отфильтровывает загрязнения из воздуха. Вспомогательный теплообменник 3405 может представлять собой, например, теплообменник типа «воздух-воздух», водо-воздушный теплообменник, испаритель или конденсационный змеевик, сухой поверхностный теплообменник или резистивный нагревательный элемент, который забирает тепло у воздуха или передает тепло воздуху, проходящему через блок 3400 подготовки воздуха.[00156] In some embodiments of the present invention, the outlet 3415 may be connected to the recirculated air inlet 3402 via an air duct. The air preparation unit 3400 may selectively direct some or all of the air passing through the outlet 3415 back to the recirculated air inlet 3402. The mixing chamber 3403 provides mixing of the air entering through the air intake 3406 and through the recirculated air inlet 3402. The air filter 3404 may include one or more filters that filters contaminants from the air. The auxiliary heat exchanger 3405 may be, for example, an air-to-air heat exchanger, a water-to-air heat exchanger, an evaporator or condensing coil, a dry surface heat exchanger, or a resistive heating element that removes heat from or transfers heat to air passing through the air handling unit 3400.

[00157] Модули 3416 теплообменников с трубчатыми мембранами выполнены с возможностью взаимодействия с воздухом в соответствии с режимом работы контроллера 3440. Например, модули 3416 теплообменников с трубчатыми мембранами могут выполнять по меньшей мере одну из таких операций, как повышение температуры воздуха в блоке 3400 подготовки воздуха, понижение температуры воздуха в блоке 3400 подготовки воздуха, удаление влаги из воздуха в блоке 3400 подготовки воздуха и повышение влажности воздуха в блоке 3400 подготовки воздуха.[00157] The tubular membrane heat exchanger modules 3416 are configured to interact with air in accordance with an operating mode of the controller 3440. For example, the tubular membrane heat exchanger modules 3416 can perform at least one of such operations as increasing the temperature of the air in the air preparation unit 3400, decreasing the temperature of the air in the air preparation unit 3400, removing moisture from the air in the air preparation unit 3400, and increasing the humidity of the air in the air preparation unit 3400.

[00158] Контроллер 3440 может управлять блоком 3400 подготовки воздуха в различных режимах в соответствии с одним или несколькими параметрами, которые детектируются датчиком 3442. Один или несколько параметров могут включать в себя, например, рабочие параметры блока 3400 подготовки воздуха (такие как температура технологической текучей среды и расход воды), параметры окружающей среды (например, температура, влажность, время суток и/или географическое расположение блока 3400 подготовки воздуха) и/или уставку технологической текучей среды, запрашиваемую контроллером системы HVAC. В альтернативном варианте или дополнительно контроллер 3440 может управлять блоком 3400 подготовки воздуха в режиме, соответствующим команде, полученной схемой 3440 В связи с удаленного вычислительного устройства.[00158] The controller 3440 may control the air preparation unit 3400 in various modes in accordance with one or more parameters that are detected by the sensor 3442. The one or more parameters may include, for example, operating parameters of the air preparation unit 3400 (such as a temperature of the process fluid and a flow rate of water), environmental parameters (such as a temperature, humidity, time of day, and/or a geographic location of the air preparation unit 3400), and/or a setpoint of the process fluid requested by the HVAC system controller. Alternatively or additionally, the controller 3440 may control the air preparation unit 3400 in a mode corresponding to a command received by the circuit 3440 in communication with the remote computing device.

[00159] Например, контроллер 3440 может переконфигурировать блок 3400 подготовки воздуха на работу в режиме увлажнения, в режиме испарительной градирни или в режиме осушения. В режиме испарительной градирни модули 3416 теплообменников с трубчатыми мембранами используют воду в качестве технологической текучей среды и работают на снижение температуры и повышение влажности воздуха в блоке 3400 подготовки воздуха.[00159] For example, the controller 3440 can reconfigure the air preparation unit 3400 to operate in a humidification mode, in an evaporative cooling tower mode, or in a dehumidification mode. In the evaporative cooling tower mode, the membrane tube heat exchanger modules 3416 use water as a process fluid and operate to reduce the temperature and increase the humidity of the air in the air preparation unit 3400.

[00160] В режиме осушения модули 3416 теплообменников с трубчатыми мембранами используют жидкий осушитель в качестве технологической текучей среды и работают на удаление влаги из воздуха в блоке 3400 подготовки воздуха. Поглощение влаги жидким осушителем может представлять собой экзотермический процесс, который повышает температуру воздуха.[00160] In the dehumidification mode, the 3416 tube membrane heat exchanger modules use a liquid desiccant as a process fluid and operate to remove moisture from the air in the air preparation unit 3400. The absorption of moisture by the liquid desiccant may be an exothermic process that increases the temperature of the air.

[00161] В режиме увлажнения модули 3416 теплообменников с трубчатыми мембранами используют нагретую воду в качестве технологической текучей среды и повышают влажность воздуха в блоке 3400 подготовки воздуха. Модули 3416 теплообменников с трубчатыми мембранами компенсируют понижение температуры технологической текучей среды за счет использования нагретой воды.[00161] In the humidification mode, the 3416 tube membrane heat exchanger modules use heated water as the process fluid and increase the humidity of the air in the air preparation unit 3400. The 3416 tube membrane heat exchanger modules compensate for the decrease in the temperature of the process fluid by using heated water.

[00162] В блоке 3400 подготовки воздуха могут использоваться самые разные типы технологической текучей среды. В режиме увлажнения технологической текучей средой может служить вода (например, водопроводная вода, бытовые сточные воды, деминерализованная вода и/или вода обратного осмоса) или смесь воды и другой текучей среды (например, текучей среды, которая изменяет точку замерзания технологической текучей среды, такая как гликоль или спирт).[00162] The air preparation unit 3400 may use a variety of types of process fluid. In a humidification mode, the process fluid may be water (e.g., tap water, grey water, demineralized water, and/or reverse osmosis water) or a mixture of water and another fluid (e.g., a fluid that changes the freezing point of the process fluid, such as glycol or alcohol).

[00163] В режиме осушения технологической текучей средой может служить жидкий осушитель, такой как водный раствор высокогигроскопической соли, такой как хлорид лития, хлорид кальция или бромид лития, или одну из этих солей, растворенную в неводном растворителе. В других вариантах осуществления настоящего изобретения технологической текучей средой для осушения может служить спирт или другая гигроскопическая жидкость, такая как глицерин, концентрированная серная кислота, гидразингидрат, эминоэтанол и/или глицерол. Использование некоторых из указанных выше технологических текучих сред является уникальным для теплообменника с трубчатыми мембранами. Например, спирт обычно не может использоваться, так как он испаряется по мере поглощения воды. При использовании трубчатой мембраны, избирательно проницаемой для воды, жидкий осушитель, содержащий спирт, не может испаряться, но жидкий осушитель может насыщаться водой.[00163] In the drying mode, the process fluid may be a liquid desiccant, such as an aqueous solution of a highly hygroscopic salt, such as lithium chloride, calcium chloride or lithium bromide, or one of these salts dissolved in a non-aqueous solvent. In other embodiments of the present invention, the drying process fluid may be an alcohol or other hygroscopic liquid, such as glycerin, concentrated sulfuric acid, hydrazine hydrate, eminoethanol and/or glycerol. The use of some of the above process fluids is unique to a heat exchanger with tubular membranes. For example, alcohol cannot typically be used because it evaporates as it absorbs water. When using a tubular membrane that is selectively permeable to water, a liquid desiccant containing alcohol cannot evaporate, but the liquid desiccant can become saturated with water.

[00164] Контроллер 3440 управляет впускным клапаном 3463 и выпускным клапаном 3462, изменяя режим работы блока 3400 подготовки воды путем слива текущей технологической рабочей среды, такой как вода или жидкий осушитель, из трубопровода 3474 и заполнения трубопровода 3474 другой технологической текучей средой, такой как другая среда из числа воды и жидкого осушителя. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения контроллер 3440 управляет насосом 3475 для заполнения трубопровода 3474 требуемой технологической текучей средой.[00164] The controller 3440 controls the inlet valve 3463 and the outlet valve 3462, changing the operating mode of the water preparation unit 3400 by draining the current process working fluid, such as water or a liquid desiccant, from the conduit 3474 and filling the conduit 3474 with another process fluid, such as another medium from among water and a liquid desiccant. In some embodiments of the present invention, the controller 3440 controls the pump 3475 to fill the conduit 3474 with the desired process fluid.

[00165] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения впускной клапан 3463 выполнен с возможностью переключения между разными источниками технологической текучей среды. Например, впускной клапан 3463 может представлять собой трехходовой клапан. В первом положении впускной клапан 3464 закрыт. Контроллер 3440 переключает впускной клапан 3463 во второе положение, когда контроллер 3440 работает в режиме испарительной градирни или в режиме увлажнения. Во втором положении впускной клапан 3463 позволяет подпиточной воде перетекать в блок 3400 подготовки воздуха. В режиме увлажнения контроллер 3440 подает питание на нагреватель с целью нагрева подпиточной воды.[00165] In one embodiment of the present invention, the inlet valve 3463 is configured to switch between different sources of process fluid. For example, the inlet valve 3463 can be a three-way valve. In the first position, the inlet valve 3464 is closed. The controller 3440 switches the inlet valve 3463 to the second position when the controller 3440 operates in the evaporative cooling tower mode or in the humidification mode. In the second position, the inlet valve 3463 allows makeup water to flow into the air preparation unit 3400. In the humidification mode, the controller 3440 supplies power to the heater to heat the makeup water.

[00166] Контроллер 3440 переключает впускной клапан 3463 в третье положение, когда контроллер 3440 работает в режиме осушения. Когда впускной клапан 3463 находится в третьем положении, впускной клапан 3463 сообщается с системой регенерации жидкого осушителя, которая удаляет воду из жидкого осушителя. Короче говоря, впускной клапан 3463 может переключаться между двумя контурами текучей среды в зависимости от режима работы контроллера 3440.[00166] The controller 3440 switches the inlet valve 3463 to the third position when the controller 3440 is operating in the dehydration mode. When the inlet valve 3463 is in the third position, the inlet valve 3463 communicates with a liquid dehydrator regeneration system that removes water from the liquid dehydrator. In short, the inlet valve 3463 can switch between two fluid circuits depending on the operating mode of the controller 3440.

[00167] На фиг. 35 представлен теплообменник 3500 с трубчатыми мембранами, содержащий опорную раму 3501, часть которой на фигуре для наглядности удалена. Теплообменник 3500 с трубчатыми мембранами содержит вентилятор 3502, выпускной коллектор 3504, впускной коллектор 3505 и трубчатые мембраны 3503. Трубчатые мембраны 3503 имеют спиралевидную форму и проходят вокруг нагнетательного или центрального пространства 3507. Вентилятор 3502 выполнен с возможностью направления воздуха сквозь трубчатые мембраны 3503 в центральное пространство 3507 перед тем, как вентилятор 3502 направит воздух через выпуск 3509.[00167] Fig. 35 shows a heat exchanger 3500 with tubular membranes, comprising a support frame 3501, a portion of which is removed in the figure for clarity. The heat exchanger 3500 with tubular membranes comprises a fan 3502, an outlet manifold 3504, an inlet manifold 3505 and tubular membranes 3503. The tubular membranes 3503 have a spiral shape and pass around a plenum or central space 3507. The fan 3502 is configured to direct air through the tubular membranes 3503 into the central space 3507 before the fan 3502 directs the air through the outlet 3509.

[00168] Предполагается, что использование формы единственного числа, на которую указывают неопределенные артикли, охватывает как форму единственного числа, так и форму множественного числа, если только в настоящем документе не указано иное, или если иное явным образом не вытекает из контекста. Термины «содержащий», «имеющий», «включающий в себя» и «состоящий» должны рассматриваться как неограничивающие термины. Предполагается, что фраза «по меньшей мере, один из» в контексте настоящего документа должна трактоваться в разделительном смысле. Например, фраза «по меньшей мере, один из элементов А и В» предполагает включение элемента А, элемента В или обоих элементов А и В.[00168] The use of the singular form indicated by indefinite articles is intended to cover both the singular and the plural forms, unless otherwise indicated herein or unless the context clearly indicates otherwise. The terms "comprising," "having," "including," and "consisting" are to be construed as open-ended terms. The phrase "at least one of," as used herein, is intended to be interpreted in a disjunctive sense. For example, the phrase "at least one of elements A and B" is intended to include element A, element B, or both elements A and B.

[00169] Хотя были проиллюстрированы и описаны частные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что специалисты в данной области техники могут вносить в них различные изменения и модификации, при этом предполагается, что настоящее изобретение охватывает все эти изменения и модификации, которые входят в объем прилагаемой формулы.[00169] Although particular embodiments of the present invention have been illustrated and described, it will be understood that various changes and modifications may be made thereto by those skilled in the art, and it is intended that the present invention embrace all such changes and modifications that come within the scope of the appended claims.

Claims (131)

1. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами, содержащий:1. A heat exchanger module with tubular membranes, containing: впускной коллектор, выполненный с возможностью соединения с соседним вышерасположенным модулем теплообменника с трубчатыми мембранами и формирования тем самым вышерасположенного смачиваемого отсека;an inlet manifold configured to be connected to an adjacent upstream module of a tubular membrane heat exchanger, thereby forming an upstream wetted compartment; выпускной коллектор, выполненный с возможностью соединения с соседним нижерасположенным модулем теплообменника с трубчатыми мембранами и формирования тем самым нижерасположенного смачиваемого отсека; иan outlet manifold configured to be connected to an adjacent downstream module of the tubular membrane heat exchanger and thereby form a downstream wetted compartment; and трубчатые мембраны, соединяющие впускной коллектор и выпускной коллектор, причем трубчатые мембраны обеспечивают протекание технологической текучей среды от вышерасположенного смачиваемого отсека к нижерасположенному смачиваемому отсеку; иtubular membranes connecting the inlet manifold and the outlet manifold, wherein the tubular membranes provide flow of process fluid from an upstream wetted compartment to a downstream wetted compartment; and при этом трубчатые мембраны также обеспечивают возможность массообмена между технологической текучей средой в трубчатых мембранах и наружными поверхностями трубчатых мембран, контактирующими с текучей средой.wherein the tubular membranes also provide the possibility of mass exchange between the process fluid in the tubular membranes and the outer surfaces of the tubular membranes in contact with the fluid. 2. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором впускной коллектор включает в себя впускное отверстие, выполненное с возможностью его перекрытия соседним вышерасположенным модулем теплообменника с трубчатыми мембранами, и2. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, in which the inlet manifold includes an inlet opening configured to be blocked by an adjacent upstream module of the heat exchanger with tubular membranes, and в котором выпускной коллектор включает в себя выпускное отверстие, выполненное с возможностью его перекрытия соседним нижерасположенным модулем теплообменника с трубчатыми мембранами.wherein the outlet manifold includes an outlet opening configured to be blocked by an adjacent downstream module of the tubular membrane heat exchanger. 3. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором впускной коллектор включает в себя впускное отверстие и фланец, проходящий вокруг впускного отверстия и предназначенный для соединения с соседним вышерасположенным модулем теплообменника с трубчатыми мембранами.3. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, in which the inlet manifold includes an inlet opening and a flange extending around the inlet opening and intended for connection with an adjacent upstream heat exchanger module with tubular membranes. 4. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором выпускной коллектор включает в себя выпускное отверстие и фланец, проходящий вокруг выпускного отверстия и предназначенный для соединения с соседним нижерасположенным модулем теплообменника с трубчатыми мембранами.4. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, in which the outlet manifold includes an outlet opening and a flange extending around the outlet opening and intended for connection with an adjacent downstream module of the heat exchanger with tubular membranes. 5. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором впускной коллектор и выпускной коллектор включают в себя соединительные части, выполненные с возможностью образования защелкивающихся соединений с соседними модулями теплообменников с трубчатыми мембранами, расположенными выше и ниже по потоку.5. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, in which the inlet manifold and the outlet manifold include connecting parts configured to form snap-fit connections with adjacent heat exchanger modules with tubular membranes located upstream and downstream. 6. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором впускной коллектор и выпускной коллектор включают в себя выступ и выемку, выполненные с возможностью вхождения в зацепление с соответствующей выемкой и выступом соседних модулей теплообменников с трубчатыми мембранами, расположенных выше и ниже по потоку.6. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, in which the inlet manifold and the outlet manifold include a protrusion and a recess configured to engage with a corresponding recess and protrusion of adjacent heat exchanger modules with tubular membranes located upstream and downstream. 7. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором впускной коллектор и выпускной коллектор снабжены идентичными соединительными частями, причем впускной коллектор выполнен с возможностью соединения с любым соседним модулем из числа вышерасположенного и нижерасположенного модулей теплообменников с трубчатыми мембранами и выпускной коллектор выполнен с возможностью соединения с любым соседним модулем из числа вышерасположенного и нижерасположенного модулей теплообменников с трубчатыми мембранами.7. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein the inlet manifold and the outlet manifold are provided with identical connecting parts, wherein the inlet manifold is designed with the possibility of connecting to any adjacent module from among the upstream and downstream modules of the heat exchangers with tubular membranes, and the outlet manifold is designed with the possibility of connecting to any adjacent module from among the upstream and downstream modules of the heat exchangers with tubular membranes. 8. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором впускной коллектор содержит единственное впускное отверстие для приема технологической текучей среды из соседнего вышерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами и8. The tubular membrane heat exchanger module of claim 1, wherein the inlet manifold comprises a single inlet opening for receiving process fluid from an adjacent upstream tubular membrane heat exchanger module and в котором выпускной коллектор содержит единственное выпускное отверстие для направления технологической текучей среды в нижерасположенный модуль теплообменника с трубчатыми мембранами.wherein the outlet manifold comprises a single outlet for directing process fluid to a downstream module of the membrane tubular heat exchanger. 9. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором каждый коллектор из числа впускного коллектора и выпускного коллектора содержит:9. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein each manifold of the inlet manifold and the outlet manifold comprises: часть плиты, снабженную отверстиями, сопряженными с трубчатыми мембранами; иa portion of the plate provided with openings connected to tubular membranes; and боковую стенку, которая отходит вверх от части плиты и характеризуется наличием концевого участка напротив части плиты, причем концевой участок боковой стенки содержит соединительный элемент.a side wall that extends upward from a portion of the slab and is characterized by the presence of an end section opposite the portion of the slab, wherein the end section of the side wall contains a connecting element. 10. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 9, в котором соединительный элемент включает в себя по меньшей мере один из следующих элементов:10. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 9, wherein the connecting element includes at least one of the following elements: защелкивающийся элемент;snap-on element; выемку;notch; фланец; иflange; and стенку.wall. 11. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором по меньшей мере одна из трубчатых мембран содержит просвет для приема технологической текучей среды и сосуд под давлением, располагающийся в просвете и предназначенный для приема вторичной технологической текучей среды.11. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein at least one of the tubular membranes comprises a lumen for receiving a process fluid and a pressure vessel located in the lumen and intended for receiving a secondary process fluid. 12. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором по меньшей мере одна из трубчатых мембран содержит просвет для приема технологической текучей среды, боковую стенку, охватывающую просвет, и опору в просвете, препятствующую деформации боковой стенки.12. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein at least one of the tubular membranes comprises a lumen for receiving a process fluid, a side wall enclosing the lumen, and a support in the lumen that prevents deformation of the side wall. 13. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором трубчатые мембраны характеризуются наличием боковых стенок с отверстиями, диаметр которых лежит в диапазоне от 1 до 20 нм.13. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein the tubular membranes are characterized by the presence of side walls with holes, the diameter of which lies in the range from 1 to 20 nm. 14. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором впускной и выпускной коллекторы включают в себя корпуса коллекторов и заливку, скрепляющую трубчатые мембраны с корпусами коллекторов.14. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein the inlet and outlet manifolds include manifold housings and a filler that fastens the tubular membranes to the manifold housings. 15. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором впускной и выпускной коллекторы включают в себя:15. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein the inlet and outlet manifolds include: корпуса коллекторов;collector housings; фитинги, соединяющие трубчатые мембраны с корпусами коллекторов; иfittings connecting the tubular membranes to the collector bodies; and заливку, скрепляющую трубчатые мембраны, фитинги и корпуса коллекторов.the fill that holds the tubular membranes, fittings and collector bodies together. 16. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором трубчатые мембраны включают в себя по меньшей мере один из следующих материалов:16. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein the tubular membranes include at least one of the following materials: полипропилен;polypropylene; полидиметилсилоксан;polydimethylsiloxane; политетрафторэтилен;polytetrafluoroethylene; гидрофобный полисульфон; иhydrophobic polysulfone; and оксид графена.graphene oxide. 17. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором трубчатые мембраны выполнены газопроницаемыми и непроницаемыми для жидкостей.17. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein the tubular membranes are made gas-permeable and impermeable to liquids. 18. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, в котором трубчатые мембраны выполнены проницаемыми для водяных паров и непроницаемыми для жидкой воды.18. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, wherein the tubular membranes are made permeable to water vapor and impermeable to liquid water. 19. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, дополнительно содержащий экран для защиты трубчатых мембран.19. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, additionally comprising a screen for protecting the tubular membranes. 20. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 1, дополнительно содержащий опору, сохраняющую заданные интервалы между трубчатыми мембранами.20. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 1, additionally comprising a support that maintains specified intervals between the tubular membranes. 21. Модульная система теплообменников, содержащая:21. A modular heat exchanger system comprising: вышерасположенный модуль теплообменника с трубчатыми мембранами, содержащий:an upstream module of a tubular membrane heat exchanger containing: вышерасположенный впускной коллектор для приема технологической текучей среды;an upstream inlet manifold for receiving process fluid; вышерасположенный выпускной коллектор;overhead exhaust manifold; множество вышерасположенных трубчатых мембран, соединяющих вышерасположенный впускной коллектор и вышерасположенный выпускной коллектор, причем вышерасположенные трубчатые мембраны обеспечивают протекание технологической текучей среды от вышерасположенного впускного коллектора к вышерасположенному выпускному коллектору;a plurality of upstream tubular membranes connecting the upstream inlet manifold and the upstream outlet manifold, wherein the upstream tubular membranes provide flow of process fluid from the upstream inlet manifold to the upstream outlet manifold; нижерасположенный модуль теплообменника с трубчатыми мембранами, содержащий:a downstream heat exchanger module with tubular membranes, containing: нижерасположенный впускной коллектор, выполненный с возможностью соединения с вышерасположенным выпускным коллектором вышерасположенного теплообменника с трубчатыми мембранами и приема технологической текучей среды из вышерасположенного выпускного коллектора;a lower-located inlet manifold configured to connect to an upper-located outlet manifold of an upper-located heat exchanger with tubular membranes and to receive process fluid from the upper-located outlet manifold; нижерасположенный выпускной коллектор; иa lower-mounted exhaust manifold; and множество нижерасположенных трубчатых мембран, соединяющих нижерасположенный впускной коллектор и нижерасположенный выпускной коллектор, причем нижерасположенные трубчатые мембраны обеспечивают протекание технологической текучей среды от нижерасположенного впускного коллектора к нижерасположенному выпускному коллектору.a plurality of downstream tubular membranes connecting the downstream inlet manifold and the downstream outlet manifold, wherein the downstream tubular membranes allow process fluid to flow from the downstream inlet manifold to the downstream outlet manifold. 22. Модульная система теплообменников по п. 21, в которой вышерасположенный выпускной коллектор вышерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами и нижерасположенный впускной коллектор нижерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами выполнены с возможностью образования смачиваемого отсека, в который поступает технологическая рабочая среда из вышерасположенных трубчатых мембран и который направляет технологическую рабочую среду в нижерасположенные трубчатые мембраны, причем нижерасположенный впускной коллектор соединен с вышерасположенным выпускным коллектором.22. A modular heat exchanger system according to claim 21, in which the upstream outlet manifold of the upstream module of the tubular membrane heat exchanger and the downstream inlet manifold of the downstream module of the tubular membrane heat exchanger are configured to form a wetted compartment into which the process working medium enters from the upstream tubular membranes and which directs the process working medium into the downstream tubular membranes, wherein the downstream inlet manifold is connected to the upstream outlet manifold. 23. Модульная система теплообменников по п. 21, в которой вышерасположенный выпускной коллектор вышерасположенного теплообменника с трубчатыми мембранами и нижерасположенный впускной коллектор нижерасположенного теплообменника с трубчатыми мембранами снабжены фланцами, обращенными друг к другу, причем нижерасположенный впускной коллектор соединен с вышерасположенным выпускным коллектором.23. A modular heat exchanger system according to claim 21, wherein the upstream outlet manifold of the upstream heat exchanger with tubular membranes and the downstream inlet manifold of the downstream heat exchanger with tubular membranes are provided with flanges facing each other, and the downstream inlet manifold is connected to the upstream outlet manifold. 24. Модульная система теплообменников по п. 21, в которой вышерасположенный выпускной коллектор вышерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами и нижерасположенный впускной коллектор нижерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами включают в себя выступ на одном из коллекторов из числа вышерасположенного выпускного коллектора и нижерасположенного выпускного коллектора, размеры которого позволяют ему войти в выемку на другом коллекторе из числа вышерасположенного выпускного коллектора и нижерасположенного выпускного коллектора.24. A modular heat exchanger system according to claim 21, wherein the upstream outlet manifold of the upstream module of the tubular membrane heat exchanger and the downstream inlet manifold of the downstream module of the tubular membrane heat exchanger include a protrusion on one of the manifolds of the upstream outlet manifold and the downstream outlet manifold, the dimensions of which allow it to enter a recess on the other manifold of the upstream outlet manifold and the downstream outlet manifold. 25. Модульная система теплообменников по п. 21, в которой вышерасположенный выпускной коллектор вышерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами и нижерасположенный впускной коллектор нижерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами снабжены защелкивающимися элементами, образующими между ними защелкивающееся соединение.25. A modular heat exchanger system according to claim 21, in which the upstream outlet manifold of the upstream module of the tubular membrane heat exchanger and the downstream inlet manifold of the downstream module of the tubular membrane heat exchanger are provided with snap-in elements that form a snap-in connection between them. 26. Модульная система теплообменников по п. 21, дополнительно содержащая распределительную камеру, выполненную с возможностью соединения с вышерасположенным впускным коллектором вышерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами и направления технологической текучей среды в вышерасположенный впускной коллектор.26. The modular heat exchanger system according to item 21, further comprising a distribution chamber configured to connect to an upstream inlet manifold of an upstream module of a tubular membrane heat exchanger and direct the process fluid into the upstream inlet manifold. 27. Модульная система теплообменников по п. 26, в которой распределительная камера и вышерасположенный впускной коллектор образуют смачиваемый отсек, что обеспечивает возможность перетекания технологической текучей среды из распределительной камеры в вышерасположенные трубчатые мембраны через вышерасположенный впускной коллектор, причем распределительная камера соединена с вышерасположенным впускным коллектором.27. The modular heat exchanger system of claim 26, wherein the distribution chamber and the upstream inlet manifold form a wetted compartment that allows process fluid to flow from the distribution chamber to the upstream tubular membranes through the upstream inlet manifold, and wherein the distribution chamber is connected to the upstream inlet manifold. 28. Модульная система теплообменников по п. 27, дополнительно содержащая распределитель в смачиваемом отсеке, выполненный с возможностью распределения технологической текучей среды, поступающей в смачиваемый отсек, по вышерасположенным трубчатым мембранам вышерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами.28. A modular heat exchanger system according to item 27, further comprising a distributor in the wetted compartment, configured to distribute the process fluid entering the wetted compartment along the upstream tubular membranes of the upstream heat exchanger module with tubular membranes. 29. Модульная система теплообменников по п. 21, дополнительно содержащая приемный манифольд для подачи технологической текучей среды и выпускной манифольд для сбора технологической текучей среды;29. The modular heat exchanger system according to claim 21, further comprising a receiving manifold for supplying process fluid and an outlet manifold for collecting process fluid; при этом вышерасположенный модуль теплообменника с трубчатыми мембранами включает в себя первый и второй вышерасположенные модули теплообменников с трубчатыми мембранами, соединенные с приемным манифольдом;wherein the upstream module of the heat exchanger with tubular membranes includes first and second upstream modules of heat exchangers with tubular membranes connected to the receiving manifold; при этом нижерасположенный теплообменник с трубчатыми мембранами включает в себя первый и второй нижерасположенные теплообменники с трубчатыми мембранами, соединенные с выпускным манифольдом;wherein the downstream heat exchanger with tubular membranes includes first and second downstream heat exchangers with tubular membranes connected to the outlet manifold; при этом первый вышерасположенный и первый нижерасположенный модули теплообменников с трубчатыми мембранами последовательно соединены друг с другом и обеспечивают возможность протекания технологической текучей среды от приемного манифольда в направлении выпускного манифольда по первой траектории движения потока; иwherein the first upstream and first downstream modules of the heat exchangers with tubular membranes are sequentially connected to each other and provide the possibility of flowing the process fluid from the receiving manifold in the direction of the outlet manifold along the first flow path; and при этом второй вышерасположенный и второй нижерасположенный модули теплообменников с трубчатыми мембранами последовательно соединены друг с другом и обеспечивают возможность протекания технологической текучей среды от приемного манифольда в направлении выпускного манифольда по второй траектории движения потока параллельно первой траектории движения потока.wherein the second upstream and second downstream modules of heat exchangers with tubular membranes are sequentially connected to each other and provide the possibility of flowing process fluid from the receiving manifold in the direction of the outlet manifold along the second flow path parallel to the first flow path. 30. Модульная система теплообменников по п. 21, в которой вышерасположенный и нижерасположенный модули теплообменников с трубчатыми мембранами включают в себя опоры, сохраняющие заданные интервалы между трубчатыми мембранами.30. A modular heat exchanger system according to claim 21, wherein the upstream and downstream modules of the tubular membrane heat exchangers include supports that maintain specified intervals between the tubular membranes. 31. Модульная система теплообменников по п. 30, дополнительно содержащая опорный элемент, соединяющий по меньшей мере одну из опор по меньшей мере с одним из следующих элементов:31. The modular heat exchanger system according to claim 30, further comprising a support element connecting at least one of the supports to at least one of the following elements: вышерасположенным впускным коллектором;overhead intake manifold; нижерасположенным впускным коллектором;lower-mounted intake manifold; вышерасположенным выпускным коллектором;overhead exhaust manifold; нижерасположенным выпускным коллектором;lower-mounted exhaust manifold; трубопроводом;pipeline; экраном; иscreen; and стенкой.wall. 32. Модульная система теплообменников по п. 21, дополнительно содержащая генератор воздушного потока, создающего воздушный поток в направлении вышерасположенных и нижерасположенных трубчатых мембран.32. A modular heat exchanger system according to item 21, further comprising an air flow generator that creates an air flow in the direction of the upstream and downstream tubular membranes. 33. Модульная система теплообменников по п. 21, в которой нижерасположенный впускной коллектор нижерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами выполнен с возможностью соединения с возможностью съема с вышерасположенным выпускным коллектором вышерасположенного модуля теплообменника с трубчатыми мембранами.33. A modular heat exchanger system according to claim 21, in which the downstream inlet manifold of the downstream module of the tubular membrane heat exchanger is designed to be removably connected to the upstream outlet manifold of the upstream module of the tubular membrane heat exchanger. 34. Модульная система теплообменников по п. 21, в которой вышерасположенный выпускной коллектор включает в себя первый корпус коллектора и заливку, скрепляющую вышерасположенные трубчатые мембраны с первым корпусом коллектора, и34. The modular heat exchanger system of claim 21, wherein the upstream outlet manifold includes a first manifold body and a filler that secures the upstream tubular membranes to the first manifold body, and в которой нижерасположенный впускной коллектор включает в себя второй корпус коллектора и заливку, скрепляющую нижерасположенные трубчатые мембраны со вторым корпусом коллектора.wherein the downstream intake manifold includes a second manifold housing and a filler that secures the downstream tubular membranes to the second manifold housing. 35. Модульная система теплообменников по п. 21, дополнительно содержащая прокладку между вышерасположенным выпускным коллектором и нижерасположенным впускным коллектором.35. The modular heat exchanger system of claim 21, further comprising a gasket between the upstream exhaust manifold and the downstream intake manifold. 36. Модульная система теплообменников по п. 21, дополнительно содержащая крепежные детали для скрепления вышерасположенного выпускного коллектора и нижерасположенного впускного коллектора.36. A modular heat exchanger system according to item 21, further comprising fasteners for fastening the upstream exhaust manifold and the downstream intake manifold. 37. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами, содержащий:37. A heat exchanger module with tubular membranes, comprising: впускной коллектор для приема технологической текучей среды;inlet manifold for receiving process fluid; выпускной коллектор; иexhaust manifold; and множество трубчатых мембран, соединенных с впускным коллектором и выпускным коллектором, что обеспечивает протекание технологической текучей среды от впускного коллектора к выпускному коллектору;a plurality of tubular membranes connected to the inlet manifold and the outlet manifold, which ensures the flow of process fluid from the inlet manifold to the outlet manifold; при этом трубчатые мембраны образуют извилистые траектории для технологической текучей среды по мере прохождения этой технологической текучей среды от впускного коллектора до выпускного коллектора.wherein the tubular membranes form tortuous paths for the process fluid as the process fluid passes from the inlet manifold to the outlet manifold. 38. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, в котором каждая трубчатая мембрана включает в себя прямые участки и изогнутые участки, соединяющие прямые участки.38. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 37, wherein each tubular membrane includes straight sections and curved sections connecting the straight sections. 39. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, дополнительно содержащий опору, сохраняющую заданные интервалы между изогнутыми участками трубчатых мембран.39. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 37, additionally comprising a support that maintains specified intervals between the curved sections of the tubular membranes. 40. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, в котором извилистая траектория включает в себя множество изменений направления движения технологической текучей среды.40. The tubular membrane heat exchanger module of claim 37, wherein the tortuous path includes a plurality of changes in the direction of movement of the process fluid. 41. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, в котором трубчатые мембраны включают в себя первые участки трубчатых мембран и вторые участки трубчатых мембран, которые проходят перпендикулярно друг другу и формируют по меньшей мере часть извилистой траектории для технологической текучей среды по мере протекания этой технологической текучей среды от впускного коллектора к выпускному коллектору.41. The tubular membrane heat exchanger module of claim 37, wherein the tubular membranes include first tubular membrane portions and second tubular membrane portions that extend perpendicular to one another and form at least a portion of a tortuous path for the process fluid as the process fluid flows from the inlet manifold to the outlet manifold. 42. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, в котором извилистая траектория включает в себя множество изменений направления движения технологической текучей среды, составляющих 95 градусов или меньше.42. The tubular membrane heat exchanger module of claim 37, wherein the tortuous path includes a plurality of changes in direction of the process fluid that are 95 degrees or less. 43. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, в котором трубчатые мембраны включают в себя первое множество трубчатых мембран и второе множество трубчатых мембран, причем этот модуль теплообменника с трубчатыми мембранами дополнительно содержит43. The tubular membrane heat exchanger module of claim 37, wherein the tubular membranes include a first plurality of tubular membranes and a second plurality of tubular membranes, and wherein the tubular membrane heat exchanger module further comprises промежуточный коллектор, соединяющий первое и второе множества трубчатых мембран и перенаправляющий технологическую текучую среду из первого множества трубчатых мембран во второе множество трубчатых мембран.an intermediate manifold connecting the first and second pluralities of tubular membranes and redirecting process fluid from the first plurality of tubular membranes to the second plurality of tubular membranes. 44. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, в котором трубчатые мембраны включают в себя первое, второе и третье множества трубчатых мембран, причем этот модуль теплообменника с трубчатыми мембранами дополнительно содержит:44. The tubular membrane heat exchanger module of claim 37, wherein the tubular membranes include first, second and third pluralities of tubular membranes, and wherein the tubular membrane heat exchanger module further comprises: первый промежуточный коллектор, соединяющий первое и второе множества трубчатых мембран и перенаправляющий технологическую текучую среду из первого множества трубчатых мембран во второе множество трубчатых мембран; иa first intermediate manifold connecting the first and second pluralities of tubular membranes and redirecting process fluid from the first plurality of tubular membranes to the second plurality of tubular membranes; and второй промежуточный коллектор, соединяющий второе и третье множества трубчатых мембран и перенаправляющий технологическую текучую среду из второго множества трубчатых мембран в третье множество трубчатых мембран.a second intermediate manifold connecting the second and third pluralities of tubular membranes and redirecting process fluid from the second plurality of tubular membranes to the third plurality of tubular membranes. 45. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, в котором по меньшей мере одна из трубчатых мембран включает в себя просвет для приема технологической текучей среды, причем в просвете по меньшей мере одной трубчатой мембраны располагается опора, включающая в себя опорный элемент.45. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 37, wherein at least one of the tubular membranes includes a lumen for receiving a process fluid, and in the lumen of at least one tubular membrane a support is located, which includes a support element. 46. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, дополнительно содержащий опору, которая входит в контакт с трубчатыми мембранами, обеспечивая сохранение заданного интервала между трубчатыми мембранами;46. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 37, further comprising a support that comes into contact with the tubular membranes, ensuring that a specified interval between the tubular membranes is maintained; при этом указанная опора является внешней по отношению к трубчатыми мембранам.wherein the said support is external in relation to the tubular membranes. 47. Модуль теплообменника с трубчатыми мембранами по п. 37, дополнительно содержащий вентилятор, выполненный с возможностью генерирования воздушного потока в направлении трубчатых мембран.47. A heat exchanger module with tubular membranes according to claim 37, further comprising a fan configured to generate an air flow in the direction of the tubular membranes. 48. Система подготовки воздуха, содержащая:48. An air preparation system comprising: наружную конструкцию;external structure; теплообменник с трубчатыми мембранами, содержащий множество трубчатых мембран в наружной конструкции;a tubular membrane heat exchanger comprising a plurality of tubular membranes in an outer structure; вентилятор, выполненный с возможностью генерирования воздушного потока в наружной конструкции в направлении трубчатых мембран;a fan configured to generate an air flow in the outer structure in the direction of the tubular membranes; источник технологической текучей среды, выполненный с возможностью подачи или первой технологической текучей среды, или второй технологической текучей среды в теплообменник с трубчатыми мембранами, причем вторая технологическая текучая среда содержит жидкий осушитель; иa source of process fluid configured to supply either a first process fluid or a second process fluid to the tubular membrane heat exchanger, wherein the second process fluid comprises a liquid desiccant; and контроллер, функционально соединений с вентилятором и источником технологической текучей среды;controller, functionally connected to the fan and the source of process fluid; при этом контроллер предусматривает первый режим работы, в котором источник технологической текучей среды подает первую технологическую текучую среду в теплообменник с трубчатыми мембранами с целью обеспечения теплообмена между первой технологической текучей средой и воздушным потоком; иwherein the controller provides a first mode of operation in which the source of process fluid supplies the first process fluid to the heat exchanger with tubular membranes in order to provide heat exchange between the first process fluid and the air flow; and контроллер предусматривает второй режим работы, в котором источник технологической текучей среды подает вторую технологическую текучую среду, содержащую жидкий осушитель, в теплообменник с трубчатыми мембранами с целью удаления влаги из воздушного потока.the controller provides a second mode of operation in which the process fluid source supplies a second process fluid containing a liquid desiccant to the membrane heat exchanger to remove moisture from the air stream. 49. Система подготовки воздуха по п. 48, в которой источник подачи технологической текучей среды включает в себя впускной патрубок для технологической текучей среды, впускной клапан, выпускной патрубок для технологической текучей среды и выпускной клапан и49. The air preparation system of claim 48, wherein the process fluid supply source includes a process fluid inlet, an inlet valve, a process fluid outlet, and an outlet valve, and в которой контроллер выполнен с возможностью переключения из первого режима во второй режим, предусматривающий срабатывание впускного и выпускного клапанов на слив первой технологической рабочей среды из теплообменника с трубчатыми мембранами и заполнение теплообменника с трубчатыми мембранами второй технологической текучей средой.in which the controller is configured to switch from the first mode to the second mode, providing for the operation of the inlet and outlet valves to drain the first process working medium from the heat exchanger with tubular membranes and filling the heat exchanger with tubular membranes with the second process fluid medium. 50. Система подготовки воздуха по п. 48, в которой источник подачи технологической текучей среды включает в себя впускной патрубок для технологической текучей среды, впускной клапан, выпускной патрубок для технологической текучей среды и выпускной клапан и50. The air preparation system of claim 48, wherein the process fluid supply source includes a process fluid inlet, an inlet valve, a process fluid outlet, and an outlet valve, and в которой контроллер выполнен с возможностью переключения из второго режима в первый режим, предусматривающий срабатывание впускного и выпускного клапанов на слив второй технологической рабочей среды из теплообменника с трубчатыми мембранами и заполнение теплообменника с трубчатыми мембранами первой технологической текучей средой.in which the controller is configured to switch from the second mode to the first mode, which provides for the operation of the inlet and outlet valves to drain the second process working medium from the heat exchanger with tubular membranes and filling the heat exchanger with tubular membranes with the first process fluid medium. 51. Система подготовки воздуха по п. 48, в которой источник подачи технологической текучей среды включает в себя насос, функционально соединенный с контроллером, причем контроллер во втором режиме работы выполнен с возможностью инициирования перекачки насосом второй технологической текучей среды, содержащей жидкий осушитель, в теплообменник с трубчатыми мембранами.51. The air preparation system of claim 48, wherein the source of supply of the process fluid includes a pump operatively connected to the controller, and the controller in the second operating mode is configured to initiate pumping by the pump of a second process fluid containing a liquid desiccant into the heat exchanger with tubular membranes. 52. Система подготовки воздуха по п. 48, в которой контроллер в первом режиме работы инициирует подачу источником технологической текучей среды холодной технологической текучей среды для снижения температуры воздушного потока и повышения влажности воздушного потока.52. The air preparation system of claim 48, wherein the controller, in a first mode of operation, initiates the supply of cold process fluid by the process fluid source to reduce the temperature of the air stream and increase the humidity of the air stream. 53. Система подготовки воздуха по п. 52, в которой контроллер предусматривает третий режим работы, в котором контроллер инициирует подачу источником технологической текучей среды нагретой третьей технологической текучей среды, температура которой превышает температуру первой технологической текучей среды, с целью повышения влажности воздушного потока.53. The air preparation system of claim 52, wherein the controller provides a third mode of operation in which the controller initiates the supply by the process fluid source of a heated third process fluid, the temperature of which exceeds the temperature of the first process fluid, for the purpose of increasing the humidity of the air stream. 54. Система подготовки воздуха по п. 48, дополнительно содержащая датчик, выполненный с возможностью детектирования определенного параметра, причем с датчиком функционально соединен контроллер, выполненный с возможностью переключения между первым режимом и вторым режимом на основании по меньшей мере частично детектированного параметра.54. The air preparation system according to claim 48, further comprising a sensor configured to detect a certain parameter, wherein a controller configured to switch between a first mode and a second mode based on at least partially the detected parameter is operatively connected to the sensor. 55. Система подготовки воздуха по п. 48, в которой контроллер включает в себя схему связи, выполненную с возможностью приема команды с удаленного вычислительного устройства, причем контроллер выполнен с возможностью переключения между первым режимом и вторым режимом по факту приема этой команды.55. An air preparation system according to claim 48, wherein the controller includes a communication circuit configured to receive a command from a remote computing device, and the controller is configured to switch between the first mode and the second mode upon receipt of this command. 56. Система подготовки воздуха по п. 48, в которой наружная конструкция включает в себя воздухозаборник, воздуховыпускное отверстие и впуск рециркуляционного воздуха, причем вентилятор выполнен с возможностью направления воздушного потока из воздуховыпускного отверстия на впуск рециркуляционного воздуха; и56. The air preparation system of claim 48, wherein the outer structure includes an air intake, an air outlet, and a recirculated air inlet, and the fan is configured to direct air flow from the air outlet to the recirculated air inlet; and смесительную камеру в наружной конструкции, выполненную с возможностью смешивания воздуха, поступающего из воздухозаборника и впуска рециркуляционного воздуха.a mixing chamber in the external structure, designed to mix air coming from the air intake and the recirculated air inlet. 57. Система подготовки воздуха по п. 48, дополнительно содержащая воздушный фильтр, расположенный выше по потоку от теплообменника с трубчатыми мембранами.57. The air preparation system according to item 48, further comprising an air filter located upstream of the heat exchanger with tubular membranes. 58. Система подготовки воздуха по п. 48, дополнительно содержащая вспомогательный испарительный теплообменник, расположенный выше по потоку от теплообменника с трубчатыми мембранами.58. The air preparation system of claim 48, further comprising an auxiliary evaporative heat exchanger located upstream of the tubular membrane heat exchanger. 59. Система подготовки воздуха по п. 48, в которой трубчатые мембраны обеспечивают массообмен между первой или второй технологической текучей средой в трубчатых мембранах и воздухом в наружной конструкции.59. An air preparation system according to claim 48, wherein the tubular membranes provide mass exchange between the first or second process fluid in the tubular membranes and air in the outer structure. 60. Теплообменник с трубчатыми мембранами, содержащий:60. A heat exchanger with tubular membranes, comprising: вентилятор;fan; впускной коллектор для приема технологической текучей среды;inlet manifold for receiving process fluid; выпускной коллектор; иexhaust manifold; and множество трубчатых мембран, соединенных с впускным коллектором и выпускным коллектором, что обеспечивает протекание технологической текучей среды от впускного коллектора к выпускному коллектору; при этом:a plurality of tubular membranes connected to the inlet manifold and the outlet manifold, which ensures the flow of process fluid from the inlet manifold to the outlet manifold; wherein: трубчатые мембраны проходят вокруг вентилятора; иtubular membranes pass around the fan; and трубчатые мембраны образуют нелинейную траекторию для технологической текучей среды по мере протекания этой технологической текучей среды от впускного коллектора к выпускному коллектору.The tubular membranes create a non-linear path for the process fluid as the process fluid flows from the inlet manifold to the outlet manifold. 61. Теплообменник с трубчатыми мембранами по п. 60, в котором трубчатые мембраны включают в себя первые участки трубчатых мембран и вторые участки трубчатых мембран, которые проходят перпендикулярно друг другу и образуют по меньшей мере часть нелинейной траектории для технологической текучей среды по мере протекания этой технологической текучей среды от впускного коллектора к выпускному коллектору.61. The tubular membrane heat exchanger of claim 60, wherein the tubular membranes include first tubular membrane portions and second tubular membrane portions that extend perpendicular to one another and define at least a portion of a non-linear path for the process fluid as the process fluid flows from the inlet manifold to the outlet manifold. 62. Теплообменник с трубчатыми мембранами по п. 60, в котором трубчатые мембраны включают в себя группы трубчатых мембран, причем этот теплообменник с трубчатыми мембранами дополнительно содержит62. A heat exchanger with tubular membranes according to claim 60, wherein the tubular membranes include groups of tubular membranes, and this heat exchanger with tubular membranes further comprises промежуточный коллектор, соединяющий группы трубчатых мембран.intermediate manifold connecting groups of tubular membranes. 63. Теплообменник с трубчатыми мембранами по п. 62, в котором группы трубчатых мембран включают в себя группы прямолинейных трубчатых мембран.63. A heat exchanger with tubular membranes according to claim 62, wherein the groups of tubular membranes include groups of straight tubular membranes. 64. Теплообменник с трубчатыми мембранами по п. 62, в котором промежуточный коллектор содержит множество промежуточных коллекторов.64. A heat exchanger with tubular membranes according to claim 62, wherein the intermediate collector comprises a plurality of intermediate collectors. 65. Теплообменник с трубчатыми мембранами по п. 60, в котором трубчатые мембраны характеризуются дугообразной формой и проходят вокруг вентилятора.65. A heat exchanger with tubular membranes according to claim 60, wherein the tubular membranes are characterized by an arcuate shape and extend around a fan. 66. Теплообменник с трубчатыми мембранами по п. 60, в котором трубчатые мембраны включают в себя спиралевидные участки.66. A heat exchanger with tubular membranes according to claim 60, wherein the tubular membranes include spiral-shaped sections.
RU2023114937A 2020-12-03 2021-12-03 Heat exchanger with tubular membranes RU2838610C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US63/121,063 2020-12-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2838610C1 true RU2838610C1 (en) 2025-04-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110283720A1 (en) * 2010-05-18 2011-11-24 Energy & Environmental Research Center Foundation Heat dissipation system with hygroscopic working fluid
US20130206658A1 (en) * 2012-02-13 2013-08-15 United Technologies Corporation Heat exchange system configured with a membrane contactor
US20150122715A1 (en) * 2010-09-24 2015-05-07 Evoqua Water Technologies Llc Fluid control manifold for membrane filtration system
US20150233589A1 (en) * 2014-02-16 2015-08-20 Be Power Tech Llc Liquid desiccant regeneration system, systems including the same, and methods of operating the same
RU2711860C1 (en) * 2019-04-03 2020-01-23 Александр Николаевич Зольников Membrane heat exchanger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110283720A1 (en) * 2010-05-18 2011-11-24 Energy & Environmental Research Center Foundation Heat dissipation system with hygroscopic working fluid
US20150122715A1 (en) * 2010-09-24 2015-05-07 Evoqua Water Technologies Llc Fluid control manifold for membrane filtration system
US20130206658A1 (en) * 2012-02-13 2013-08-15 United Technologies Corporation Heat exchange system configured with a membrane contactor
US20150233589A1 (en) * 2014-02-16 2015-08-20 Be Power Tech Llc Liquid desiccant regeneration system, systems including the same, and methods of operating the same
RU2711860C1 (en) * 2019-04-03 2020-01-23 Александр Николаевич Зольников Membrane heat exchanger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9423140B2 (en) Liquid desiccant regeneration system, systems including the same, and methods of operating the same
US20220178619A1 (en) Tubular membrane heat exchanger
US10753624B2 (en) Desiccant air conditioning methods and systems using evaporative chiller
RU2838610C1 (en) Heat exchanger with tubular membranes
US20230184495A1 (en) Tubular membrane mass exchanger