UA61929C2 - Heat exchanger and method for its use - Google Patents

Description

Опис винаходу

Даний винахід відноситься до апарата для теплообміну між плинними середовищами і/або плинними 2 середовищами для їх змішування, причому ці плинні середовища можуть бути різними і/або мати різну температуру.

У багатьох технологічних процесах використовуються теплообмінники, у яких відбувається передача тепла від одного плинного середовища до іншого. Теплообмін можна використовувати для охолодження відхідних газів, що утворюються при згоранні, і/або для підігріву вступаючих у реакцію газів. Рух двох плинних 70 середовищ може відбуватися у протитечії або у прямотечії, при цьому одне плинне середовище може рухатися в центральному каналі, а інше - в оточуючій його оболонці, або одне плинне середовище може протікати через трубу чи труби, що проходять через камеру, у якій знаходиться інше плинне середовище. У описаної в ЕР-А 450872 компактної печі для реформінгу є реакційні трубки, у яких проходить екзотермічна реакція і які розташовані усередині камери, заповненої каталізатором ендотермічної реакції. Відхідні продукти ендотермічної 12 реакції, що відбувається в камері, підігрівають екзотермічні реагенти, що проходять через розташований усередині камери центральний канал і оточуючий його кільцевий канал. Відповідно до ЕР-А 643618 і ЕР-А 703823 ендотермічна реакція проходить в трубках, а екзотермічна реакція - у камері, при цьому екзотермічні реагенти підігріваються при проходженні через кільцевий канал, розташований навколо вихідних ендотермічних трубок. Відповідно до ЕР-А 703823 один екзотермічний реагент, що підігрівається, звичайно повітря, надходить

У реакційну камеру через перфоровану розподільну пластину, яка утворює стінку каналу, з якого повітря, що рухається угору, потрапляє в канали для виходу підігрітого палива, в яких відбувається самозаймання палива з утворенням полум'я, що поширюється навколо та вздовж ендотермічних трубок, у яких проходить ендотермічна реакції. При цьому відхідні газоподібні продукти горіння екзотермічної реакції підігрівають ендотермічні реагенти, що надходять у реактор. с

Вищеописані схеми не забезпечують ані необхідний рівномірний підігрів екзотермічних реагентів, ані (9 необхідний рівномірний розподіл температур у повітрі, що надходить у реакційну камеру.

Даний винахід відноситься до пристрою і способів одержання більш рівномірного підігріву і/або рівномірного розподілу температур.

У даному винаході пропонується теплообмінник, який містить безліч перших теплообмінних трубок, що о проходять через нього і через безліч теплообмінних камер, розташованих поперечно трубкам, при цьому кожна «с камера має щонайменше один вхід з першої камери і щонайменше один вихід у другу суміжну по осі камеру, і кожна камера складається з безлічі взаємозалежних у поперечному напрямку зон, кожна з яких утворена о щонайменше двома зазначеними трубками, причому щонайменше одна перша зона має вхід у першу камеру, а/с че щонайменше одна друга, відмінна від першої зона має вихід у другу камеру. 3о У даному винаході пропонується теплообмінник, який містить безліч перших теплообмінних трубок, що ее, проходять через теплообмінник і через безліч розташованих у поперечному напрямку теплообмінних камер, що складаються з першої, другої і третьої суміжних співвісних камер, розташованих з кожного боку трубки, при цьому кожна камера відділена від сусідньої камери перегородкою, у якій є безліч окремих отворів, і кожна « камера має безліч взаємозалежних у поперечному напрямку зон, кожна з яких утворена щонайменше трьома З 70 трубками, першою перегородкою і другою перегородкою, розташованою проти першої перегородки, причому с зазначені отвори розташовані в різних зонах, а прохід через зони здійснюється між щонайменше одним першим

Із» отвором у першій перегородці і щонайменше одним другим отвором у цій самій перегородці і щонайменше третім та четвертим отворами у другій перегородці.

У даному винаході також пропонується спосіб ефективного теплообміну між першим плинним середовищем, що проходить через апарат, і другим плинним середовищем, що протікає безліччю перших трубок, які проходять б через цей апарат і через безліч поперечних теплообмінних камер, кожна з яких містить безліч взаємосполучених - у поперечному напрямку зон, причому цей спосіб полягає у подачі щонайменше одного потоку першого плинного середовища у першу камеру, контактуванні цього плинного середовища більше ніж з однією із зазначених трубок іш і подальшому проходженні потоку цього плинного середовища з першої камери у другу камеру, розташовану ка 20 співвісно та поряд із першою камерою, при цьому плинне середовище, що проходить через ці камери, рухається в осьовому і поперечному напрямку. с У даному винаході пропонується також спосіб ефективного теплообміну в апараті між першим плинним середовищем, що проходить через безліч наявних в апараті поперечних теплообмінних камер, розташованих співвісно одна щодо одної, і другим плинним середовищем, що рухається Через безліч перших трубок, які 25 проходять через цей апарат і через його камери, кожна з яких складається з безлічі взаємосполучених у

ГФ) поперечному напрямку зон, причому цей спосіб полягає у подачі не менше двох потоків першого плинного середовища у різні зони у першій камері, контактуванні кожного із зазначених перших потоків більше ніж з о однією із зазначених трубок з одержанням другого і третього потоків, змішуванні другого і третього потоку в іншій зоні з утворенням змішаного потоку і пропусканні цього змішаного потоку з цієї іншої зони у другу 60 камеру, співвісну та сусідню з першою камерою, причому плинне середовище, що проходить через камери, рухається в осьовому і поперечному напрямку.

Теплообмінник являє собою порожнистий апарат з безліччю камер і безліччю теплообмінних трубок. Цей апарат може мати закруглений, наприклад, круглий, еліптичний або прямолінійний, наприклад, квадратний чи прямокутний, поперечний перетин, а його поздовжня вісь може, як у циліндрі, проходити практично бо перпендикулярно його радіальній осі. Більш прийнятне відношення висоти апарата до його ширини складає від

10:11 до 2:11. Апарат може бути виготовлений з металу, наприклад, із сталі, або з ізоляційного матеріалу, наприклад, з цегли чи каменю, при цьому апарат з металевими стінками може мати зовнішній шар теплоізоляції.

Перші теплообмінні трубки повинні бути виготовлені з теплопровідного матеріалу, наприклад, з композита, армованого вуглецевим волокном, або кераміки, але переважно з металу, зокрема з теплотривкої сталі. Трубки можуть бути розташовані в апараті довільно або у певному порядку, зокрема щонайменше у два або 2-6 рядів, при цьому трубки в сусідніх рядах можуть бути розташовані на одній лінії або зміщені одна щодо одної. Трубки можуть бути паралельні в одному або двох напрямках з кожною трубкою, що відноситься до двом рядів, при цьому вісь одного ряду може бути перпендикулярною осі наступного ряду або може бути розташована до неї під 7/о кутом 45", а осі трубок одного ряду можуть бути розташовані також перпендикулярно осям трубок ряду, що йде за сусіднім рядом. Таким чином, трубки можуть бути розташовані у вигляді прямолінійних рядів, при цьому кожна трубка буде знаходитися на однаковій відстані від кожної з 4-х найближчих до неї сусідніх трубок або на одній відстані від 4-х з 8-ми сусідніх трубок і на більшій відстані від 4-х інших трубок. Трубки можуть також бути розташовані непрямолінійними рядами. В апараті може бути не менше 2 або не менше 10 перших теплообмінних трубок, наприклад, від 2 до 5000, переважно від 10 до 576 перших трубок. Трубки можуть бути розподілені в апараті за квадратною чи прямокутною схемою, переважно за квадратною схемою, з однаковою або такою, що відрізняється на одиницю, кількісно трубок у кожному ряду. Трубки можуть бути розташовані за трикутником або за прямокутником, наприклад, за квадратом, при цьому ряди з прямокутним розташуванням трубок можуть бути паралельні або розташовані під кутом 30-60", зокрема 45", до стінок уявної або фактичної оболонки, яка оточує найзовнішні з усіх розташованих в апараті трубок.

Перші трубки можуть проходити через реактор по його довжині, зокрема у напрямку, паралельному поздовжній осі реактора, що особливо характерне для циліндричних реакторів. У прямокутних реакторах вісь трубки звичайно проходить паралельно поздовжньому краю реактора. Доцільно, щоб трубки проходили через протилежні торці реактора, зокрема через його верхню та нижню стінки. Трубки, проте, можуть бути нахилені під с будь-яким кутом до однієї з цих стінок і проходити через бічну стінку реактора. Трубка може бути вигнутою і мати форму кривої, що перебуває в одній площині, наприклад, форму дуги постійного або перемінного радіуса, і) форму синусоїдального змійовика чи форму кривої, яка перебуває у кількох площинах, наприклад, форму правильної або неправильної спіралі.

Теплообмінник звичайно має теплоізоляцію, розташовану навколо зовнішньої стінки апарата і/або всередині Ге! зо неї.

Апарат по осі розділений на безліч камер, що проходять у поперечному напрямку, кожна з яких звичайно с проходить по усій внутрішній ширині апарата. В апараті може бути не менше 2-х або не менше 5-ти таких камер, Ге! зокрема від 2 до 200 або від 10 до 60 камер. Перші трубки проходять через декілька камер, зокрема через кожну камеру. Більш прийнятно, щоб камери були розташовані перпендикулярно поздовжній осі щонайменше однієї -- з5 трубки, яка проходить через камеру, зокрема перпендикулярно осям усіх трубок, або щоб вони були со розташовані перпендикулярно поздовжній осі апарата, причому найбільш прийнятним є варіант, коли камери розташовані перпендикулярно як трубкам, так і поздовжній осі апарата. Відношення висоти (осьової довжини) камери до ширини зон у цій камері, тобто до зазору між зазначеними першими трубками, звичайно не перевищує 10:11 і складає від 0,111 до 10:11 або до 5,011, зокрема (0,2-3,0):1, (0,2-0,8)9:1 чи (1-2)1. Доцільно, щоб « окремі камери були по суті паралельні одна одній, при цьому перша і друга перегородки, які утворюють НИЖнНії пт) с верхні стінки кожної камери, більш прийнятно розташовувати по суті паралельно одна одній.

Кожна камера розділена на ряд поперечних зон (наприклад, не менше ніж на 10 або на 10-1000 зон), взаємне ;» розташування яких та їх розташування відносно інших камер розглянуте докладно нижче стосовно першої камери і розташованих по обидва боки від неї та примикаючих до неї другої і третьої камер.

У першій камері є не менше 2-х, переважно не менше б або 6-50 вхідних зон, кожна з яких має отвір для

Ге» входу з другої камери, і не менше 2-х, переважно не менше 6 або 6-50 вихідних зон, у кожній з яких є отвір для виходу в третю камеру. Відношення між кількістю зон і кількістю трубок може досягати 2:1 або (0,5-2,2)71, - а відношення між кількістю вхідних зон і кількістю вихідних зон у будь-якій камері звичайно складає (0,5-2):1

Ге) або (0,1-1,2)1, переважно 1:1. Зони звичайно проходять через камеру в обох поперечних напрямках, і по суті 5р уся камера розділена на зони. Звичайно зони в камері взаємосполучені одна з одною, і більшість, а практично ю усі зони, як описано нижче, сполучені із зонами в сусідніх камерах. За винятком простору між зовнішніми

Ге трубками і стінками апарата, кожна зона обмежена стінками щонайменше З або 4 трубок, що проходять через камеру. За трикутної схеми розташування трубок зона обмежена не менше ніж З трубками, а за квадратної чи прямокутної схеми - не менше ніж 4 трубками. При несиметричних схемах розташування трубок для утворення в Зони можуть бути потрібними не менше 3-6 трубок. У кожній зоні є не менше 1, а звичайно 2 трубки, спільні для двох сусідніх зон.

Ф) Перша зона має вхід з наступної (тобто другої) камери, а друга зона має вихід в іншу суміжну (тобто ка третю) камеру. Жодна із зон не має водночас такого входу і такого виходу, і тому перша і друга зони відрізняються одна від одної. Щонайменше одна перша вхідна зона може бути суміжною щонайменше з однією бо другою вихідною зоною або може бути відділена від другої зони щонайменше 1 або 1-4, переважно 1, третьою зоною, у якої немає ані такого входу, ані такого виходу. Доцільно, щоб вхідна зона була відділена третьою зоною від вихідної зони, яка сама повинна бути відділена іншою третьою зоною від наступної вхідної зони, при цьому 6 таких зон більш прийнятно розташовувати на прямій лінії по ширині камери. В іншому варіанті вхідна зона може бути розташована поряд із вихідною зоною, яка сама розташована поряд з іншою вхідною зоною, при 65 цьому усі зони в камері виявляються розташованими на прямій лінії. Більш прийнятно, щоб вхідна і вихідна зони в кожній другій, першій і третій зонах перебували в одній площині, через яку проходить перше плинне середовище. Коли вихідна зона в одній, наприклад, у першій камері, оточена 2 або більше вхідними зонами, окремі частини першого плинного середовища, що надходять у першу камеру через вхідні зони, змішуються в ній і виходять у наступну, тобто третю камеру, після чого одна частина плинного середовища проходить в одну вихідну зону у цій камері, а інша частина проходить в іншу вихідну зону у цій камері. Таким чином, плинне середовище спочатку розділяється, а потім змішується і повторно розділяється і змішується з тими ж або з іншими потоками плинного середовища, постійно перебуваючи у кожній зоні в контакті з 2 або більше трубками.

При цьому температура плинного середовища в кожній камері у міру його плину знизу угору через апарат з камери у камеру поступово стає все більш і більш рівномірною. 70 У кожній камері між кожною вхідною і вихідною зонами звичайно є не менше 4 зон, розташованих у лінію, зокрема 0-3 зони або 0-1 така зона. При цьому щонайменше одна вхідна зона відділена від стінки апарата щонайменше однією або 1-3 першими трубками, переважно щонайменше однією або 1-3 першими зонами, при цьому більш прийнятно також, щоб найближча до цієї вхідної зони вихідна зона була відділена від стінки апарата щонайменше однією або 1-3 першою трубкою чи щонайменше однією або 1-3 першими зонами. Більш /5 прийнятно також, щоб у кожній камері було щонайменше 2 рознесених вхідних зони і щонайменше 2 рознесених вихідних зони, при цьому усі вони повинні бути розташовані на одній прямій лінії поперек камери з 0-1 зоною між кожною вхідною і вихідною зоною.

Через камери можуть проходити тільки перші теплообмінні трубки, однак більш прийнятно, щоб через камери проходила і щонайменше одна друга теплообмінна трубка. Діаметр, форма і площа поперечного перетину у 2о першої і другої (і всіх наступних трубок) можуть бути однаковими або різними, проте перші трубки більш прийнятно виконувати більш крупними і використовувати їх у протитечії для передачі тепла першому плинному середовищу, що проходить через апарат, а другі трубки виконувати більш дрібними і використовувати. у прямотечії для передачі тепла від першого плинного середовища або у протитечії для передачі тепла випромінюванням від перших трубок. Друга і наступні трубки можуть бути розташовані симетрично по сч відношенню до першої трубки, наприклад, на однакових відстанях від двох або більшої кількості перших трубок.

Друга і наступні трубки можуть бути розташовані у певному порядку, як описано вище, стосовно перших трубок, і) зокрема перші і другі трубки можуть бути розташовані рядами, паралельними один одному у двох напрямках.

Таким чином, у теплообміннику більш прийнятно передбачити перший ряд певним чином розташованих перших теплообмінних трубок і другий ряд певним чином розташованих других теплообмінних трубок, що проходять б зо через теплообмінник в осьовому напрямку і мають переважно різні діаметри відносно перших теплообмінних трубок. Більш прийнятно, щоб другі трубки розташовувалися рядами, що чергуються з рядами перших трубок, на с одній лінії з ними або переважно зі зміщенням, тобто щоб кожна трубка одного виду була розташована у центрі Ге! квадрата (вигляд зверху) поряд з 4 найближчими трубками іншого виду, розташованими у кутах квадрата. Другі трубки можуть чергуватися з першими трубками у двох напрямках, перпендикулярних один одному, або лише в -- з5 одному з таких напрямків. Відстань між центрами перших трубок у будь-якому напрямку може бути такою ж, як і со відстань між центрами других трубок у цьому ж напрямку, або відрізнятися від неї, при цьому відстань між першою і другою трубками може бути такою ж або відрізнятися від зазначених вище відстаней. Більш прийнятно, щоб усі відстані між центрами трубок були практично однаковими. Відношення кількості перших і других трубок може складати від 1:3 до 3:1 чи від 10-14 до 14-10 або по суті 1:11. Перші трубки можуть бути розташовані за « 70 трикутником, при цьому другі трубки розміщаються або у кожному наступному трикутнику, або за прямокутником, /-З с зокрема за квадратом. . Наявність перших і других теплообмінних трубок, що проходять через теплообмінні камери, є важливою а відмітною ознакою винаходу і насамперед відмітною ознакою запропонованого у винаході способу, коли перше плинне середовище проходить через камери, друге плинне середовище - через перші трубки, а третє - через другі трубки, при цьому потік другого плинного середовища рухається у протитечії до потоку третього плинного б середовища та до потоку першого плинного середовища, що рухається в осьовому напрямку.

Щонайменше одна перша або друга теплообмінні трубки, переважно перші трубки, а при необхідності і ті, і - інші, обладнані пристроями, призначеними для збільшення ефективної площі зовнішньої поверхні трубки. Ці

Ге) пристрої можуть бути виконані за одне ціле з трубкою або окремо від неї, але в тепловому контакті з трубкою, при необхідності можуть застосовуватися обидва види таких пристроїв. Такий пристрій звичайно являє собою о одну або декілька розташованих на трубці радіаторних пластин чи ребер, які проходять на розташованій в

Ге камері ділянці трубки безперервно або переривчасто. Пластини або ребра можна виконати прямолінійними або криволінійними, наприклад, у вигляді спіралі чи гвинта, що проходить по усій довжині розташованої в камері ділянки трубки. Пристрої, виконані окремо від трубки, можуть являти собою елемент, що проводить тепло, з в одною або кількома радіаторними пластинами чи ребрами, який розташований навколо трубки, що знаходиться в камері, і закріплений або не закріплений на трубці. На такому окремому пристрої більш прийнятно передбачити (Ф, виступаючу радіаторну пластину чи ребро, наприклад, перпендикулярне прилягаючій до трубки основі з плоскою ка поверхнею, причому в цьому випадку такий пристрій доцільно виконати у вигляді гнучкого довгого елемента з

Т-подібним поперечним перетином, щільно намотаного на трубку з добрим тепловим контактом між трубкою і бор його основою і, отже, добрим теплообміном між трубкою і пластиною чи ребром.

У запропонованому у винаході способі друге плинне середовище, наприклад, газ чи рідина або їхня суміш, рухається у перших трубках, а тепло передається від стінок трубки першому плинному середовищу (тобто газу чи рідині або їхній суміші), що проходить через зони у кожній камері. Перший потік першого плинного середовища може входити у першу камеру і, обтікаючи не менше двох трубок у зонах цієї камери, виходити у 65 другу камеру. В альтернативі або на додаток до цього перший і другий потоки першого плинного середовища можуть потрапляти у першу камеру кожен окремо, обтікаючи щонайменше одну трубку, і після змішування виходити у другу камеру. Більш прийнятно, щоб кожний потік, що потрапляє у вхідну зону в одній камері до того, як він вийде з цієї камери, обтікав щонайменше 4 або щонайменше 8 теплообмінних трубок. Більш прийнятно, щоб перше плинне середовище проходило Через послідовно розташовані камери у протитечії стосовно другого плинного середовища, що проходить через перші трубки, ії щоб третє плинне середовище проходило через другі трубки у прямотечії стосовно першого плинного середовища та в протитечії стосовно другого плинного середовища. Як перше і друге плинні середовища доцільно використовувати гази, а як третє плинне середовище - газ чи рідину (насамперед у тих випадках, коли діаметр другої трубки менше за діаметр першої трубки). Звичайно друге плинне середовище являє собою продукт ендотермічної реакції, наприклад, 7/0 продукт реформінгу газоподібного вуглеводню, наприклад, з 1-4 атомами вуглецю, такого, як метан, або продукт неповного окислення такого вуглеводню; перше плинне середовище являє собою газ, що містить молекулярний кисень, зокрема повітря, а третє плинне середовище являє собою пальну речовину, наприклад, водень чи газоподібний вуглеводень з 1-5 атомами вуглецю, наприклад, метан, етан, пропан або бутан, чи монооксид вуглецю. Доцільно, щоб тепло передавалося від другого плинного середовища до першого через перші трубки, а /5 далі від першого плинного середовища до третього плинного середовища (через другі трубки); така схема використовується, зокрема, для підігріву повітря і палива перед попаданням у зону горіння, у якій теплота згорання ініціює ендотермічну реакцію. При необхідності перші трубки можна заповнити твердими матеріалами, що проводять тепло, такими, як інертні тверді матеріали, наприклад, керамічним матеріалом і/або твердим каталізатором ендотермічної реакції. Щонайменше деяка частина тепла в камерах звичайно передається від 2о першої трубки до другої за рахунок випромінювання, а частка такої теплопередачі може складати щонайменше 5 або 2095, наприклад, 5-1095, 10-5095 або 20-4095, зокрема біля 3095, при цьому решта тепла передається головним чином за рахунок конвекції.

У більш прийнятному варіанті запропонованого способу перше плинне середовище проходить щонайменше через 1, переважно щонайменше через 2 послідовні камери, зокрема через 5-30 камер, що перебувають в одній сч ов площині, а потім щонайменше через 1, переважно щонайменше через 2 послідовні камери, зокрема через 1-30 камер, що перебувають в іншій площині, розташованій під кутом 45-1357 до першої площини або по суті і) перпендикулярній до неї, причому після цього площина плину середовища може змінюватися спочатку щонайменше один раз, а далі звичайно 1-5 разів. При необхідності площини руху плинного середовища можна змінювати частіше зі збільшенням відстані від місця входу першого плинного середовища. Ге! зо Процентне співвідношення кількості вхідних і вихідних отворів у будь-якій камері до загальної площі цієї камери, включаючи трубки, звичайно складає 5-2595 або 10-2095, у той час як відношення вхідних і вихідних с отворів у будь-якій камері до загальної площі цієї камери за винятком трубок (тобто загальної площі зон) Ге! звичайно складає 25-5095.

Запропонований у винаході апарат, крім вищезгаданих вхідних і вихідних отворів, може мати розташовані між (87 зв камерами повні перегородки, що називаються також бар'єрами, які по суті утворюють нижні і верхні стінки «о камер. Ці бар'єри можуть бути непроникними для першого плинного середовища і спрямовувати усе це плинне середовище від вхідних зон у вихідні зони до його попадання в наступну камеру. Однак при необхідності щонайменше частина щонайменше одного бар'єра між послідовними камерами, а більш прийнятно увесь бар'єр або переважно усі такі бар'єри можна виконати перфорованими таким чином, щоб відсоток площі отворів « бтосовно загальної площі бар'єра складав 10-7095 або 30-6095. Такі перфоровані бар'єри допускають п») с проходження деякої кількості першого плинного середовища з кожної камери в наступну, минаючи вхідні і вихідні зони, що в порівнянні із суцільними бар'єрами зменшує протитиск і сприяє більш рівномірному розподілу потоку. ;» Більш прийнятно, проте, щоб бар'єри лише частково перекривали камери і були виконані неперфорованими.

Вхідні і вихідні отвори можуть бути виконані у вигляді щілин у листах чи пластинах або у вигляді проміжків між окремими перегородками. Бар'єри можуть бути правильної або неправильної форми з прямими чи

Ге» криволінійними бічними стінками, при цьому в перетині вхідні і вихідні отвори можуть бути круглими, еліпсними, прямокутними, квадратними або іншими за формою. Один бар'єр може цілком перекривати верхню - частину однієї або кількох зон, а по ширині апарата можна розташувати один або декілька бар'єрів. При цьому

Ге) апарат може мати декілька рядів бар'єрів однакової форми, наприклад, з паралельними поздовжніми чи поперечними сторонами, які можуть служити згаданими вище перегородками. Другі трубки можуть проходити ю щонайменше через 2, переважно через усі бар'єри, що мають паралельні бічні краї, однак більш прийнятно, щоб

Ге вони проходили тільки через частину цих бар'єрів з регулярними інтервалами між бар'єрами, що чергуються.

Коли ряди послідовних камер мають перегородки з паралельними бічними краями, бічні стінки перегородок можуть перебувати в одній площині через щонайменше 2 послідовні камери, більш прийнятно через усі камери, або ж бічні краї перегородок однієї камери можуть бути розташовані паралельно бічним краям перегородок наступної камери з деяким зміщенням (якщо дивитися зверху). При цьому краї перегородок сусідніх камер не (Ф, будуть перебувати в осьовому напрямку на одній лінії, і тому перше плинне середовище буде рухатися як у ка поперечному, так і в осьовому напрямках між послідовними камерами за траєкторією, що нагадує змійовик. Хоча бічні краї перегородок у сусідніх, наприклад, у 5-30, камерах можуть бути розташовані паралельно один одному во мМабо в осьовому напрямку на одній лінії, більш прийнятно усі камери розбити на дві групи із взаємно паралельними бічними краями перегородок та з кутом між краями перегородок у цих двох групах, дорівнюючим 45-1357, по суті перпендикулярно бічним краям перегородок першого ряду. Така зміна у розташуванні перегородок для кожного наступного ряду камер може повторюватися один або декілька разів для кожної групи камер, що складається з 1-50 або 5-30 камер. При цьому частина першого плинного середовища спочатку 65 рухається через апарат в одній площині, а потім - в іншій площині, звичайно перпендикулярній до першої.

Теплообмінник, що має таку конструкцію, містить ряд камер з першими групами бар'єрів із бічними краями,

паралельними один одному в одному напрямку, і другими групами бар'єрів, що чергуються з ними, бічні краї яких паралельні один одному в іншому напрямку. При наявності в теплообміннику перших і других трубок у першій камері перегородки, через які проходять другі трубки, розташовані між рядами перших трубок, що чергуються, а

В другій камері - між їхніми іншими рядами, що чергуються.

Перша камера може мати першу перегородку, яка утворює її нижню стінку (або верхню стінку другої камери) з 2 поперечними та паралельними між собою бічними щілинами, і другу перегородку, що утворює її верхню стінку (або нижню стінку третьої камери) з З поперечними та паралельними між собою бічними щілинами, з перебуваючими в одній площині в осьовому напрямку бічними краями, при цьому нижня стінка другої камери має 7/0 З таких щілини і т.д.; потім у різних за висотою теплообмінника групах камер розташування бічних сторін змінюється на протилежне, а кількість щілин у перегородках чергується як 2-3-2-3. В принципі кількість щілин у кожних сусідніх камерах змінюється на одиницю. Таким чином, щілини в об'єднаних у групи камерах розташовані за схемою "північ/південь", потім "схід/захід"', а далі знов "північ/південь". Таке розташування щілин є більш прийнятним, оскільки в цьому випадку теплообмінник, якщо дивитися на нього зверху, буде мати /5 регулярну схему розташування трубок і перегородок, через які проходять перші трубки, і регулярну схему розташування других трубок, щілин і перегородок, через які проходять або з якими стикаються другі трубки, при цьому в осьовому напрямку теплообмінник не буде мати жодного отвору, і тому перше плинне середовище буде проходити через нього не тільки в осьовому напрямку, але й в осьовому та у поперечному напрямках.

Теплообмінні трубки більш прийнятно розташувати усередині реактора з двома переважно концентричними стінками. Хоча в такому реакторі обидві стінки можна виконати несучими, більш прийнятно, проте, щоб зовнішня стінка була навантажена більше внутрішньої. Внутрішню стінку доцільно використовувати як екран, або оболонку, що оточує усі трубки та утворює у теплообміннику кільцевий канал між двома стінками, наприклад, зовнішньою стінкою і екраном. Внутрішня стінка, або екран, звичайно виготовляється з теплопровідного матеріалу, наприклад, металу або пластику, армованого вуглецевим волокном, і стикається з однією або с кількома теплообмінними трубками, хоча більш прийнятно, щоб вона знаходилася на деякій відстані від кожної трубки. Поперечний перетин внутрішньої стінки реактора, що має форму окружності, може бути таким же, як і і) зовнішньої стінки, однак більш прийнятно, якщо вони будуть мати різний поперечний перетин, наприклад, круглий у зовнішньої стінки і еліпсний або прямокутний, зокрема квадратний - у внутрішньої стінки. Екран можна також використовувати для кріплення розташованих між камерами бар'єрів або перегородок, а також для б зо розміщення в ньому трубок.

Кільцевий канал у реакторі, розташований між екраном і зовнішньою стінкою реактора, можна заповнити с теплоізоляцією, наприклад, керамічним матеріалом, однак більш прийнятно використовувати його як зону б підігріву першого плинного середовища перед його попаданням у теплообмінні камери; наявність такої зони дозволяє зменшити втрати тепла реактором за рахунок вторинного використання тепла, що випромінюється -- з5 екраном. Стінка реактора може мати в одному або декількох місцях, щонайменше одне з яких розташоване на со відстані від входу у теплообмінні камери поряд із виходом з них, щонайменше один виконаний у стінці кільцевого каналу отвір для входу в реактор першого плинного середовища під тиском, зокрема повітря. Такі отвори в кількості від 2 до 6 симетрично розташовані навколо поздовжньої осі реактора звичайно в площині, перпендикулярній цій осі. Екран, або оболонка, по краю, розташованому поряд із вхідними камерами « теплообмінника, може мати щонайменше один або 1-3 вхідних отвори, один з яких веде в одну або декілька з 7) с трьох розташованих на вході в теплообмінник камер, наприклад, у найпершу з цих камер. У такому . теплообміннику повітря, зокрема стиснене повітря, потрапляє в реактор крізь отвір (отвори) у кільцевому а каналі, проходить через цей канал, проходить через екран прямотечією (з точки зору теплообміну) з першими трубками і/або у протитечії з першим плинним середовищем, що протікає через теплообмінні камери; така схема дозволяє підігрівати перше плинне середовище перед його попаданням з кільцевого каналу у теплообмінну

Ге» камеру щонайменше до 100"С.

В одному з варіантів запропонований у винаході спосіб також включає підігрів першого плинного середовища - поза теплообмінною камерою за рахунок теплообміну з першим плинним середовищем, що знаходиться со всередині зазначених камер, причому підігрів першого плинного середовища до його входу в теплообмінні камери при цьому відбувається при його русі у напрямку, протилежному його руху в камерах. При цьому, о зокрема, перше плинне середовище проходить Через кільцевий канал між стінкою реактора і екраном, або

Ге оболонкою, що оточує теплообмінні трубки.

Перевага запропонованого у винаході теплообмінника і способу його використання полягає у кращому розподілі тепла, що передається першому плинному середовищу по ширині реактора при його виході з ов теплообмінника, зокрема у його верхній частині, і/або тепла, що передається другому плинному середовищу при його виході з теплообмінника, зокрема в його нижній частині, через перші трубки. У даному винаході (Ф, пропонується також апарат для змішування або розподілу потоків першого плинного середовища, що проходить ка через нього в осьовому напрямку зверху униз, який містить утворюючі відкриті поперечні камери поперечні перегородки, розташовані не менше ніж у двох послідовних рядах з різним розташуванням перегородок у бо сусідніх рядах. Такі перегородки більш прийнятно розміщати у запропонованому теплообміннику на виході з нього першого плинного середовища. В альтернативі такі перегородки можна використовувати у поєднанні з іншими теплообмінними пристроями. Перегородки можна використовувати як спойлери, що розбивають потік першого плинного середовища і розподіляють або змішують його.

Перегородки можна використовувати як пристрої для змішування плинних середовищ, що мають різну б5 температуру (або різний склад, зокрема для змішування щонайменше двох різних за складом плинних середовищ або одного і того ж плинного середовища щонайменше у 2 потоках з різною температурою. Більш прийнятно перегородки використовувати для змішування плинних середовищ з різною температурою, наприклад, для змішування одного або кількох плинних середовищ, що обтікають різні поверхні теплообміну, зокрема плинних середовищ, що проходять через перші трубки в описаних вище апаратах. Якщо температура однієї з трубок відрізняється від температури інших трубок, то перше плинне середовище, що проходить через неї, буде мати температуру, яка відрізняється від температури того ж плинного середовища, що проходить через інші трубки, внаслідок чого у верхній частині теплообмінника створюються нерівномірне температурне поле; ця проблема вирішується відповідно до винаходу за рахунок спеціального розташування перегородок, яке дозволяє одержати по суті рівномірний розподіл температури і складу плинного середовища по всій ширині /о апарата.

Перегородки можна використовувати як пристрої для розподілу плинних середовищ, що мають, наприклад, різні осьові швидкості, та для формування потоку плинного середовища по суті з постійною по ширині, зокрема по ширині апарата, швидкістю. В описаному вище апараті такі перегородки можна використовувати для вирівнювання швидкостей потоків першого плинного середовища, тобто плинного середовища, нагрітого /5 поверхнями теплообміну, або плинного середовища, що протікає через перші трубки. У запропонованому у винаході варіанті виконання апарата таким плинним середовищем є повітря, а перегородки створюють потік повітря практично з постійною по ширині швидкістю, формуючи повітряну завісу при підході потоку повітря до паливних пальників.

Запропонований у винаході апарат з перегородками може мати таку ж форму і конструкцію, як і описаний 2о вище теплообмінник, хоча в ньому можуть бути відсутніми перші (й інші) трубки. На вхід в апарат можна подавати або 2 потоки плинного середовища, що проходить через нього, або один потік, поділений на два у верхній частині маючого теплообмінні поверхні теплообмінника, який можна розмістити усередині апарата чи зовні, але в будь-якому випадку таким чином, щоб плинне середовище з теплообмінника могло вільно проходити в апарат. У першому випадку, коли перегородки і теплообмінник знаходяться у тому ж самому апараті, поверхні с ов теплообміну можуть бути розташовані там же, де й поперечні перегородки, або там, де їх немає, тобто у тій о частині апарата, яка розташована нижче перегородок.

Перегородки можна виконати непроникними для плинних середовищ, однак більш прийнятно виконувати їх перфорованими, при цьому загальна площа отворів у перегородках повинна складати від 10 до 6095 або 30-5095 від загальної площі перегородок, а розмір окремих отворів повинен переважно складати у середньому менше 1/5 Ж К(3у зо або від 1/20 до 1/5 розміру будь-якої теплообмінної трубки, що проходить через перегородку. Доцільно, щоб усі отвори мали практично однакові розміри, насамперед у будь-якому окремому ряді, при цьому отвори у різних с рядах можуть мати як однаковий розмір, так і розмір, що поступово збільшується або поступово зменшується від (зу ряду до ряду.

За формою окремі перегородки можна виконати такими ж, як і описані вище бар'єри теплообмінника. --

Більш прийнятно, щоб у запропонованому апараті Через перегородки проходило щонайменше декілька со трубок, при цьому взаємне просторове розташування трубок і корпуса апарата повинне бути таким же, як і в описаному вище теплообміннику. Зокрема, перші трубки можна розташовувати в апараті за одною схемою, а другі трубки - за іншою схемою (докладно просторове розташування в апараті різноманітних рядів трубок описано вище). Перші і другі трубки можуть розташовуватися рядами паралельно один одному або під кутом « 30-60" чи 45" один до одного. Більш прийнятно, щоб пара рядів перших трубок розділялася рядом других трубок з с іабо навпаки, передусім у тому випадку, коли перші і другі трубки об'єднані в паралельні ряди, що проходять перпендикулярно один одному. Більш прийнятно, щоб кожна перша трубка була оточена 4 другими трубками, а ;» кожна друга трубка була оточена 4 першими трубками (за винятком трубок, розташованих поряд із стінкою апарата). У більш прийнятному варіанті трубки і перегородки повинні бути розташовані наступним чином. Другі трубки можуть проходити між перегородками, але більш прийнятно, щоб щонайменше через деякі з перегородок

Ге» вони проходили наскрізь. Перегородки можуть мати паралельні бічні краї, що проходять практично по всій внутрішній ширині апарата і розташовані щонайменше між кількома, зокрема 2-4, першими трубками. Бічні краї - перегородок першого ряду звичайно розташовані під кутом, зокрема під кутом 455-135", або по суті

Ге) перпендикулярно бічним краям перегородок другого сусіднього ряду. Більш прийнятно, щоб кількість 5ор перегородок в одному ряді відрізнялась на одиницю від кількості перегородок у сусідньому ряді. У першому ряді ю перегородок перші і другі трубки доцільно розташовувати паралельними рядами з проміжком одна від одної і

Ге пропускати через ряди маючих паралельні краї перегородок ряди других трубок, що чергуються; у другому ряду перегородок, розташованому поряд з першим рядом перегородок, через ряди маючих паралельні краї перегородок доцільно пропускати кожен ряд других трубок і кожен ряд перших трубок, при цьому бічні краї перегородок другого ряду повинні бути розташовані по суті перпендикулярно бічним краям перегородок першого ряду; і у третьому ряді перегородок, розташованому поряд з другим рядом перегородок, Через ряди маючих (Ф, паралельні краї перегородок доцільно пропускати і кожен ряд других трубок, і кожен ряд перших трубок, при ка цьому краї перегородок третього ряду повинні бути розташовані по суті перпендикулярно краям перегородок другого ряду і по суті так само, як і краї перегородок першого ряду. Запропонований у винаході апарат має бор Водночас перший, другий і третій ряди перегородок, розташованих за описаною вище схемою, при цьому усі три послідовних ряди перегородок виконані перфорованими, а перегородки кожного ряду розташовані відносно трубок і стінок корпуса апарата таким чином, що, якщо дивитися уздовж осі апарата, усі три ряди перегородок займають, не рахуючи трубок, не менше 8095 від усієї площі поперечного перетину апарата.

Запропонований у винаході спосіб розподілу потоку плинного середовища полягає у пропусканні через 65 апарат зверху униз в осьовому напрямку першого плинного середовища, яке при цьому проходить в осьовому напрямку навколо послідовних рядів перегородок, що перекривають поперечний перетин апарата і мають різне просторове положення, при цьому щонайменше частина цього плинного середовища проходить через апарат як в осьовому, так і в поперечному напрямках. Коли через апарат проходить декілька потоків першого плинного середовища, то кожен із потоків можна розподіляти окремо запропонованим у винаході способом; однак більш прийнятно щонайменше частково розподілені потоки, тобто потоки, що пройшли перший ряд перегородок, потім повністю змішувати один з одним. У такому апараті щонайменше частина першого потоку плинного середовища проходить в осьовому напрямку між першими трубками у першому ряді перегородок, далі проходить в осьовому і поперечному напрямках між першими і другими трубками і необов'язково щонайменше Через одну перфоровану перегородку другого ряду, І щонайменше частина цього першого потоку проходить в осьовому і 7/0 поперечному напрямках між першими і другими трубками і необов'язково щонайменше через одну перфоровану перегородку третього ряду.

У більш прийнятних варіантах виконання запропонованого у винаході теплообмінника в його корпусі є розташований на виході з нього описаний вище розподільний пристрій. У корпусі теплообмінника на розташованому за останньою в напрямку плину перегородкою кінці кожної другої трубки більш прийнятно /5 Закріпити паливний пальник або форсунку, при цьому більш прийнятно, щоб вихідні кінці пальників перебували в поперечній площині, перпендикулярній поздовжній осі теплообмінника/ змішувача/апарата. Розподільні і/або змішувальні перегородки забезпечують рівномірний розподіл температури і швидкості першого плинного середовища або повітря, що рухається угору до пальників, де відбувається згорання повітря і палива (звичайно самозайманням) з утворенням факелів полум'я, витягнутих навколо й уздовж перших цілком охоплених полум'ям трубок, у яких відбувається ендотермічна реакція. Відхідні газоподібні продукти горіння виводяться з апарата при прискореному плині через кільцевий конфузорний канал, у якому розташовані перші трубки, при цьому ендотермічні реагенти спочатку попередньо підігріваються, а потім нагріваються остаточно при згоранні екзотермічних реагентів. Комбінований апарат, що складається з теплообмінника, змішувача/розподільника і камери згоряння (включаючи пальники), разом із наявними в ньому першими і другими трубками можна с г Використовувати як компактну піч для реформінгу вуглеводнів в окис вуглецю і вуглеводень при максимальному о використанні внутрішнього тепла та мінімальній температурі відхідних продуктів екзотермічної і ендотермічної реакції. При необхідності теплообмінник, змішувач і трубки можна закріпити у зовнішньому корпусі апарата за допомогою пристроїв, що компенсують виникаючі при тепловому розширенні деформації і напруги, зокрема, за допомогою сильфонів, через які трубки кріпляться до трубних решіток. Ге! зо Нижче винахід пояснюється з посиланням на креслення, що додаються, на яких показано: на фіг.1 - поздовжній розріз запропонованого у винаході апарата (теплообмінника) і його поперечний с перетин площиною 1А, Ге! на фіг.2 - схема теплообмінника і розподільного пристрою та поперечні перетини теплообмінника площинами 2А,28,2С,2012Е, -- на фіг.3 - поздовжній розріз розподільного пристрою і камери згоряння та поперечні перетини змішувача «о площинами ЗА, ЗВ, ЗС і 30 і на фіг.4 - поздовжній розріз апарата із зображенням трубок для відхідних газоподібних продуктів згорання.

Показаний на фіг.1 реактор 1 має довгі паливні трубки 2, що проходять через нього в напрямку З до розташованих на одному кінці трубок паливних пальників, при цьому другі кінці трубок сполучними пристроями 4 « З'Єднуються з паливним колектором 5. Колектор 5 проходить через реактор 1 по всій його ширині і виходить сплю) с назовні через стінку б реактора 1, де гнучким металевим рукавом 7 з'єднується з підвідними трубками 8, . сполученими з джерелом або джерелами палива. Підвідні трубки 8 розташовані у патрубках 9, встановлених в и?» отворах 11 зовнішньої стінки 6. Паливні трубки 2 проходять між ендотермічними трубками 12 (див. перетин 1А) у порядку, що чергується, при цьому на кресленні в перетині показані лише ендотермічні трубки. Трубки 2 розташовані всередині квадратного екрана 14, який відділений від стінки реактора 1 установочними кільцями 20

Ге» і утворює всередині реактора кільцевий канал 13. Установочні кільця 20 кріпляться до розташованих всередині на стінці 6 реактора фланців 10. Паливний колектор 5 кріпиться до екрана 14. - Реактор 1 має зовнішню опору. Під паливним колектором 5 розташований установочний фланець 15, що

Ге) кріпиться до фланця сферичної кришки 16. Екран 14 має розташований між паливним колектором 5 і 5р установочним фланцем 10 бічний отвір 46 для підведення повітря. Повітря в цей отвір 46 потрапляє з кільцевого ю каналу 13 між екраном 14 і стінкою 6 реактора, у який воно подається через вхідний патрубок 47, розташований

Ге) на деякій відстані від кришки 16. Усередині кришки 16 розташований збірник 17 газоподібного продукту ендотермічної реакції, який сполучений із вихідним патрубком 18 сильфоном 19.

Під час роботи реактора паливо, наприклад, метан або водень, надходить у реактор 1 через металевий ов рукав 7, паливний колектор 5, паливні трубки 2 і потрапляє в реакційну камеру, де воно підпалюється звичайно при самозайманні. Водночас в реактор 1 через патрубок 47 надходить стиснене повітря, яке потрапляє в

Ф) кільцевий канал 13, у якому воно до попадання в отвір 46 підігрівається перебуваючим всередині екрана 14 ка газом. Повітря, що проходить між трубками 2 і 12, додатково підігрівається і рухається у напрямку З до паливних пальників. Процес підігріву повітря докладно у винаході не розглядається, однак деякі пов'язані з бо Чим деталі показані на фіг.2.

На фіг.2 показано паливні трубки 2 і ендотермічні трубки 12, розташовані у квадратному екрані 14 теплообмінника 21, який розділений на 41 поперечну камеру 22. На фіг. 2 показано 5 робочих зон 23-27 теплообмінника, які складаються з 9-8-8-8-8 груп перегородок 28, утворюючих камери 22. Цифри 2 і З означають кількість щілин 29 у кожній перегородці 28, при цьому кількість щілин у перегородках чергується по довжині 65 теплообмінника 21. У перетинах 2А-2Е показано розташування перших трубок 12 і паливних трубок 2 у різних перегородках з 2 і З щілинами. У перетині 2А показаний квадратний екран 14 з установочним кільцем 20, у якому розташовані трубки 12 і 2 і перегородка 28 з двома відкритими щілинами 29, що проходять між трубками 12, через які проходять паливні трубки 2. У перетині 2А показані 2 щілини, витягнуті у напрямку "північ-південь", а в перетині 28 показані три щілини 29, виконані у перегородці 28 і також витягнуті у напрямку "північ-південь". Перегородки 28, показані в перетинах 2А і 28В, розташовані в зонах 23, 25 і 27 теплообмінника. У перетині 2С показані 2 виконані в перегородці 28 щілини 29, витягнуті у напрямку "схід-захід" а в перетині 20 показані три такі виконані в перегородці 28 щілини 29, які також витягнуті у напрямку "схід-захід'. Перегородки 28, показані в перетинах 2С і 20, розташовані в зонах 24 і 26 теплообмінника. На фіг2 схематично показані також розташовані над теплообмінником 21 повітряні 70 розподільники 30.

На фіг.3 у перетинах площинами ЗА, ЗВ, ЗС і ЗО розподільники 30 повітря показані більш докладно. Як вже було сказано вище, паливні трубки 2 проходять до розташованих у зоні запалювання пальників. Над найверхньою перегородкою 28 з двома щілинами розташовані в трьох різних площинах три перфоровані пластинчасті спойлери, при цьому перший спойлер 32 (див. перетин ЗА), другий спойлер 33 (див. перетин ЗВ) і третій спойлер 34 (див. перетин ЗС). Для простоти ендотермічні трубки 12 на фіг.3З не показані, а показані тільки в перетинах ЗА-3О0. У перетині ЗА показаний у вигляді зверху спойлер 32 і паливні трубки 2, що чергуються з ендотермічними трубками 12 і зміщені відносно них. Між двома сусідніми рядами ендотермічних трубок 12 розташовані дві перфоровані перегородки 35, через які проходять паливні трубки 2. Під час роботи реактора підігріте повітря, що виходить із двох щілин найверхньої перегородки 28, надходить до спойлера 32, го де основна маса повітря проходить прямо через площину спойлера 32, при цьому частина повітря під перегородками 35 відхиляється убік і рухається в радіальному напрямку "північ-південь", і незначна кількість повітря проходить Через перфоруючі отвори перегородок. Після цього повітря проходить через спойлер 33, показаний у перетині ЗВ у вигляді зверху. У спойлері 33 є п'ять розташованих між усіма рядами ендотермічних трубок 12 перфорованих перегородок 36, через які проходять паливні трубки 2. Ці перегородки витягнуті у сч ов напрямку "північ-південь" ("П-П"). Зі спойлера 32 повітря потрапляє до спойлера 33, при цьому перегородки 36 відхиляють потік повітря у радіальному напрямку "схід-захід" (за винятком тієї частини повітря, яка проходить і) через перфоруючі отвори у перегородках). Далі повітря потрапляє до спойлера 34 (див. перетин ЗС), який має п'ять витягнутих у напрямку "схід-захід" ("С-3") і розташованих між усіма рядами ендотермічних трубок 12 перфорованих перегородок 37, через які проходять паливні трубки 2, при цьому перегородки 37 відхиляють Ге!

Зо повітря, яке надходить, у радіальному напрямку "П-П" (за винятком тієї частини повітря, яка проходить через перфоруючі отвори перегородок). У перетині ЗО у вигляді зверху одночасно показані усі спойлери 32-34 і їхні с перегородки 35-37, через які проходить і/або який відхиляють у напрямку, що чергується між "П-П"/"Сб-3"/"Пп-пП" Ге! або "С-3"/"П-П"/"С-3", значну частину подаваного в реактор повітря.

На фіг.4 показана зона 38 горіння з ендотермічними трубками 12, які проходять у нижню частину зони -- горіння і розташовані усередині кільцевих каналів 39 з діаметром, що зменшується угору, і через які із «о прискоренням проходить газоподібні продукти згорання, що обтікають ендотермічні трубки. Верхні кінці кільцевих каналів 39 розташовані у колекторі 40 для відхідних газоподібних продуктів горіння, який утворений верхнім і нижнім листами 41 і 42 та бічною стінкою 43. Ендотермічні трубки 12 герметично проходять через верхній лист 41 і сполучені з трубками 44, які мають сильфони 45, компенсуючи теплові деформації « ендотермічних трубок. в с У наведеному вище описі докладно розглянутий один із можливих варіантів виконання винаходу, який не обмежує його обсяг.

Claims (1)

1. ;» Формула винаходу (22)

   1. Теплообмінник, який містить безліч перших теплообмінних трубок, що проходять через нього, які - проходять Через безліч поперечних теплообмінних камер, що примикають в осьовому напрямку одна до одної, со при цьому кожна з камер відокремлена від сусідньої камери перегородкою, в якій є безліч окремих отворів, і 5ор складається з безлічі взаємозв'язаних у поперечному напрямку зон, кожна з яких обмежена щонайменше трьома їмо) теплообмінними трубками і перегородками, що відокремлюють камери одна від одної, при цьому в кожній камері Ге є не менше двох вхідних зон, кожна з яких має лише отвори для входу з другої камери та не менше двох вихідних зон, в кожній з яких є лише отвори для виходу в наступну камеру, при цьому щонайменше одна вхідна зона є суміжною з щонайменше однією вихідною зоною або відокремлена від вихідної зони однією проміжною Зоною, яка не має отворів в перегородках ані для входу, ані для виходу в іншу камеру.

   2. Теплообмінник за п. 1, в якому кожна із взаємозв'язаних у поперечному напрямку зон обмежена (Ф) щонайменше чотирма трубками. ГІ З. Теплообмінник за п. 1 або 2, в якому вхідна зона відокремлена від вихідної зони проміжною зоною, яка сама відокремлена іншою проміжною зоною від наступної вхідної зони. во 4. Теплообмінник за п. 1 або 2, в якому вхідна зона розташована поряд із вихідною зоною, яка сама розташована поряд з іншою вхідною зоною.

   5. Теплообмінник за будь-яким з попередніх пунктів, в якому у кожній камері є не менше чотирьох зон, розташованих в лінію, і по проміжній зоні між кожною вхідною та кожною вихідною зоною.

   6. Теплообмінник за будь-яким з попередніх пунктів, в якому вхідні і вихідні зони у кожній третій камері де лежать в одній площині, через яку проходить перше плинне середовище.

   7. Теплообмінник за будь-яким з попередніх пунктів, в якому є один ряд регулярно розташованих перших теплообмінних трубок і другий ряд регулярно розташованих других теплообмінних трубок, які проходять через теплообмінник в осьовому напрямку.

   8. Теплообмінник за будь-яким з пп. 1-6, в якому два ряди перших трубок розділені рядом других трубок, причому перші і другі трубки об'єднані в паралельні ряди, площини яких перетинають одна одну під прямим кутом.

   9. Теплообмінник за будь-яким з попередніх пунктів, в якому діаметр других трубок відрізняється від діаметра перших трубок.

   10. Теплообмінник за будь-яким з попередніх пунктів, в якому перегородки по суті є паралельними одна 70 одній.

   11. Теплообмінник за будь-яким з попередніх пунктів, в якому вхідні і вихідні отвори виконані у вигляді щілин в листах або пластинах, або у вигляді проміжків між окремими перегородками.

   12. Теплообмінник за п. 11, в якому щонайменше частина перегородок виконана у вигляді пластин з поперечними щілинами.

   13. Пристрій для теплообміну, що містить теплообмінник для першого плинного середовища за будь-яким з пп. 1-12, причому ємність теплообмінника має розподільник потоків першого плинного середовища.

   14. Пристрій для теплообміну, що містить теплообмінник для першого плинного середовища за будь-яким з пп. 1-12, який містить перші трубки для проходження гарячих продуктів ендотермічної реакції, другі трубки для проходження третього плинного середовища, що являють собою екзотермічний реагент, причому перші трубки 2о розташовані таким чином, що вони знаходяться у тепловій взаємодії з другими трубками та з першим плинним середовищем, яке являє собою другий екзотермічний реагент, при цьому пристрій виконаний з можливістю забезпечення введення першого і третього плинних середовищ в екзотермічну реакцію з використанням тепла, що виділяється у процесі неї, для проведення ендотермічної реакції.

   15. Пристрій за п. 13 або 14, що містить додатково поперечні бар'єри, розташовані поперек теплообмінника сч ге щонайменше у двох рядах, що ідуть один за одним, що утворюють відкриту поперечну камеру, причому бар'єри рядів, що ідуть один за одним мають відмітну просторову орієнтацію в теплообміннику. і)

   16. Пристрій за п. 15, в якому щонайменше один бар'єр виконаний перфорованим.

   17. Пристрій за будь-яким з пп. 13-16, в якому другі трубки проходять через бар'єри.

   18. Пристрій за будь-яким з пп. 13-17, в якому бар'єри мають паралельні бічні краї, що проходять, по Ге! зо буті, по всій ширині теплообмінника, і розташовані поміж щонайменше частиною перших трубок.

   19. Пристрій за п. 18, в якому бічні краї бар'єрів першого ряду бар'єрів розташовані під кутом до бічних с країв бар'єрів другого розташованого поряд з першим рядом бар'єрів. Ге!

   20. Пристрій за п. 19, в якому другий ряд бар'єрів розташований, по суті, перпендикулярно першому ряду бар'єрів. --

   21. Пристрій за будь-яким з пп. 18-20, в якому кількість бар'єрів в одному ряді відрізняється на одиницю «о у більший або менший бік від кількості бар'єрів у сусідньому ряду.

   22. Пристрій за будь-яким з пп. 20-21, в якому паралельні ряди перших і других трубок розділені першим рядом бар'єрів, і через ряди бар'єрів з паралельними бічними краями проходять ряди других трубок, що чергуються між собою. «

   23. Пристрій за п. 22, в якому через кожний другий ряд бар'єрів з паралельними бічними краями, в с розташований поряд з першим рядом бар'єрів, проходять другі трубки, а між ними проходять ряди перших

   . трубок, при цьому бічні краї бар'єрів другого ряду розташовані по суті перпендикулярно бічним краям бар'єрів и?» першого ряду.

   24. Пристрій за п. 23, в якому через кожний третій ряд бар'єрів з паралельними бічними краями, розташований поряд з другим рядом бар'єрів, проходять другі трубки, а між ними проходять перші трубки, при Ге» цьому бічні краї бар'єрів третього ряду розташовані по суті перпендикулярно бічним краям бар'єрів другого ряду і розташовані у тому ж самому напрямку, що й бічні краї бар'єрів першого ряду. - 25. Пристрій за п. 24, в якому бар'єри трьох рядів, що проходять один за одним, виконані перфорованими і со кожний з них розташований стосовно трубок і стінок теплообмінника таким чином, що, якщо на них дивитися у 5р напрямку його осі, то у цілому бар'єри в усіх трьох рядах займають, виключаючи трубки, щонайменше 8095 від ю площі поперечного перерізу теплообмінника. Ге) 26. Спосіб ефективного теплообміну в теплообміннику між першим плинним середовищем, що проходить через безліч поперечних теплообмінних камер, і другим плинним середовищем, що проходить Через безліч перших трубок, при якому спрямовують щонайменше два перших потоки першого плинного середовища в різні в Зони першої камери із забезпеченням обтікання кожним з цих потоків більше ніж однієї трубки з утворенням двох потоків, і змішування цих двох потоків в іншій зоні з утворенням змішаного потоку, спрямовують змішаний потік (Ф, у розташовану в осьовому напрямку наступну камеру, при цьому перший потік входить у зони першої камери, що ка примикають до зон, з яких змішаний потік виходить з цих камер або входить у ті зони першої камери, які просторово відокремлені від зон, з яких виводиться змішаний в одній із зон потік, при цьому через камери бр плинне середовище рухається як в осьовому, так і в поперечному напрямках.

   27. Спосіб за п. 26, в якому щонайменше два змішаних потоки входять у наступну камеру, причому кожний змішаний потік в цій камері поділяється щонайменше на два розділених потоки Ї щонайменше один з цих розділених потоків зустрічається з потоком, що утворився у результаті поділу іншого змішаного потоку, з утворенням ще одного потоку, який виходить з цієї камери в наступну за нею камеру. 65 28. Спосіб за будь-яким з пп. 26-27, в якому в усіх камерах перше плинне середовище обтікає щонайменше 8 теплообмінних трубок, які в осьовому напрямку проходять через ці камери.

   29. Спосіб за будь-яким з пп. 26-28, в якому третє плинне середовище проходить через розташовані в теплообміннику в осьовому напрямку другі трубки, причому у цілому перше і третє плинні середовища протікають через теплообмінник у протитечії стосовно течії другого плинного середовища, що забезпечує ефективний теплообмін між другим плинним середовищем та першим і/або третім плинним середовищем.

   30. Спосіб за п. 29, в якому перше плинне середовище, що являє собою газ, і третє плинне середовище, що являє собою рідину, нагріваються у процесі теплообміну другим плинним середовищем, що протікає у перших трубках.

   31. Спосіб за п. 29 або 30, в якому перше плинне середовище проходить щонайменше через дві камери, по 7/0 буті, У першій площині.

   32. Спосіб за п. 29 або 30, в якому перше плинне середовище послідовно проходить щонайменше через дві розташованих одна за одною камери, по суті, в другій площині, яка не збігається з першою площиною.

   33. Спосіб за будь-яким з пп. 26-32, в якому використовують теплообмінник за будь-яким з пп. 1-12.

   34. Спосіб за будь-яким з пп. 26-33, в якому перше плинне середовище пропускають в осьовому напрямку 7/5 Через теплообмінник, при цьому плинне середовище проходить в осьовому напрямку навколо рядів бар'єрів, що ідуть один за одним, розташованих поперечно теплообміннику, причому бар'єри у кожних двох сусідніх рядах розташовані поперечно теплообміннику і мають відмітну орієнтацію, у результаті чого щонайменше частина плинного середовища проходить через теплообмінник як у поперечному, так і в осьовому напрямках.

   35. Спосіб за п. 34, в якому перше плинне середовище пропускають щонайменше через частину бар'єрів, які Виконані перфорованими.

   36. Спосіб за п. 34 або 35, в якому безліч перших трубок, що проходять через теплообмінник в осьовому напрямку, розташовані у першому певному порядку, а безліч других трубок, що проходять через теплообмінник в осьовому напрямку, розташовані у другому певному порядку.

   37. Спосіб за будь-яким з пп. 34, 35 або 36, в якому щонайменше частину першого потоку плинного сч об бередовища пропускають в осьовому напрямку між трубками першого ряду бар'єрів, яка потім проходить в осьовому та у поперечному напрямках між першими і другими трубками у другому ряду бар'єрів та щонайменше і) через один перфорований бар'єр у другому ряду.

   38. Спосіб за п. 37, в якому щонайменше частину першого потоку пропускають в осьовому та у поперечному напрямках між першими і другими трубками у третьому ряду бар'єрів та щонайменше через один перфорований ("ду зо бар'єр у третьому ряду.

   39. Спосіб за будь-яким з пп. 34-38, в якому використовують пристрій для теплообміну за будь-яким з пп. с 15-25. б «- (Се) -

   с . и? (о) - се) з 50 3е) іме) 60 б5