Теплообменник

 

Использование: теплоэнергетика, в теплообменниках-утилизаторах теплоты отходящих газов, удаляемых из печей, сжигающих органическое топливо. Сущность изобретения: нагреваемый теплоноситель через патрубок 5 поступает в камеру 15, из которой через отверстия 17 направляется в кольцевую полость (КП) 3, где нагревается через стенку корпуса 1 теплом газов. Теплоноситель отводится из КП 3 через отверстия 18 в камеру 16 и далее через патрубок 7 удаляется из теплообменника. Отношение суммарной площади отверстий в стенке каждой камеры к площади ее поперечного сечения составляет около 0.1. Радиальный размер КП 3 между корпусом 1 и обечайкой 2 составляет 4 мм. В КП 3 размещены цилиндрические стержни для поддержания зазора между обечайкой 2 и корпусом 1, а в полости шнека 8 поперечно установлены диски 11 жесткости. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. i «kФиг1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4759685/06

Э (22) 11.10.89 (46) 30.10.92. Бюл, f4 40 (71) белорусский политехнический институт (72) 3; В, Захаревич, А.М. Булавко, В.Д, Сизов, Н.П.Омельчук и С.В.Козел (56) 1. Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 445819, кл. F 28 О 7/10, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

O 1138639, кл. F 28 Р 13/00, 1982. (54) ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: теплоэнергетика, в теплообменниках-утилизаторах теплоты отходящих газов, удаляемых иэ печей, сжигающих органическое топливо. Сущность изобретения: нагоеваемый теплоно(!!! S U (Й!! 1 772572 A 1 (я)з F 28 О 11/02 ситель через патрубок 5 поступает в камеру

15, из которой через отверстия 17 направляется в кольцевую полость (КП) 3, где нагревается через стенку корпуса 1 теплом газов.

Теплоноситель отводится из КП 3 через отверстия 18 в камеру 16 и далее через патрубок 7 удаляется из теплообменника.

Отношение суммарной площади отверстий в стенке каждой камеры к площади ее поперечного сечения составляет около 0,1. Радиальный размер КП 3 между корпусом 1 и обечайкой 2 составляет 4 мм. В Kfl 3 размещены цилиндрические стержни для поддержания зазора между обечайкой 2 и корпусом

1, а в полости шнека 8 поперечно установлены диски 11 жесткости. 2 з.п, ф-лы, 3 ил.

1772572

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к теплообменникам-утилизаторам теплоты отходящих газов, удаляемых от печей, в которых сжигается органическое топливо, Известен теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, обрамленный соосной обечайкой с образованием кольцевой полости для прохода теплоносителя,. патрубки для входа и выхода первичного и вторичного теплоносителей, а также установленный в корпусе шнек с приводом для изменения шага витков f1).

10

Известен также теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, обрамлен-. 15 ный соосной обечайкой с образованием кольцевой полости для прохода нагреваемого теплоносителя, натрубки для входа и выхода теплоносителей, установленный в корпусе шнек, соединенный валом с приво-. 20 дом вращения и выполненный s аиде трубы с винтообразной направляющей, Через шнек подается охлаждающая вода, Внутри трубы установлены ребра, увеличивающие теплообменную поверхность (2).

Недостатки данных теплообменников следующие: теплоноситель, проходящий в кольцевой полости, движется по пути наименьшего сопротивления, в результате чего

30 образуются застойные зоны, что приводит к снижению интенсивности теплообмена; при большом зазоре между цилиндрическим корпусом и обечайкой прогибы корпуса и обечайки из-эа малой их жесткости не влияют на распределение скоростей теплоносителя в кольцевой полости, но так KBK мена будет выше, однако низкая жесткость корпуса и обечайки приводит к неравномерному распределению скоростей теплоносителя, а следовательно, к снижению интенсивности теплообмена.

Низкая жесткость вала и шнека не позволяет увеличить частоту вращения шнека более 300...500 об/мин с целью интенсификации теплообмена со стороны первичного теплоносителя, например отходящих газов.

4ель изобретения — интенсификация теплообмена, Поставленная цель достигается тем, что теплообменник содержит цилиндрический корпус, обрамленный соосной обечайкой с образованием кольцевой полости для прохода нагреваекого теплоносителя, патрубки для входа и выхода" теплоносителей, установленный в корпусе шнек, соединензазор большой, скорость теплоносителя малая и интенсивность теплообмена низкая.

При малом зазоре интенсивность теплооб-. 40 ный валом с приводом вращения и выполненный в аиде трубы с винтообразной направляющей, и в нем кольцевая полость сообщена с патрубками входа и выхода нагреваемого теплоносителя через соответствующие камеры, внутри кольцевой полости равномерно по периметру закреплены продольные вставки для поддержания постоянного зазора между обечайкой и корпусом, внутри трубы шнека на валу установлены диски жесткости.

Относительно большая равномерность протекания нагреваемого теплоносителя по кольцевой полости и, следовательно. болев высокая интенсивность теплообмена стали возможны ввиду того, что в камерах потери давления при движении теплоносителя не менее чем на два порядка меньше потерь давления иэ-за его вытекания иэ отверстий в боковых стенках камер. Большая равномерность подачи теплоносителя, а также большая жесткость, а следовательно, и надежность конструкции обеспечиваются и тем, что внутри кольцевой полости равномерно по периметру закреплены продольные вставки для поддержания зазора между обечай кой и корпусом.

На фиг. 1 изображен общий вид теплообменника; на фиг. 2 и 3 — сечения А-А (Б-Б) и В-B на фиг. 1.

Теплообменник состоит иэ цилиндрического корпуса 1, обрамленного соосной обечайкой 2 с образованием кольцевой полости

3 для прохода нагреваемого теплоносителя, имеются патрубки 4 и 5 для входа соответственно первичного и вторичного теплоносителей и патрубки 6 и 7 выхода соответствующих теплоносителей. В цилиндрическом корпусе 1 установлен шнек 8, выполненный в виде трубы 9 с винтообразной направляющей 10. Шнек 8 посредством ребер жесткости 11 закреплен на валу 12.

Концы вала снабжены охлаждающими дисками 13. Шнек 8 приводится во вращение электродвигателем 14. Кольцевая полость 3 сообщена с патрубками входа 5 и выхода 7 нагреваемого теплоносителя через соответствующие камеры 15 и 16, Указанные камеры сообщены с кольцевой полостью 3 посредством отверстий 17 и 18. Внутри кольцевой полости 3 равномерно по периметру закреплены продольные вставки 19 для поддержания постоянного зазора между цилиндрическим корпусом 1 и обечайкой

2.

Ниже приведены характеристики конкретного теплообменника согласно рабочим чертежам и данным натурных испытаний.

Зазор кольцевой полости 3 в испытанном теплообменнике составляет 4 мм и поддер1772572 живается равномерным по всему периметру с помощью продольных вставок 19. Для интенсификации теплообмена целесообразно до минимума свести толщину зазора кольцевой полости 3. Однако сделать ее менее 4 мм при диаметре цилиндрического корпуса

0,8 м затруднительно по технологии изготовления цилиндрического корпуса 1 и обечайки 2. Интенсивность теплообмена в полости с малым зазором будет выше, чем в полости с перегородками (см. прототип), причем в заявляемом устройстве из-за применения камер теплоноситель будет нагреваться более равномерно, так как эффективнее участвует в теплообмене вся цилиндрическая поверхность корпуса 1. Отношение суммарной площади отверстий 17 и 18 к площади поперечного. сечения соответствующих камер составляет около 0,1. В теплообменнике, испытанном в натурных условиях, отверстия 17 и 18 имеют форму, близкую к полукругу радиусом 4 мм, Длина вала теплообменника составляет 2000 мм.

Частота вращения шнека равна 96О об/мин, Расход нагреваемой воды 1,335 м /ч. Вода нагревалась от 12,4 до 650С при начальной температуре газов 340 С.

Теплообменник работает следующим образом.

Первичный теплоноситель (газ) через патрубок 4 поступает в кольцевую полость между корпусом 1 и шнеком 8. Электродвигатель 14 приводит во вращение шнек 8, который турбулиэирует поток газа и осуществляет омывание стенок корпуса 1 газом со скоростью, близкой к линейной скорости вращения винтообразной направляющей

10 шнека, что обеспечивает высокий коэффициент теплоотдачи от газов к стенке цилиндрического корпуса 1. Газы, пройдя через теплообменник, выходят из патрубка

6. Вторичный теплоноситель (вода) поступает в патрубок 5, а затем в камеру равномерной раздачи 15, из которой через отверстия

17 вытекает в кольцевую полость 3, где нагревается, Затем вода поступает через от5

45 верстия 18 в камеру 16, откуда вода через патрубок 7 отводится иэ теплообменника.

Вал с целью предупреждения износа подшипников опор охлаждается с помощью дисков 13.

Преимуществом предлагаемого теплообменника по сравнению с прототипом и другими известными устройствами являются увеличение в 2...4 раза коэффициента теплопередачи от первичного к вторичному теплоносителю и повышение надежности работы теплообменника.

Формула изобретения

1. Теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, охваченный соосной обечайкой с образованием кольцевой полости для прохода нагреваемого теплоносителя, снабженной патрубками подвода и отвода последнего, и соосно установленный в обечайке. шнек с центральной полостью, соединенный валом с приводом для его вращения и выполненный с винтообразной направляющей,отличающийся тем.что,сцелью повышения эффективности теплообмена путем равномерной раздачи теплоносителя, он дополнительно содержит распределительные камеры теплоносителя, размещенные на торцевых участках кольцевой полости и сообщенные каждая соответственно с последней посредством отверстий в стенках, примыкающих к упомянутой полости, и патрубки подвода и отвода, причем отношение суммарной площади отверстий в стенке каждой камеры к площади ее поперечного сечения составляет около 0,1.

2. Теплообменник по и. 1, о тл и ч а юшийся тем, что в кольцевой полости дополнительно установлены равномерно по ее периметру продольные вставки в виде цилиндрических стержней, а радиальный размер кольцевой полости между корпусом и обечайкой составляет 4 мм.

3. Теплообменник по п.1, о т л и ч а ющи и с я тем, что в полости шнека дополнительно поперечно установлены диски жесткости.

А-А (Б-Б).

Фиг.2

Состааитель Э.Захаревич

Техред М.Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор

Заказ 3835 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101