Контактный теплообменник
Изобретение может быть использовано для подогрева воды в тепловых сетях и оросительных установках. Цель изобретения - интенсификация процесса теплообмена при снижении удельных энергетических затрат. Контактный теплообменник содержит газовые патрубки 4 и 5. Причем во втором по ходу жидкости газовом патрубке 5 установлено горелочное устройство 6. Кавитационные участки (кавитаторы) газовых патрубков 4 и 5 образованы двумя пластинами 7 и 8. Причем пластины 7 первого участка выполнены из упругого материала, что позволяет им деформироваться под воздействием набегающего потока и поддерживать постоянные гидродинамические параметры перед кавитатором и способствует получению устойчивой границы каверны. Пластины 8 установлены с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на заданный угол, что позволяет регулировать размеры каверны, а также скорость обтекания кавитатора жидкостью. Таким образом, изменяя размеры каверны и длину факела, можно получить требуемые температурные режимы работы теплообменника. Профили сопла 9 Лаваля и сверхзвукового диффузора 10 способствуют образованию скачков уплотнения, а следовательно, выделению тепла. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51) 5 F 24 Н 1/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4620804/24-06 (22) 19. 12.88 (46) 07.1290, Бюл. № 45 (75) С.В. Волейник, А.С. Мачинский и A.В. Волейник (53) 627.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1268926, кл. F 24 К 1/10, 1983. (54) КОНТАКТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК (57) Изобретение может быть использовано для подогрева воды в тепловых сетях и оросительных установках. Цель изобретения— интенсификация процесса теплообмена при снижении удельных энергетических затрат.
Контактный теплообменник содержит газовые патрубки 4 и 5. Причем во втором по ходу жидкости газовом патрубке 5 установлено горелочное устройство 6. Кавитационные участки (кавитаторы) газовых патруб„„SU„„, 1612185 д 1
2 ков 4 и 5 образованы двумя пластинами
7 и 8. Причем пластины? первого участка выполнены из упругого материала, что позволяет им деформироваться под воздействием набегающего потока и поддерживать постоянные гидродинамические параметры перед кавитатором и способствует получению устойчивой гра ницы каверны. Пластины 8 установлены с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на заданный угол, что позволяет регулировать размеры каверны, а также скорость обтекания кавитатора жидкостью. Таким образом, изменяя размеры каверны и длину факела, можно получить требуемые температурные режимы работы теплообменника. Профили сопла 9 Лаваля, и сверхзвукового диффузора 10 способствует образованию скачков уплотнения, а следовательно, выделению тепла. 1 з.п. ф-лы, ил.
1612185
1Q
w0
Формула изобретения
Изобретение относится к теплоэнергетическому оборудованию и может быть использовано для подогрева воды в тепловых сетях и оросительных установках.
Цель изобретения — интенсификация процесса теплообмена при снижении удельных энергетических затрат.
На чертеже изображен контактный теплообменник, продольный разрез.
Контактный теплообменник содержит во внутренней полости корпуса 1 с входным конфузорным 2 и выходным 3 участками соосно размещенные газовые патрубки 4, 5, последовательно расположенные вдоль оси ( корпуса 1, причем во втором по ходу жидкости газовом патрубке 5 установлено горелочное устройство 6. Кавитационные участки газовых патрубков 4, 5, образованы двумя пластинами 7, 8, выполняющими функцию кавитаторов. Причем пластина 7 первого кавитационного участка выполнена из упругого материала, а пластина 8 второго участка установлена с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на заданный угол. Выходной участок 3 корпуса 1 выполнен в виде последовательно расположенных сопла 9 Лаваля и сверхзвукового диффузора 10.
Контактный теплообменник работает следующим образом.
Нагреваемую жидкость, например воду, с температурой 15 — 20 С под давлением
2000 — 2500 к П а через входной кон фузо рный участок 2, создающий необходимую скорость (10 — 15 м/с) и падение статического давления, подают во внутреннюю полость горизонтального корпуса 1. При обтекании кавитационных участков патрубков 4, 5 образуются присоединенные кавитационные полости (кавернь. ), давление в которых соответствует давлению насыщенных паров нагреваемой жидкости.
Взаимное расположение пластин 7, 8 обусловлено замыканием каверны за первой flo потоку пластиной 7 щелевом канале патрубка 5. Пластины 7 кавитатора упруго деформируются под воздействием энергии набегающего потока, что позволяет поддерживать постоянные гидродинамические параметры перед пластиной 8 и способствует получению устойчивой границы каверны
После образования каверны за пластинами 8 газовоздушная смесь попадает в горелочное устройство 6, где воспламеняется. При этом в каверне образуется факел, длина которого может регулироваться за счет изменения расхода горючей смеси, подаваемой в горелочное устройство 6.
В результате непосредственного контакта подогреваемой жидкости, обтекающей пластины 8, с факелом и продуктами сгорания газовоздушной смеси на границе каверны происходит интенсивный теплообмен.
Высокие скорости обтекания пластины 8 жидкостьк> (!О- 25 м!с) cffocoGcTBvfoT ffocтоянному обновлению поверхности контакта фаз. Возможность изменения величины угла между пластинами 8 и 7 (изменение степени стеснения потока) позволяет регулировать размеры (длину и мидель) каверны, а также скорость обтекания пластин 8 жидкостью. Таким образом, изменяя размеры каверны и длину факела, можно получить требуемые температурные режимы работы теплообменника.
Часть образованных в процессе горения факела газов поступает через сцелевой канал патрубка 5 в кавитационную полость за пластинами 7, отдавая тепло жидкости.
При этом теплообмен происходит также за счет непосредственного контакта греющего теплоносителя с нагреваемой средой на границе каверны. Охлажденный теплоноситель (газ) отводится из корпуса посредством газового патрубка 4.
В результате нестационарности хвостовой части кавитационной полости за пластинами 8 часть продуктов сгорания и пара в виде газонаполненных пузырьков уносится потоком жидкости. При прохождении зон скачков уплотнения и ударных волн, возникаюгцих в сопле 9 Лаваля и сверхзвуковом диффузоре 10, высокотемпературный газ, содержащийся в пузырьках, конденсируется с выделением тепла. Нагретая жидкость поступает потребителю.
Наиболее эффективные режимы контактного нагрева в предлагаемом теплообменнике достигаются в условиях развитого кавитационного течения, характеризующегося стационарной границей раздела фаз (поверхности каверны).
Таким образом, предлагаемая конструкция контактного теплообменника позволяет повысить интенсивность процесса теплообмена как за счет тепла, излучаемого высокотемпературным факелом, так и в результате более полного использования тепла продуктов сгорания. Профили сопла 9 Лаваля и сверхзвукового диффузора 10 способствуют образованию прямых и косых скачков уплотнения с минимальными энергетическими затратами. Применение режимов кавитации в сочетании с указанными новыми и уже известными конструктивными решениями элементов теплообменника позволяет реализовать необходимые режи мы контактного нагрева, а также сушественно повысить коэффициент использования тепла греющего газообразного теплоносителя без увеличения удельных энергозатрат.! . Контактный теплообменник, содержагций во внутренней полости корпуса с входным конфузорным и выходным участками
1612185
Соста в и тел ь В. Курба то ва
Редактор В. Данко Техред А. Кравчук Корректор C. 1Иевкун
Заказ 3825 Тираж 562 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прп 1 VHT СССР
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4 5
Производственно-издательский комбинат «Патент», г Ужгород, х, 1:i,; 3ttíç, 10! соосно размешенные газовые патрубки с кавитационными участками, последовательно расположенными вдоль оси корпуса, причем во втором по ходу жидкости газовом патрубке установлено горелочное устройство, отличаюи цй ся тем, что, с целью интенсификации процесса теплообмена при снижении удельных энергетических затрат, каждый из кавитационных участков патрубков образован двумя пластинами, причем пластины первого участка выполнены из упругого материала, а пластины второго участка установлены с возможностью поворота вокруг
5 горизонтальной оси на заданный угол.
2. Теплообменник по п. 1, стличаюи<ийс,т тем, что выходной участок корпуса выполнен в виде последовательно расположенных сопла Лаваля и сверхзвукового диффузора.
