Спиральный теплообменник

 

Использование: на объектах агропромышленного комплекса, в частности в тепличном хозяйстве. Сущность изобретения: теплообменный аппарат состоит из установленных соосно один в другом с образованием кольцевой камеры 1 внутреннего 2 и наружного корпусор 3. В кольцевой камере 1 размещены поярусно секции цилиндрических трубчатых спиралей 4, подключенных к раздающим 5 и собирающим коллекторам 6. Смежные витки спиралей 4 распожены с зазором по отношению друг к другу, причем входные и выходные участки 9 спиралей 4 размещены между витками последних, огибая их с внутренней и наружной сторон. Цилиндрические трубчатые спирали 4 скомпонованы в объемные пакеты 7, образующиеся вложением трубчатых спиралей 4 меньшего диаметра в спирали большего диаметра . Объемные пакеты 7 расположены с зазором 8 между собой, в котором установ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Парагагадая це / свесь (21) 4836746/06 (22) 08.06.90 (46) 30.10.92. Бюл. 1Ф 40 (71) Киевский инженерно-строительный институт (72) А.Я.Ткачук, С.А.Макаров, В.А.Потапов и

С.В. Е рисов (56) Авторское свидетельство СССР

f+ 1,6/3912, кл. F 28 0 7/02, 1989. (54) СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: на объектах агропромышленного комплекса, в частности в тепличном хозяйстве. Сущность изобретения: теплообменный аппарат состоит из установленных соосно один в другом с образовани,, SU, 1772569 А1 (п) F 2& 0 7/02, F 28 С 1/02 ем кольцевой камеры 1 внутреннего 2 и наружного корпусор 3, В кольцевой камере 1 размещены поярусно секции цилиндрических трубчатых спиралей 4, подключенных к раздающим 5 и собирающим коллекторам 6.

Смежные витки спиралей 4 распожены с зазором по отношению друг к другу, причем входные и выходные участки 9 спиралей 4 размещены между витками последних, огибая их с внутренней и наружной сторон.

Цилиндрические трубчатые спирали 4 скомпонованы в обьемные пакеты 7, образующиеся вложением трубчатых спиралей 4 меньшего диаметра в спирали большего диаметра. Обьемные пакеты 7 расположены с зазором 8 между собой, в котором установлен сепаратор 10, занимающий всю площадь поперечного сечения кольцевой камеры 1. Сепаратор 10 выполнен из двух одинаковых гофрированных перфорированных элементов 11, имеющих прерывистые ребра 12 на всех верхних или нижних вершинах гофр 13 и перфорационные отверстия 14, выполненные на каждом правом или левом скате гофра 13 относительно оребренных вершин последнего, а.сепаратор 10 образуется путем наложения одного элемента 11 на другой, предварительно перевернутый на 180 a вертикальной плоскости таким образом,.что прерывистые ребра

12 обращены во внутреннюю область cenapampa 10. Скаты гофр 13 образуют продольные каналы 15, посреДством K070phlx

Осуществляется Отвод жидкой фазы к Внутреннему корпусу 2, Наличие сепаратора 10 позволяет выполнить эффективную сепарацию парогаэового потока, а также способствует повышению эффективности теплообменника за счет исключения попадания низкотемпературного конденсата на спирали нижнего объемного пакета 7, где парогазовый поток имеет больший температурный потенциал, чем потенциал стекающего конденсата, 4 ил.

Изобретение .относится к области теплоэнергетики, в частности к массотеплообменным аппаратам для проведения процессов конденсации в системах, содержащих газы.

Известен спиральный теплообменник, содержащий вертикальный корпус с кольцевой камерой, в котОрой размещены поярусно секции цилиндрических трубчатых спиралей, подключенных к раздающим и соби рающим коллекторам, у которого коллекторы спиралей каждой секции расположены в нижней части корпуса, а смежные витки спиралей — c зазором по отношению друг к другу, причем входные и выходные участки спиралей размещены между витками последних, огибая их с внутренней и наружной сто.рон.

Недостатком известного спирального теплообменника является отсутствие элементов, позволяющих осуществлять сепарацию контактирующих фзэ и исключающих попадание конденсата с верхних витков спиралей на нижние витки. Укаэанные факторы приводят к необходимости организации сепарации. т,к, в процессе работы устройства конденсат с верхней части геплообменной поверхности с низким температурным потенциалом будет попадать на нижнюю часть теплообменной поверхно сти, вследствие чего будет повышаться гидравлическое сопротивление устройства, т.к. направление движения конденсата противоположно направлению движения .парогазового потока, а также будет снижаться тепловая эффективность устройства за счет того, что патенцивл пэрогзэового потока будет расходовал ься помимо полезного нагрева теплонеситвл, движущегося внутои трубок, чв клг v стекающего вниз конден5

40 сэта с более низким температурным потенциалом.

Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена путем обеспечения сепарации и удаления конденсата.

Поставленная цель достигается тем, что спиральный теплообменйик, содержащий вертикальный корпус с кольцевой камерой, в которой размещены поярусно секции цилиндрических трубчатых спиралей, подключенных к раздающим и собирающим коллекторам. причем коллекторы спиралей каждой секции расположены в нижней части корпуса, а смежные витки спиралей — с зазором по отношению друг к другу, причем входные и выходные участки спиралей размещены между витками последних, огибая их с внутренней и наружной сторон, согласно изобретению дополнительно содержит по крайней мере один оператор, секции трубчатых спиралей объединены в группы, расположенные между собой с зазорами, в каждом из которых установлен указанный сепаратор, выполненный из двух идентичных гофрированных элементов, повернутых один относительно другого на 180 относительно оси, перпендикулярной элементам, выполненным каждый с прерывистыми ребрами, размещенными на вершинах гофр. при этом ребра расположены в полости сепаратора.

Нз фиг. 1 изображен теплообменный аппарат, поперечный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — конструкция сепарирующего элемента (направление сборки сепаратора); нз фиг. 4 — движение парогазовой смеси через сепарирующий элемент, Спиральный теплообменник состоит из установленных соосно один в другом с об1772569

55 разованием кольцевой камеры 1 внутреннего 2 и наружного корпусов 3. В кольцевой камере 1 размещены поярусно секции цилиндрических трубчатых спиралей 4. Секции спиралей 4 подключены к раздающим 5 и собирающим 6 коллекторам. Смежные витки спиралей 4 расположены с зазором по отношению друг к другу, причем входные и выходные участки 9 спиралей 4 размещены между витками последних, огибая их с внутренней и наружной сторон. Секции спиралей 4 скомпонованы в объемные пакеты 7 с образованием зазора 8, в котором установлен сепарирующий элемент 10, занимающий всю площадь поперечного сечения кольцевой камеры 1, Сепарирующий элемент 10 выполнен из двух идентичных гофрированных элементов 11, повернутых один относительно другого на 180 относительно оси, перпендикулярной элементам 11, выполненным каждый с прерывистыми ребрами 12, размещенными на вершинах гофр 13 через одну, и окнами 14 на одной и той же грани гофр 13, при этом ребра 12 расположены в полости сепаратора 10.

Спиральный теплообменник работает следующим образом.

Нагреваемая среда — насыщенная или ненасыщенная парогазовая смесь — поступает при равномерной скорости снизу, т.е. с нижерасположенной части теплообменного аппарата, омывает теплообменную поверхность нижнего объемного пакета 7.

Теплоноситель — вода — подается посредством коллектора 6, протекает внутри всех теплообменных трубок спиралей 4 и отводится через коллектор 5. Парогазовая смесь, нагревая теплоноситель, частично охлаждается и конденсируется с образованием капельной жидкости. Каплесодержащий поток после нижнего объемного пакета

7 поступает в зазор 8, проходя далее через сепарирующий элемент 10. Проходя через сепаратор 10, каплесодержащий поток движется по крутоиэогнутой траектории, во внутреннем объеме его капли за счет инерционных сил осаждаются на внутренних поверхностях сепаратора 10 и посредством продольных каналов, образованных гофрами 13, отводятся через внутренний корпус 2 эа пределы устройства. На выходе из сепаратора 10, в связи с резким увеличением сечения для прохода парогазовой смеси по сравнению с площадью отверстий 14, происходит внезапное снижение скоросги парогазового потока, за счет чего происходит дополнительное осаждение жидкой составляющей на верхней внешней поверхности сепарирующего элемента 11.

Отсепарированный парогазовый поток далее проходит через верхний объемный пакет 7, подвергается охлаждению с возможным образованием конденсата и удаляется иэ устройства в верхней части его. Учитывая значительное уменьшение скорости движения парогаэового потока в зоне расположения верхнего объемного пакета 7, вызванное уменьшением объема парогазовой среды вследствие конденсации водяных паров, образовавшийся конденсат стекает вниз и попадает на верхнюю внешнюю поверхность сепарирующего элемента 10, где накапливается и по продольным каналам отводится к внутреннему корпусу 2 для удаления его за пределы устройства.

Таким образом, наличие сепарирующеm элемента 10, выполненного из двух идентичных гофрированных элементов 11, повернутых один относительно другого на

180 относительно оси, перпендикулярной элементам 11, выполненным каждый с прерывистыми ребрами 12, размещенными на вершинах гофр 13 через одну. и окнами 14 на одной и той же грани гофр 13, при этом ребра 12 расположены в полости сепаратора 10, позволяет получить сепарирующий элемент со смещенными входными и выходными отверстиями для прохода парогаэового потока. Это позволяет организовать траекторию движения всего потока по криволинейной траектории и обеспечивает эффективную сепарацию его npu технологически простой конструкции сепарирующего элемента 1О. Выполнение отверстий 14 для прохода сепарируемой среды на скатах гофр 13, расположенных под некоторым углом к плоскости поперечного сечения аппарата. позволяет выполнить их со значительной площадью, что снижает гидравлическое сопротивление сепаратора 10, Кроме того, конструкция сепарирующего элемента в виде гофрированных пластин 11, занимающих всю площадь поперечного сечения кольцевой камеры 1, позволяет предотвратить поступление конденсата с низкимтемпературным потенциалом со спиралей 4 верхнего объемного пакета 7 путем отвода конденсата к внутреннему корпусу 2 посредством продольных каналов, образованных рядом расположенными нисходящими скатами гофр 13, в результате чего достигается высокая степень сепарации движущегося каплесодержащего потока, а также повышается эффективность теплообмена за счет исключения попадания низкотемперагурного конденсата на спирали нижнего объемного пакета 7, где парогазовый поток i".;ãåò боль1772569 ший температурный потенциал, чем потенциал стекающего конденсата, Формула изобретения

Спиральный теплообменник, содержащий вертикальный корпус с кольцевой камерой, в которой размещены поярусно секции цилиндрических трубчатых спиралей, подключенных к раздающим и собирающим коллекторам, причем коллекторы спиралей каждой секции расположены.в нижней части корпуса, а смежные витки спиралей — с зазором по отношению друг к другу, а входные и выходные участки спиралей размещены между витками последних, огибая их с внутренней и наружной сторон, о т л и ч а ющ и и с $I тем, .что, с целью повышения эффективности теплообмвна путем обеспечения сепарации и удаления конденсата, он дополнительно содержит по крайней мере один сепаратор, секции трубчатых спиралей

5 объединены в группы, расположенные между собой с зазорами, в каждом из которых установлен указанный сепаратор, выполненный из двух идентичных гофрированных элементов, повернутых одий относительно

10 другого на 180О относительно оси, перпендикулярной элементам, выполненным каждый с прерывистыми ребрами, размещенными на вершинах гофр через одну, и окнами на одной и той же грани гофр, 15 при этом ребра расположены в полости сепаратора, 1772569

1772569

ФИГ. 4

Составитель С.Ерисов

Техред М.Моргентал

Корректор H.Ñëîáîäÿìèê

Редактор

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

Заказ 3835 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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