Вертикальный теплообменник

 

Использование: для снижения материалоемкости аппаратов для чагрева или охлаждения агрессивных и особо чистых сред в области химического машиностроения. Сущность изобретения: в кожухе 1 теплообменника установлена свернутая в спираль теплообменная поверхность. Она выполнена в виде расположенных параллельно друг другу полимерных трубок. Последние сообщены с подводящими и отводящими патрубками . На теплообменной поверхности синусоидально вдоль ее продольной оси размещена по крайней мере одна дополнительная трубка. Между ее витками перпендикулярно к ее оси установлены трубчатые фиксаторы 12. Кроме того, наружная и внутренняя кромки поверхности могут быть снабжены вертикальными распределительными планками 9 и 10. Сквозь планки пропущены подводящие и отводящие патрубки полимерных трубок. 1 з.п. ф-лы,5 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1 (21) 4908296/06 (22) 14,11.90 (46) 30,11.92. Бюл. № 44 (71) Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения (72) Н.Х.Даниленко и Л, В.Ткаченка (56) Авторское свидетельства СССР

¹ 573913, кл, Н 05 В 3/26, 1975.

Патент США

¹ 4538679, кл, F 28 D 7/00., опублик. 1984. (54) ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование; для снижения материалоемкости аппаратов для чагрева или охлаждения агрессивных и особо чистых сред в области химического машиностроения.

Сущность изобретения: в кожухе 1 теплооб„„. Ж „„1778483 А1 (я)5 F 28 D 7/00; F 28 F 21/06;

F 28 D 9/04 менника установлена свернутая в спираль теплообменная поверхность. Она выполнена в виде расположенных параллельно друг другу полимерных трубок. Последние сообщены с подводящими и отводящими патрубками. На теплообменной поверхности синусоидально вдоль ее продольной оси размещена по крайней мере одна дополнительная трубка. Между ее витками перпендикулярно к ее оси установлены трубчатые фиксаторы 12. Кроме того, наружная и внутренняя кромки поверхности могут быть снабжены вертикальными распределительными планками 9 и 10. Сквозь планки пропущены подводящие и отводящие патрубки полимерных трубок. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. t табл.

1778483

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к аппаратам для нагрева или охлаждения агрессивных и особо чистых сред.

Известен теплообменный аппарат для особо чистой среды — деионизованной воды, состоящий из кварцевых трехшаровых колб, внутри которых протекает деионизованная вода. Нагрев осуществляется при помощи токопроводящей пленки, нанесенной на наружные поверхности кварцевых колб, Существенным недостатком теплообменника является образование в процессе нагрева кварцевых стенок кремниевой кислоты, которая загрязняет деионизованную воду, Следовательно, при использовании такого нагревателя получается невысокое качество особо чистых сред.

Известен также теплообменник для нагрева или охлаждения химических жидкостей. Теплообменник содержит камеру, в которой расположены U-образные опорные пластины. В пластинах имеются сквозные отверстия,через которые пропущены расположенные параллельно трубки из фторопо, лим еров, образующие спи ральные проточные каналы.

U-образные пластины закреплены внутри камеры посредством верхней и нижней опорных рам. При использовании данного аппарата для обработки особо чистых сред сохраняется высокая степень чистоты продукта, так как особо чистая среда соприкасается с инертным материалом фторополимером, Однако эта конструкция обладает существенным недостатком: болЬшая материалоемкость конструкции, обусловленная наличием массивных U-образных пластин, и двух опорных рам, выполняющих только одну функцию — несущих элементов; большой расход фторополимеров на пластины и рамы также удорожает известную конструкцию.

Цель изобретения — снижение материалоем кости.

Сущность изобретения заключается в том, что конструкция вертикального теплообменника, включающего кожух с раздающим и собирающим коллекторами и размещенный в кожухе теплообменный элемент, выполненный из полимерных трубок с подводными и отводными концами, подключенными к раздающему и собирающему коллектору соответственно, причем трубки расположены параллельно друг другу с образованием спиральных проточных каналов характеризуются следующими отличными от прототипа признаками: теплообменный элемент выполнен в виде однорядного полотна, в которое вдоль его продольной оси вплетена по крайней мере одна синусоидально расположенная теплообменная трубка; между витками спирали теплообменного элемента перпендикулярно к оси полотна установлены трубчатые фиксаторы; концы теплообменных трубок проходят. через две вертикальные распределительные планки.

Выполнение теплообменного элемента в виде полотна, в которое вплетаются синусоидально расположенные теплообменные трубки из жестких материалов, например, 10 металла, нецелесообразно, так как металлические трубки обладают собственной жестко15 стью. Изготовление теплообменного элемента для особо чистых веществ из металла не может быть вообще осуществлено

20 по требованиям к чистоте продукта.

Проведенный анализ известных конструкций теплообменных аппаратов из полимерных материалов показал, что конструкции аналогичные и эквивалентные заявляемой, на которых можно было бы достичь цель изобретения, указанную в заяв25 ке, отсутствуют.

Положительный эффект от осуществленйя изобретения достигается.за счет конструктивных особенностей предлагаемого аппарата.

Выполнение теплообменного элемента в виде однорядного полотна, в которое вдоль его продольной оси вплетена по край35 ней мере одна синусоидально расположенная теплообменная трубка позволяет осуществить устойчивую конструкцию без специальных материалоемких рам и опор, в которой практически все элементы выполняют теплопередающую функцию; однорядное полотно имеет гибкость достаточную

40 для образования спирали, поперечное сечение вертикальных каналов которой может быть легко изменено в зависимости от расхода потока в межтрубном пространстве (спирально изогнутое полотно играет: роль

45 турбулизирующих перегородок в межтрублярно к оси полотна легкие трубчатые фиксаторы (из того же материала, что и теплообменные трубки) обеспечивают гарантированный зазор между витками спирали, определяемый, как указано выше, величиной тепловой нагрузки и внутренним

55 диаметром кожуха.

На фиг.1 показан предлагаемый àïïàрат, общий вид; на фиг.2 — часть свернутого по спирали однорядного полотна; на фиг.3 ном пространстве) и внутреннего диаметра кожуха аппарата.

50 При этом установленные перпендику1778483 — часть однорядного полотна в развороте; на фиг.4 — вертикальный разрез аппарата; на фиг.5 — сечение А-А на фиг.4, На фиг.1 теплообменные трубки на однорядном полотне условно не показаны, на 5 фиг.4 условно не.показана синусоидальная теплообменная трубка и подводные и отводные концы теплообменных трубок.

Теплообменник состоит иэ кожуха 1 с раздающим 3 и собирающим 4 коллектора- t0 ми теплообменного элемента 2, содержащего однорядное полотно 5, образованное теплообменными параллельно размещенными полимерными теплообменными трубками 6, подводные 7 и отводные 8 концы 15 которых, пропущены через отверстия в распределительных планках 9 и 10 и подключе. ны к коллекторам 3 и 4. Перпендикулярно к вертикальной оси. полотна 5 установлены трубчатые фиксаторы 12, полотно 5укрепле- 20 но синусоидально расположенной теплообменнойтрубкой 13. Между витками спирали

11 содержатся вертикальные проточные каналы 14.

Теплообменник работает следующим 25 образом. Кожух 1 заполняют теплоносителем (например, греющим). В трубное про- странство подается агрессивная или особо чистая среда, например, деионизованная вода.- Происходит процесс теплообмена. 30

При этом сохраняется устойчивое положение теплообменника, за счет синусоидальной теплообменной трубки 13, которая одновременно увеличивает поверхность теплообмена. Трубчатые фиксаторы 12 с 35 длиной, соответствующей необходимому поперечному сечению вертикальных каналов

14 между витками спирали 11,поддерживают гарантированную величину зазора между витками спирали 11. Вертикальные 40 распределительные планки 9 и 10 поддерживают необходимую ширину однорядного полотна 5, зависящую от высоты кожуха 1.

Особо чистая среда выходит иэ трубного пространства без примесей, снижающих ее 45 качество, так как соприкасается с инертной полимерной теплообменной поверхностью. (например из фторопласта).

В качестве объекта для сравнения принят теплообменник, совпадающий по конструкции с прототипом.

Результаты сравнения приведены в таблице.

Из приведенной таблицы видно, что заявляемый аппарат обладает меньшей материалоемкостью и лучшей технологичностью.

Предполагаемый экономический эффект от.внедрения заявляемого аппарата предполагаемой конструкции составляет .1,0 тыс..руб. в год на один аппарат; 0,8 тыс.руб. за счет снижения материалоемкости и 0,2 тыс.руб. эа счет снижения трудоемкости.

Предлагаемый объем выпуска аппаратов по изобретению составляет 500 штук в год с суммарным годовым эффектом 500 тыс.руб.

Формула изобретения

1. Вертикальный теплообменник, содержащий кожух с раздающим и.собирающим коллекторами и установленную в нем свернутую в спираль теплообменную поверхность, выполненную в виде расположенных параллельно одна другой полимерных трубок с подводящими и отводящими патрубками, подключенными соответственно к раздающим и собирающим коллекторам, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения материалоемкости, теплообменная поверхность снабжена по крайней мере одной дополнительной полимерной трубкой, синусоидально размещенной вдоль продольной оси поверхности, а между витками последней перпендикулярно к ее оси установлены трубчатые фиксаторы.

2. Теплообменник по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что наружная и внутренняя кромки теплообменной поверхности снабжены вертикальными распределительными планками, сквозь которые пропущены подводящие и отводящие патрубки полимерных трубок.

1778483

Составитель Л.Ткаченко

Техред М.Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор

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

Заказ 4180 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

ССР

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