Теплообменник

 

Использование: в молочной и пищевой промышленности. Сущность изобретения: обеспечение возможности механической очистки, повышение качества сангигиенических промывок и удобство в эксплуатации обеспечивается тем, что в теплообменнике, содержащем корпус 1, патрубки 8 - 10 для ввода и вывода рабочих сред в соответствующие полости и гофрированную перегородку 4 между этими полостями, корпус 1 выполнен в виде цилиндрической обечайки с наружным винтовым пазом 2 и выемками в нем для уплотнительных прокладок 3, гофрированная перегородка 4 имеет винтовую форму, смежные боковые стороны гофр на ее торцах герметично соединены между собой и она снабжена полками, соответствующими выемками паза, при этом последний закрыт винтовой крышкой 5 с прокладками, прижатой к обечайке стяжными хомутами 6, а гофрированная перегородка 4 установлена в винтовом пазу с образованием в нем упомянутых полостей. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к молочной промышленности для обеспечения тепловых режимов при переработке, хранении, транспортировке молока и может быть использовано в пищевой промышленности для других продуктов.

Наибольшее распространение в молочной промышленности получили пластинчатые теплообменники [1] Унифицированным элементом служит пластина. Недостатком такого элемента является необходимость выполнять его для обеспечения жесткости с различной формой рифлей. Наличие рифлей приводит к некоторому увеличению теплообменной поверхности (в 1,3 раза), некоторой интенсификации теплообмена, но сопровождается опережающим ростом гидравлического сопротивления, т. е. коэффициент эффективности (отношение приращения теплоотдачи к приросту гидравлического сопротивления) получается меньше единицы [2] Наличие сложного профиля резиновых уплотнений между каждой пластиной является слабым местом, поскольку трудно выдержать идентичность размеров щелевых каналов при стягивании пакетов, нет уверенности в обеспечении герметичности между полостями пастеризованного и сырого молока, в случае интенсивного пригарообразования для механической очистки требуется его полная разработка.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству является теплообменник по [3] Известное устройство состоит из корпуса с патрубками входа и выхода, торцевых фланцев и гофрированной перегородки, герметично присоединенной к боковым стенкам корпуса и торцевым фланцам. Последняя разделяет камеру корпуса на две полости и служит теплопередающей поверхностью, площадь которой развита за счет гофр. Каждую гофру можно рассматривать как своеобразную ламель. Последняя особенность развитие поверхности за счет гофр основная идея данного устройства.

Применительно к работе с молоком устройство обладает следующими недостатками: из-за неразборности отсутствует возможность механической очистки теплоотдающей поверхности, трудно обеспечить санитарно-гигиеническую отмывку поверхности из-за образования застойных зон в результате поворотов потока молока в районе входного и выходного патрубков. Поскольку в пастеризаторах-охладителях основную долю (до 70%) теплопередающей поверхности составляет рекуперационный участок, требуется соединять в группы несколько десятков теплообменников-секций, что сопряжено с соответствующим количеством перемыкающих патрубков и увеличением гидравлического сопротивления трактов. Указанные недостатки обусловлены самой конструкцией прототипа.

Для устранения упомянутых недостатков в устройстве, состоящем из корпуса с патрубками входа и выхода, торцевых фланцев и гофрированной перегородки, герметично присоединенной к боковым стенкам корпуса и торцевым фланцам, предлагается придать новую форму известным элементам, а именно: корпус выполнен в виде цилиндрической обечайки с наружным винтовым пазом и выемками в нем для уплотнительных прокладок, гофрированная перегородка имеет винтовую форму, смежные боковые стороны гофров на ее торцах герметично соединены между собой и она снабжена полками, соответствующими выемкам паза, при этом последний паз закрыт винтовой крышкой с прокладками, прижатой к обечайке стяжными хомутами, а гофрированная перегородка установлена в винтовом пазу с образованием в нем упомянутых полостей.

Таким образом получены две герметические полости одна между крышкой и гофрированной перегородкой, вторая между пазом корпуса и гофрированной перегородкой.

Техническим результатом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом становится следующее: обеспечена возможность его разработки для механической очистки; исключены застойные зоны и тем самым обеспечена возможность качественной санитарно-гигиенической отмывки поверхностей; за счет спиралевидной формы гофрированной перегородки (теплообменная поверхность) может иметь сравнительно большую длину, что исключает введение переходных патрубков при многосекционных конструкциях, обеспечивая тем самым компактность сборки и устранение дополнительных гидравлических потерь.

Поверхность ламели можно снабдить интенсификаторами с коэффициентом эффективности больше единицы, и тем самым заметно уменьшить площадь теплопередающей поверхности.

На фиг.1 изображен теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 вид гофрированной перегородки сверху; на фиг.3 вид гофрированной перегородки с торца; на фиг.4 конструкция узла уплотнения.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с пазом 2, идущим по спирали. На краях паза имеются выемки под прокладки 3. В паз помещается гофрированная перегородка 4, которая закрывается сверху крышкой 5. Прижим крышки к корпусу и герметизация полостей осуществляется стяжными хомутами 6, прокладками 7 (может быть одна П-образная в поперечном сечении прокладка, облегающая полку с обеих сторон). На концах паза предусмотрены входной 8 и выходной 9 патрубки, а на концах крышки соответственно патрубки 10 и 11.

На фиг. 2, 3 показана конструкция гофрированной перегородки, на которой сформированы гофры (ламели) 12, полки 13, на торцах боковые стороны гофр соединены герметично, например, сварным швом 14.

Устройство работает следующим образом. Через патрубок 8 поступает холодное сырое молоко, которое двигаясь в полости между пазом и гофрированной перегородкой подогревается до необходимой температуры и выходит через патрубок 9. Горячее пастеризованное молоко после соответствующей выдержки направляется в патрубок 10 и, двигаясь противотоком в полости между крышкой и гофрированной перегородкой, через поверхность последней отдает тепло сырому молоку и охлажденным выходит на разлив через патрубок 11. Такой порядок работы имеет место в рекуперационной части теплообменника, который составляет большую часть теплообменной поверхности пастеризатора-охладителя. В собственно пастеризованной части нагревателем служит горячая вода, которую подают в патрубок 10.

При необходимости механической очистки теплопередающей поверхности снимают стягивающие хомуты 6, после чего легко снимается крышка и из паза извлекается гофрированная перегородка.

Возможность реализации предлагаемого устройства подтверждена изготовлением и испытаниями лабораторного образца.

Из качественных рассуждений достаточно очевидно, что можно ожидать существенного снижения производственных затрат при изготовлении теплообменных аппаратов за счет избавления от большого количества перемыкающих патрубков в альтернативных многосекционных аппаратах, сократить потери сырья за счет быстрого восстановления работоспособности теплообменника при интенсивном пригарообразовании, снизить вредные стоки за счет уменьшения расходования моющих средств.

Формула изобретения

1. ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус, патрубки для ввода и вывода рабочих сред в соответствующие полости и гофрированную перегородку между полостями, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цилиндрической обечайки с наружным винтовым пазом и выемками в нем для уплотнительных прокладок, гофрированная перегородка имеет винтовую форму, смежные боковые стенки гофров на ее торцах герметично соединены между собой и она снабжена полками, соответствующими выемками паза, при этом последний закрыт винтовой крышкой с прокладками, прижатой к обечайке стяжными хомутами, а гофрированная перегородка установлена в винтовом пазу с образованием в нем упомянутых полостей.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что на поверхности гофрированной перегородки выполнены рифли.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4