Теплообменник

 

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и горной промышленности. Сущность изобретения в том, что в теплообменнике каналы для рабочих сред снабжены турбулизаторами на наружной поверхности труб, выполненными в виде гибких металлических стержней, установленных по спирали с шагом t / D_н = 0,44 - 0,75 и отношением диаметра стержня спирали к наружному диаметру трубы d / d_н = 0,06 - 0,08. Изобретение позволяет уменьшить оседание взвеси на наружных поверхностях и интенсифицировать теплообмен. 1 ил.

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и горной промышленности.

В конвективных теплообменниках каналы для прохода горячей среды образованы наружными поверхностями чаще всего гладкостенных труб. При теплообмене, благодаря наличию пристенного ламинарного слоя, на стенках каналов - наружных теплопередающих поверхностях труб - оседают взвешенные частицы, что ухудшает теплообмен.

Известны теплообменники, в каналах которых для уменьшения оседания взвеси на наружных поверхностях труб размещены сложные поверхности - турбулизаторы [1].

Недостатком таких теплообменников является сложность изготовления.

Известны также теплообменники, содержащие очистной инструмент в виде цепей, установленных попарно в каждом ряду очищаемых труб и охватывающих их, и привод для возвратно-поступательного его движения в направлении вдоль оси труб [2].

Недостатком таких теплообменников являются низкие эффективность и степень очистки наружных поверхностей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является теплообменник, включающий каналы для рабочих сред, образованные трубами, в котором на наружной теплопередающей поверхности труб выполнены турбулизаторы в виде кольцевых канавок, образующих кольцевые диафрагмы плавной конфигурации [3].

Недостатком таких теплообменников являются сложность изготовления и возможность оседания взвеси на наружных поверхностях из-за недостаточной турбулизации потока, что приводит к ухудшению теплообмена.

Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация теплообмена путем уменьшения оседания взвеси на наружных поверхностях.

Для решения поставленной задачи в теплообменнике, включающем каналы для рабочих сред, образованные трубами с турбулизаторами, размещенными на наружной поверхности труб, турбулизаторы выполнены в виде гибких металлических стержней и установлены по спирали с шагом t, определяемым из соотношения t/D_н = 0,44-0,75, и отношением диаметра стержня спирали к наружному диаметру трубы d/d_н = 0,06-0,08, где D_н - наружный диаметр трубы по турбулизатору.

Турбулизаторы, выполненные из гибких металлических стержней и установленные по спирали с шагом t, определяемым из соотношения t/D_н = 0,44-0,75, и отношением диаметра стержня к наружному диаметру трубы d/d_н = 0,06-0,08, создают искусственную турбулизацию потока и дополнительное его завихрение по спирали, что позволяет интенсифицировать теплообмен путем уменьшения оседания взвеси на наружных поверхностях.

На чертеже изображена схема участка трубы теплообменника с турбулизатором, где t - шаг турбулизатора; d_н - наружный диаметр трубы; D_н - наружный диаметр трубы по турбулизатору; d - диаметр стержня.

Теплообменник содержит трубы 1, турбулизаторы 2, установленные по спирали на наружной поверхности труб.

Устройство работает следующим образом.

Загрязненный поток, обладающий потенциальной теплотой, поступает в межтрубное пространство и отдает свое тепло чистому потоку (хладагенту), протекающему навстречу по трубе 1. Турбулизаторы 2, выполненные из металлических стержней и размещенные по спирали на наружной поверхности труб в межтрубном пространстве, создают искусственную турбулизацию и дополнительное завихрение потока по спирали, что позволяет интенсифицировать теплообмен между потоками и свести к минимуму оседания взвеси на наружных поверхностях труб.

По экспериментальным данным и выполненным расчетам отношения t/D_н = 0,44-0,75 и d/d_н = 0,06-0,08 оптимальны для всех теплообменников, в которых теплопередающие поверхности - трубы. При изменении этих величин в большую или меньшую сторону происходит увеличение оседания взвеси на наружных поверхностях труб, что ухудшает теплообмен.

Предлагаемая конструкция теплообменника даст возможность работы длительное время без специальных мероприятий по очистке наружных поверхностей труб от взвеси. Кроме того, возможно использование тепловых насосов при утилизации низкопотенциальной теплоты из загрязненных промышленных и хозбытовых стоков, что обеспечит экономию топливно-энергетических ресурсов.

Формула изобретения

Теплообменник, включающий каналы для рабочих сред, образованные трубами с турбулизаторами, размещенными на наружной теплопередающей поверхности труб, отличающийся тем, что турбулизаторы выполнены в виде гибких металлических стержней и установлены по спирали с шагом t, определяемым из соотношения t/D_н= 0,44 - 0,75, и отношением диаметра стержня спирали к наружному диаметру трубы d/d_н = 0,06 - 0,08, где D_н - наружный диаметр трубы по турбулизатору.

РИСУНКИ

Рисунок 1