Теплообменник

Изобретение предназначено для применения в теплотехнике, а именно в теплообменных аппаратах с рекуперативной передачей тепла в различных отраслях промышленности. Теплообменник содержит корпус с патрубками подвода и отвода рабочих сред и каналы для теплоносителей, образованные ребрами, примыкающими к оболочке корпуса, причем корпус выполнен в виде цилиндрической оболочки, в который заключена теплообменная поверхность, выполненная двухзаходной с образованием двух винтовых каналов одинакового сечения, разделенных стенкой, являющейся ребром теплообменной поверхности, подвод и отвод теплоносителей осуществляется посредством коллекторов, в которых установлены перегородки для разделения потока теплоносителей, кроме того, шероховатость теплообменной поверхности позволяет применять вязкие теплоносители, а при подводе теплоносителей в винтовые каналы не требуется разделения теплоносителей. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность и интенсификацию теплообмена. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике, к теплообменным аппаратам с рекуперативной передачей тепла, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен пакет пластинчатого теплообменника, содержащий перфорированные пластины, чередующиеся проставками и образующие два канала для рабочих сред [1].

Течение рабочих сред в каналах осуществляется в вертикальном и горизонтальном направлениях через стенки пластин, потоки рабочих сред движутся по кривым линиям, что интенсифицирует теплообмен. Известная конструкция металлоемка и сложна в изготовлении.

Известен теплообменник типа труба в трубе с многозаходными винтовыми ребрами на наружной поверхности внутренней трубы, образующими в межтрубном пространстве винтовые каналы и внешней оболочкой (кожухом), образующей пространство подвода и отвода охлаждающей и охлаждаемой сред. При этом винтовые каналы разделены перегородками на отдельные полости [2], расположенными соосно с трубами.

Данная конструкция является металлоемкой и требует специальной оснастки и сложных расчетов, что делает ее достаточно сложной в изготовлении.

Наиболее близким к заявляемому является теплообменник типа труба в трубе, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода рабочих сред и каналами для теплоносителей, образованными кольцевыми зазорами между концентрично расположенными четырьмя цилиндрическими оболочками, в которых размещены ребра, примыкающие к поверхностям оболочек, причем на входе в промежуточный из них выполнены кольцевыми, соединенными последовательно между собой с помощью прорезей и перегородок, а ребра, расположенные в промежуточном канале, выполнены только на входе и выходе межтрубного пространства, причем на выходе они расположены параллельно оси теплообменника и образуют прямолинейные каналы [3].

Недостаток известного состоит в металлоемкости и сложности конструкции.

Задача предлагаемого изобретения состоит в создании простого, не требующего точных расчетов при изготовлении неметаллоемкого компактного теплообменника, обеспечивающего высокую степень теплообмена и большую площадь контакта теплообменной поверхности.

Техническим результатом достигаемым изобретением является повышение эксплутационной надежности и интенсификации теплообмена.

Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода рабочих сред и каналы для теплоносителей, образованные ребрами, примыкающие к оболочке корпуса, согласно изобретению, корпус выполнен в виде цилиндрической оболочки, в который заключена теплообменная поверхность в виде двухзаходного винтового шнека, образующая два винтовых канала, одинакового сечения, разделенных стенкой, являющейся ребром шнека, подвод и отвод теплоносителей осуществляется посредством коллекторов, в которых установлены перегородки для разделения потока теплоносителей. Кроме того, теплообменная поверхность образована двухзаходной винтовой прокаткой, обеспечивающей поверхность с низкой шероховатостью для снижения гидравлического сопротивления и позволяющей применять вязкие теплоносители, два винтовых канала не требуют разделения при подводе теплоносителей на "чистый" и " грязный".

Теплообменник может быть применен для теплообмена двух сред (теплоносителей) в жидкой или газовой фазе (различное сочетание) для процессов нагрева, охлаждения или конденсации.

Материалом для изготовления теплообменной поверхности может служить алюминий, медь, латунь и другие материалы.

Материал корпуса и коллекторов различен и выбирается в зависимости от параметров и свойств применяемых теплоносителей. Для изготовления теплообменной поверхности используются станы холодной прокатки типа ХПРТ.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где представлен общий вид теплообменника в разрезе.

Теплообменник состоит из корпуса 1, в который заключена теплообменная поверхность, выполненная в виде двухзаходного винтового шнека, образующая два винтовых канала 2, разделенных стенкой 3, коллекторов 8 и патрубков 4, 5, 6, 7. Для разделения потоков теплоносителей в коллекторах имеются перегородки 9.

Теплообменник работает следующим образом.

Схема движения теплоносителей - противоток или прямоток.

Рабочее положение (горизонтальное, вертикальное, наклонное) зависит от вида применяемых теплоносителей и условий теплообмена.

Греющий (охлаждающий) теплоноситель подводится в теплообменник через входной патрубок 4 коллектора 8. Нагреваемый (охлаждаемый) теплоноситель подводится через входной патрубок 7 в противоположном коллекторе 8 теплообменника в случае притивотока или входной патрубок 6 того же коллектора 8, что и греющий теплоноситель в случае прямотока. Отвод теплоносителей через выходные патрубки 5 и 6 коллекторов 8 в случае противотока или 5 и 7 - в случае прямотока. При движении теплоносителя по винтовым каналам 2 происходит турбулизация потока, интенсифицирующая теплообмен.

Источники информации

1. А.с. 1323843, F 28 D 9/00, F 28 F 3/00. Пакет пластинчатого теплообменника.

2. А.с. 1062496, F 28 D 7/10. Теплообменник типа "труба в трубе".

3. Патент 288873, F 28 D 7/10. Теплообменник типа труба в трубе.

Теплообменник, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода рабочих сред и каналы для теплоносителей, образованные ребрами, примыкающими к оболочке корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цилиндрической оболочки, в который заключена теплообменная поверхность, выполненная двухзаходной с образованием двух винтовых каналов одинакового сечения, разделенных стенкой, являющейся ребром теплообменной поверхности, подвод и отвод теплоносителей осуществляется посредством коллекторов, в которых установлены перегородки для разделения потока теплоносителей, кроме того, шероховатость теплообменной поверхности позволяет применять вязкие теплоносители, а при подводе теплоносителей в винтовые каналы не требуется разделения теплоносителей.