Секционный нагреватель
Изобретение предназначено для нагрева текучей среды и может быть применено в различном технологическом оборудовании. Секционный нагреватель содержит ряд соединяемых между собой с помощью прокладок секций, состоящих из двух коллекторов, связанных между собой трубками. Коллекторы каждой секции с двух концов снабжены фланцами и скреплены между собой поперечинами, трубки имеют U-образную форму и жестко связаны между собой пластинами, а между фланцами коллекторов соседних секций и прилегающими к ним прокладками установлены кольцевые шайбы и заглушки, выполненные одинаковой с шайбами толщины. Шайбы и заглушки размещены в шахматном порядке через четное количество коллекторов. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента теплопередачи нагревателя, улучшение ремонтообслуживания и расширение его технологических возможностей. 1 з.п.ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к нагревательным устройствам для текучей среды, в частности к нагревателям, применяемым для нагрева склонных к образованию накипи растворов в различном технологическом оборудовании.
Известен теплообменник с фиксированными трубными досками (см. «Справочник по теплообменникам» перев. с англ. под ред. О.Г.Мартыненко и др., рис.1, М., Энергоатомиздат, 1987 г, стр.274), содержащий кожух с приваренными к нему трубными досками с пучком труб и патрубками для подвода теплоносителя, головку с патрубками для подвода и отвода нагреваемой среды, закрепленную к одной из трубных досок, и головку, закрепленную к другой трубной доске. В этом теплообменнике загрязняющие поверхность и склонные к образованию накипи жидкости направляются через трубы, а теплоноситель поступает в межтрубное пространство.
Недостатком теплообменника является его громоздкость, необходимость применения насосного устройства для прокачки нагреваемой жидкости через теплообменник, а также насосного устройства с емкостью, трубопроводами и арматурой для химической очистки внутренних поверхностей труб теплообменника от загрязнений и накипи, что приводит к увеличению материальных затрат и в условиях действующего непрерывного производства неудобно. Механическая очистка также сопряжена со значительными трудностями и трудоемка.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является «Секционный радиатор» по патенту РФ №2172901, МКИ F24H 3/06, 2001 г., который содержит герметично скрепленные между собой секции, каждая из которых представляет собой корпус, выполненный методом литья под давлением из алюминиевого сплава и включающий вертикальный и горизонтальные каналы. В вертикальном и горизонтальных каналах каждой секции размещены стальные трубы, герметично сваренные между собой для образования каналов для теплоносителя, при этом стальная труба, размещенная в вертикальном канале, выполнена с S-образным изгибом, а секции скреплены между собой посредством ниппелей и установленных на них прокладок, при этом стыковочные поверхности двух секций снабжены соответственно одна - кольцевым выступом, а другая - кольцевой впадиной.
Недостатком известного секционного радиатора является относительная сложность конструкции секций, выполняемых методом литья под давлением. Существенным недостатком является и то, что все секции соединены между собой параллельно, т.е. теплоноситель проходит одновременно по всем вертикальным трубкам всех секций, при этом коэффициент теплопередачи от теплоносителя к нагреваемой среде существенно ниже чем при прохождении теплоносителя последовательно через вертикальные трубы каждой секции. Кроме того, радиатор предназначен в основном для нагрева воздуха помещений и не приспособлен для нагрева растворов, имеющих загрязнения или склонных к образованию накипи.
Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение коэффициента теплопередачи нагревателя, улучшение ремонтообслуживания и расширение его технологических возможностей.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в секционном нагревателе, содержащем ряд соединяемых между собой с помощью прокладок секций, состоящих из двух коллекторов, связанных между собой трубками, коллекторы каждой секции с двух концов снабжены фланцами и скреплены между собой поперечинами, трубки имеют U-образную форму и жестко связаны между собой пластинами, а между фланцами коллекторов соседних секций и прилегающими к ним прокладками установлены кольцевые шайбы и заглушки, выполненные одинаковой с шайбами толщины, причем и шайбы и заглушки размещены в шахматном порядке через четное количество коллекторов. Кроме того, секционный нагреватель может быть выполнен из нескольких рядов соединяемых между собой секций, установленных под углом друг к другу, при этом между рядами секций установлены фланцевые колена, соединяющие коллекторы крайних в ряду секций.
На фиг.1 представлен описываемый секционный нагреватель, общий вид; на фиг.2 - секционный нагреватель, вид в плане; на фиг.3 - поперечный разрез секции нагревателя; на фиг.4 - продольный разрез секции нагревателя; на фиг.5 - фланцевое соединение коллекторов секций друг с другом с установленными между ними заглушкой и прокладками; на фиг.6 - фланцевое соединение коллекторов секций друг с другом с установленными между ними кольцевой шайбой и прокладками; на фиг.7 - фланцевое соединение коллекторов секций друг с другом или фланцевым коленом с установленной между ними прокладкой; на фиг.8 - фланцевое соединение коллектора секции с глухим фланцем и установленной между ними прокладкой; на фиг.9 - нагреватель с установленными заглушками через четыре коллектора, вид в плане; на фиг.10 - нагреватель из нескольких рядов секций, вид в плане.
Секционный нагреватель содержит ряд секций 1, соединяемых между собой с помощью прокладок 2. Каждая секция 1 имеет два коллектора 3 и 4, нагнетательный и обратный соответственно, связанные между собой U-образными трубками 5, коллекторы 3 и 4 с двух концов снабжены фланцами 6 и скреплены между собой поперечинами 7, трубки 5 жестко связаны между собой пластинами 8.
Между фланцами нагнетательных 3 и обратных 4 коллекторов с помощью двух прокладок 2 установлены заглушки 9, а между фланцами обратных 4 и нагнетательных 3 коллекторов аналогично установлены кольцевые шайбы 10, причем заглушки 9 и кольцевые шайбы 10 выполнены одинаковой толщины, а заглушки расположены между секциями 1 в шахматном порядке через четное количество коллекторов 3 и 4. В начале нагревателя обратный коллектор 4 и в конце нагревателя нагнетательный коллектор 3 секций 1 снабжены установленными с помощью прокладок 2 глухими фланцами 11.
В зависимости от назначения нагреватель может быть выполнен прямолинейной формы (фиг.1 и 2), когда секции 1 собираются последовательно друг с другом в ряд, при этом заглушки 9 устанавливаются между фланцами 6 нагнетательных 3 и обратных 4 коллекторов в шахматном порядке через четное количество, например 2, 4 или 6, коллекторов.
Нагреватель может также изгибаться под углом (фиг.10), в этом случае он состоит из нескольких рядов соединяемых между собой секций, установленных под углом друг к другу, а между рядами секций размещены фланцевые колена 12 и глухие фланцы 11.
Наиболее эффективным по коэффициенту теплопередачи и эффективности нагрева, например, ванн с раствором, является нагреватель замкнутой формы с чередованием заглушек 9 через 2 коллектора.
Секции 1 нагревателя могут быть установлены в ванну с раствором с помощью, например, кронштейнов 16, закрепленных на стенке ванны.
Секционный нагреватель с чередованием заглушек 9 через два коллектора работает следующим образом.
Теплоноситель поступает в нагнетательный коллектор 3 секции 1, и так как выход из коллектора 3 закрыт заглушкой 9, то весь объем теплоносителя продавливается через U-образные трубки 5 и поступает в обратный коллектор 4 этой секции 1, откуда через кольцевую шайбу 10 поступает в нагнетательный коллектор 3 следующей секции 1, а оттуда, так как выход из него закрыт следующей заглушкой 9, то аналогично весь объем теплоносителя продавливается в ее обратный коллектор 4 и т.д. Таким образом, теплоноситель проходит последовательно через все коллекторы 3 и 4 и U-образные трубки 5 секций 1 нагревателя, обеспечивая максимальную отдачу тепла нагреваемой среде.
Нагреватель с чередованием заглушек 9 через четыре коллектора работает следующим образом.
Теплоноситель поступает в нагнетательные коллекторы 3 двух смежных секций 1, и т.к. выход коллектора второй секции 1 закрыт заглушкой 9, то теплоноситель продавливается через U-образные трубки 5 в обратные коллекторы 4 этих секций. Далее теплоноситель из этих коллекторов через кольцевую шайбу 10 поступает в нагнетательные коллекторы 3 следующих двух секций 1, и т.к. выход коллектора второй из этих секций 1 закрыт заглушкой 9, то теплоноситель продавливается через U-образные трубки 5 в обратные коллекторы 4 этих секций, оттуда - в нагнетательные коллекторы 3 следующих двух секций 1 и т.д. Данный секционный нагреватель обеспечивает параллельное продавливание теплоносителя через U-образные трубки 5 через каждые две секции 1 и характеризуется в сравнении с нагревателем с чередованием заглушек 9 через два коллектора более равномерным нагревом раствора, но с меньшим коэффициентом теплопередачи.
Аналогично секционный нагреватель с чередованием заглушек 9 через шесть коллекторов обеспечивает параллельное продавливание через U-образные трубки 5 через каждые три секции 1.
Если заглушки 9 между коллекторами не устанавливать, то обеспечивается параллельное продавливание через все секции, но в этом случае коэффициент теплоотдачи будет низким.
Конструктивное выполнение секций 1 делает их взаимозаменяемыми, кроме того, их относительно небольшая масса и наличие фланцев 6 позволяет в процессе эксплуатации нагревателя легко демонтировать эти секции, отправлять на специализированную химическую или механическую очистку от накипи и вновь монтировать, что особенно важно для нагрева растворов, обладающих повышенной способностью к образованию накипи при нагреве.
Скрепление коллекторов 3 и 4 между собой поперечинами 7 и жесткая связка U-образных трубок 5 между собой с двух сторон пластинами 8 позволяет секциям 1 избежать деформации в процессе эксплуатации, транспортировки и монтажа.
Выполнение кольцевых шайб 10 и заглушек 9 одинаковой толщины позволяет обеспечить нормальную сборку секций между собой, при необходимости заглушки могут быть заменены кольцевыми шайбами, что позволяет подобрать оптимальный режим работы нагревателя, расширяя его технологические возможности.
Выполнение секционного нагревателя из нескольких рядов соединяемых между собой секций 1, установленных под углом друг к другу (фиг.10), и с размещенными между рядами секций 1 фланцевыми коленами 12 позволяет выполнить секционный нагреватель замкнутой формы и с успехом применять его для эффективного нагрева раствора различных ванн, аппаратов, установок очистки, например установок промывки, агрегатов подготовки поверхности перед окраской и т.п., при этом секционный нагреватель может быть расположен у всех стенок ванн или агрегатов, максимально используя их свободный объем.
1. Секционный нагреватель, содержащий ряд соединяемых между собой с помощью прокладок секций, состоящих из двух коллекторов, связанных между собой трубками, отличающийся тем, что коллекторы каждой секции с двух концов снабжены фланцами и скреплены между собой поперечинами, трубки имеют U-образную форму и жестко связаны между собой пластинами, а между фланцами коллекторов соседних секций и прилегающими к ним прокладками установлены кольцевые шайбы и заглушки, выполненные одинаковой с шайбами толщины, причем и шайбы, и заглушки размещены в шахматном порядке через четное количество коллекторов.
2. Секционный нагреватель по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из нескольких рядов соединяемых между собой секций, установленных под углом друг к другу, при этом между рядами секций установлены фланцевые колена, соединяющие коллекторы крайних в ряду секций.
