Водоподогреватель
Владельцы патента RU 2351857:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный архитектурно-строительный университет (ФГОУ ВПО КГАСУ) (RU)
Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано для горячего водоснабжения, в качестве отопления в промышленности. Водоподогреватель, одна секция которого включает корпус, представляет собой трубу с входным патрубком, внутри которого установлен теплообменный элемент, имеющий вход и выход подогреваемой текучей среды и выполнен с турбулизатором потока, размещенным в кожухе. Винтовое пространство турбулизатора потока и внутренняя поверхность кожуха образуют канал для протока подогреваемой текучей среды. Внутреннее пространство турбулизатора потока и пространство между кожухом и корпусом образуют внутренний и внешний каналы для протока теплоносителя. Водоподогреватель содержит сальниковые устройства, труба корпуса выполнена стальной и с выходным тройником. Одно сальниковое устройство обеспечивает герметичность между кожухом и корпусом, а другое сальниковое устройство обеспечивает соединение одного конца турбулизатора потока с тройником. Изобретение направлено на интенсификацию процесса теплообмена и облегчения эксплуатации с сохранением достоинств известной конструкции, в частности сохранением скоростных качеств теплообмена. 5 ил.
Предлагаемый водоподогреватель относится к теплообменным аппаратам и может использоваться для горячего водоснабжения, в качестве отопления в промышленности, ЖКХ и т.д.
Известны разнообразные теплообменные аппараты змеевикового типа, включающие объем с размещенным в нем змеевиком из труб небольшого проходного сечения (Б.А.Григорьев и др. Краткий справочник по теплообменным аппаратам», М.-Л., Госэнергоиздат, 1962 г., с.113-118).
Недостатком таких устройств является большие объемы и сложность удаления накипи в змеевиках.
Известен также водо-водяной, скоростной, секционный водоподогреватель (см. ОСТ34.588-68), одна секция которого представляет собой стальную трубу, внутри которой размещен пучок латунных трубок.
Недостатком этой конструкции является большие продольные размеры и трудность удаления накипи из латунных трубок малого проходного сечения.
Наиболее близким аналогом является водоподогреватель RU 22233, F28D 7/10, 10.03.2000, который включает корпус, внутри которого установлен теплообменный элемент с турбулизатором потока в виде винтообразной вставки размещенный в кожухе, образуя пространство для потока подогреваемой среды, внутри этого кожуха и в пространстве между корпусом и кожухом наружным протекает теплоноситель.
Недостатком этой конструкции является неполное использование энергии теплоносителя, т.к. оба потока направлены в одну сторону.
Изобретение направлено на интенсификацию процесса теплообмена и облегчения эксплуатации с сохранением достоинств известной конструкции, в частности сохранением скоростных качеств теплообмена.
Результат достигается тем, что в водоподогревателе, одна секция которого включает корпус, представляющий собой стальную трубу с входным патрубком, внутри которого установлен теплообменный элемент, имеющий вход и выход подогреваемой текучей среды и выполненный с турбулизатором потока, размещенным в кожухе, кроме того, винтовое пространство турбулизатора потока и внутренняя поверхность кожуха образует канал для протока подогреваемой текучей среды, а внутреннее пространство турбулизатора потока и пространство между кожухом и корпусом образуют внутренний и внешний каналы для протока теплоносителя, согласно изобретению водоподогреватель содержит сальниковые устройства, труба корпуса выполнена стальной и с выходным тройником, при этом одно сальниковое устройство обеспечивает герметичность между кожухом и корпусом, а другое сальниковое устройство обеспечивает соединение одного конца турбулизатора потока с тройником.
Водоподогреватель представлен на чертежах: на фиг.1 - общий вид в разрезе, фиг.2 - сечение А-А, фиг.3 - сечение Б-Б, фиг.4 - вид по стрелке В, фиг.5 - сечение Г-Г.
Водоподогреватель выполнен из однотипных секций. Каждая секция водоподогревателя включает корпус 1 из стальной трубы с патрубком «вход» и тройником «выход» (фиг.1). Внутри корпуса 1 размещен кожух 2 из трубы с патрубками подвода и отвода подогреваемой текучей среды с турбулизатором потока 3. Турбулизатор потока 3 выполнен из материала с большим коэффициентом теплопроводности. На один конец турбулизатора потока 3 навернут фланец из стали, которым турбулизатор потока 3 крепится к кожуху 2 вместе с калачом 4, который вторым своим концом соединен с тройником корпуса 1, отводящим теплоноситель из внешнего канала. На свободном конце турбулизатора потока 3 витки сменяются направляющей, которая спрямляет поток подогреваемой текучей среды. Все это находится в зоне тройника 5, на выходном патрубке которого установлена крестовина (фиг.4) для устранения закручивания выходящего потока подогреваемой текучей среды. К тройнику 5 через переходник 6 подсоединен калач 7, состыкованный с тройником 8 подвода теплоносителя во внутренний канал турбулизатора потока 3 и пространство между кожухом 2 и корпусом 1. Тройник 8 соединен с патрубком корпуса 1 (фиг.2). На выходах тройника 8 установлены диафрагмы 9 и 10, регламентирующие поток теплоносителя по каналам. Сальниковое устройство «а» выполнено из уплотнительных манжет и распорных колец с одним упорным кольцом. Сальниковое устройство «а» обеспечивает герметичность соединения свободного конца турбулизатора потока 3 с тройником 5 и подвижность турбулизатора потока 3 при изменении его длины от температуры, чем снимаются температурные напряжения в водоподогревателе. Эту же функцию выполняет сальниковое устройство «б» (фиг.1), обеспечивая герметичность между кожухом 2 и корпусом 1. Ложемент 11 (фиг.5) с обоих концов корпуса 1 служит опорой водоподогревателя при установке и эксплуатации его на рабочем месте.
Работает водоподогреватель следующим образом. Подогреваемая текучая среда проходит от входного патрубка кожуха 2 (фиг.1) по тракту, образованному витками турбулизатора потока 3 и внутренней поверхностью кожуха 2, где вбирает тепло от противоположно движущихся потоков теплоносителя внутри турбулизатора потока 3 (внутренний поток теплоносителя) и канала между кожухом 2 и корпусом 1 (внешний поток теплоносителя).
Удлиненный путь подогреваемой текучей среды по тракту, образованному витками турбулизатора потока 3, и отбор тепла с двух сторон от обоих потоков теплоносителя обеспечивает продолжительный и интенсивный теплообмен обоих сред. Короткий путь теплоносителя по прямому пути обоих каналов обеспечивает за этот промежуток времени многократный обмен теплоносителя в водоподогревателе. Кроме того, витки турбулизатора потока 3 сами по себе являются турбулизатором потока, повышающим теплоотдачу. Все это обеспечивает скоротечность процесса теплообмена. Оба потока теплоносителя на выходе соединяются в один и поступают к источнику движения и, пройдя через подогревательные приборы (газовая горелка с теплообменником или иное), возвращаются обратно к водоподогревателю, где обмениваются приобретенным теплом. Поток подогреваемой текучей среды через отводящий патрубок тройника 5 следует к потребителю.
Водоподогреватель, одна секция которого включает корпус, представляющий собой трубу с входным патрубком, внутри которого установлен теплообменный элемент, имеющий вход и выход подогреваемой текучей среды и выполненный с турбулизатором потока, размещенным в кожухе, кроме того, винтовое пространство турбулизатора потока и внутренняя поверхность кожуха образуют канал для протока подогреваемой текучей среды, а внутреннее пространство турбулизатора потока и пространство между кожухом и корпусом образуют внутренний и внешний каналы для протока теплоносителя, отличающийся тем, что он содержит сальниковые устройства, труба корпуса выполнена стальной и с выходным тройником, при этом одно сальниковое устройство обеспечивает герметичность между кожухом и корпусом, а другое сальниковое устройство обеспечивает соединение одного конца турбулизатора потока с тройником.
