Рекуперативный теплообменник
Владельцы патента RU 2358217:
Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" (RU)
Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано для нагрева или газификации теплоносителей, например, в криогенных установках, паровых котлах и т.д. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и улучшение его технических характеристик. Для решения поставленной задачи предложен рекуперативный теплообменник, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей и решетки с установленными в них по концентричным окружностям теплообменными элементами. Одна из решеток выполнена в виде днища, а другая - в виде крышки, к которым прикреплены коаксиально друг другу теплообменные элементы так, что часть из них жестко соединена консольно с днищем, а остальная часть - консольно с крышкой и их свободные концы направлены навстречу друг другу, образуя между собой единый кольцевой канал для прохода греющего теплоносителя от центра теплообменника к его периферии, при этом теплообменные элементы выполнены в виде цилиндрических оболочек, состоящих из трех, жестко соединенных между собой цилиндров, в одном из которых выполнены каналы для прохода нагреваемого теплоносителя. На входном распределяющем устройстве, расположенном на днище, установлен обтекатель. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплообменным аппаратам (ТА), и может быть использовано для нагрева или газификации теплоносителей, например, в криогенных установках, паровых котлах и т.д.
Известен рекуперативный теплообменник, включающий жестко закрепленные трубные решетки, с установленными в них по концентрическим окружностям трубами (теплообменными элементами), полости которых сообщены между собой, патрубки для подвода и отвода теплоносителя, перфорированную трубу с патрубком для отвода нагреваемого теплоносителя, установленную в отверстиях, выполненных по центру трубных решеток (патент RU 2246080 C1, F28D 1/047, F23L 15/04, 2003 г. - прототип).
К недостаткам известного теплообменника следует отнести узкую область применения, большую материалоемкость, что приводит к увеличению массы аппарата и, как следствие, увеличению времени выхода на режим, малую компактность.
Задачей изобретения является устранение недостатков, расширение функциональных возможностей устройства и улучшение его технических характеристик.
Поставленная задача решается за счет того, что в предложенном рекуперативном теплообменнике, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей, решеток с установленными в них по концетричным окружностям теплообменными элементами, согласно изобретению одна из решеток выполнена в виде днища, а другая - в виде крышки, к которым прикреплены коаксиально друг другу теплообменные элементы так, что часть из них жестко соединена консольно с днищем, а остальная часть - консольно с крышкой и их свободные концы направлены навстречу друг другу, образуя между собой единый кольцевой канал для прохода греющего теплоносителя от центра теплообменника к его периферии, при этом теплообменные элементы выполнены в виде цилиндрических оболочек, состоящих из трех жестко соединенных между собой цилиндров, в одном из которых выполнены каналы для прохода нагреваемого теплоносителя.
Для осуществления нагрева (испарения) в устройстве более одного нагреваемого теплоносителя, часть теплообменных элементов с индивидуальным подводом и отводом нагреваемого теплоносителя закреплена в крышке, а остальная часть теплообменных элементов - в днище теплообменника.
Для уменьшения гидравлических потерь со стороны греющего теплоносителя, входное распределяющее устройство, расположенное на днище, снабжено обтекателем.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез теплообменника, на фиг.2 - элемент А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.
Основными составляющими элементами предложенного устройства являются:
1 - корпус;
2 - крышка;
3 - днище;
4 - теплообменные элементы;
5, 6, 7, - цилиндры;
8 - каналы;
9 - перемычка;
10 - кольцевой канал;
11 - коллекторы;
12 - перепускные полости крышки;
13 - перепускные полости днища;
14 - входное распределяющее устройство крышки;
15 - входное распределяющее устройство днища;
16 - обтекатель;
17 - собирающий коллектор;
18 - потрубок отвода греющего теплоносителя;
19 - потрубок отвода нагреваемого теплоносителя;
20 - периферийный канал в корпусе;
21 - собирающий коллектор;
22 - патрубки отвода нагреваемого теплоносителя.
Теплообменник содержит корпус 1 с жестко закрепленными в нем крышкой 2 и днищем 3, к которым концентрично друг другу прикреплены теплообменные элементы 4.
Теплообменные элементы 4 представляют собой цилиндрические оболочки, каждая из которых состоит из неподвижно закрепленных между собой внутреннего, промежуточного и наружного цилиндров 5, 6, 7 соответственно. В цилиндрах 6 на обеих боковых поверхностях выполнены каналы 8 для прохода нагреваемого теплоносителя, разделенные перемычкой 9.
Цилиндрические оболочки одним концом закреплены в крышке 2 и днище 3, а свободными концами установлены в направлении навстречу друг к другу, образуя единый кольцевой канал 10.
На свободных концах цилиндрических оболочек выполнены коллекторы 11.
В крышке 2 выполнены перепускные полости 12, а в днище 3 - перепускные полости 13.
В крышке 2 установлено входное распределяющее устройство 14, а в днище 3 - распределящее устройство 15 с обтекателем 16.
Корпус 1 снабжен собирающим коллектором 17 и патрубками 18, 19 отвода греющего и нагреваемого теплоносителей и в нем выполнены периферийные каналы 20.
На днище 3 установлен собирающий коллектор 21 и патрубки 22 отвода нагреваемого теплоносителя.
Теплообменник работает следующим образом.
Греющий теплоноситель подается в центральную часть теплообменника (показано стрелкой), двигается по кольцевому каналу 10, где омывает поверхности цилиндров 5, 7 теплообменных элементов 4 и отводится через патрубки 18.
Нагреваемый теплоноситель поступает в теплообменник двумя потоками через входные распределяющие устройства 14, 15, находящиеся в крышке 2 и днище 3, движется по каналам 8 цилиндров 6, последовательно омывая поверхности цилиндров 5, 7. Один из потоков нагреваемого теплоносителя по пути проходит полости 12 крышки 2 и периферийные каналы, 20 в корпусе 1, собирается в коллекторе 17 и отводится через патрубки 19. Другой поток нагреваемого теплоносителя по пути проходит полости 13 днища 3, собирается в коллекторе 21 и отводится через патрубки 22.
Использование изобретения позволит создать компактное теплообменное устройство с развитой поверхностью теплообмена и расширенными функциональными возможностями, позволяющими осуществить нагрев (охлаждение), испарение (конденсацию) более одного нагреваемого теплоносителя.
1. Рекуперативный теплообменник, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей, решетки, с установленными в них по концентричным окружностям теплообменными элементами, отличающийся тем, что одна из решеток выполнена в виде днища, а другая - в виде крышки, к которым прикреплены коаксиально друг другу теплообменные элементы так, что часть из них жестко соединена консольно с днищем, а остальная часть - консольно с крышкой и их свободные концы направлены навстречу друг другу, образуя между собой единый кольцевой канал для прохода греющего теплоносителя от центра теплообменника к его периферии, при этом теплообменные элементы выполнены в виде цилиндрических оболочек, состоящих из трех жестко соединенных между собой цилиндров, в одном из которых выполнены каналы для прохода нагреваемого теплоносителя.
2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что для нагрева или нагрева и испарения в устройстве более одного нагреваемого теплоносителя часть теплообменных элементов с индивидуальным подводом и отводом нагреваемого теплоносителя закреплена в крышке, а остальная часть теплообменных элементов - в днище теплообменника.
3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что на входном распределяющем устройстве, расположенном на днище, установлен обтекатель.
