Контактный теплообменник



Контактный теплообменник
Контактный теплообменник
Контактный теплообменник

 


Владельцы патента RU 2548217:

Кочетов Олег Савельевич (RU)
Бородина Елена Сергеевна (RU)

Изобретение относится к теплообменным аппаратам. Технический результат - повышение производительности процесса контактного теплообмена в аппарате. Это достигается тем, что в контактном теплообменнике с активной насадкой, состоящем из корпуса с опорной рамой, изготавливаемого из листовой стали, системы орошения с форсункой, каплеотделителя, активной насадки, выполненной в виде пучка труб, каждая из форсунок системы орошения содержит корпус с камерой завихрения и сопловый вкладыш, при этом корпус выполнен с впускным патрубком, имеющим отверстие, входной цилиндрической камерой, камерой завихрения, расположенной коаксиально по отношению к входной камере и выполненной в виде цилиндрического стакана, имеющего на боковой поверхности по крайней мере три тангенциально расположенных отверстия, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения, а соосно камере завихрения расположен сопловой вкладыш, внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения три калиброванных отверстия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

.

 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является техническое решение по патенту РФ №2488059, C02B 1/10, содержащее корпус, систему орошения с форсунками, подвод паровоздушной смеси, вентилятор (прототип).

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность из-за невысокой степени распыла жидкости форсунками.

Технический результат - повышение производительности процесса контактного теплообмена в аппарате.

Это достигается тем, что в контактном теплообменнике с активной насадкой, состоящем из корпуса с опорной рамой, изготавливаемого из листовой стали, системы орошения с форсункой, каплеотделителя, активной насадки, выполненной в виде пучка труб, патрубка входа дымовых газов, патрубка выхода дымовых газов, верхней и нижней опорных решеток, патрубка выхода горячей воды, верхнего и нижнего люков для осмотра аппарата, каждая из форсунок системы орошения содержит корпус с камерой завихрения и сопловый вкладыш, при этом корпус выполнен со впускным патрубком, имеющим отверстие, соосной с ним входной цилиндрической камеры, камеры завихрения, расположенной коаксиально по отношению к входной камере и выполненной в виде цилиндрического стакана, имеющего на боковой поверхности по крайней мере три тангенциально расположенных отверстия, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения, т.е. имеет место мгогоканальный тангенциальный ввод, а соосно камере завихрения расположен сопловый вкладыш с внешним диаметром D1, внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения три калиброванных отверстия: коническое отверстие с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие диаметром d2 и выходное коническое отверстие с диаметром d3 нижнего основания усеченного конуса, при этом диаметр d2 центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия.

На фиг.1 изображена схема контактного теплообменника с активной насадкой, на фиг.2 - схема форсунки системы орошения, на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Контактный теплообменник с активной насадкой - это аппарат рекуперативно-смесительного типа, который имеет некоторые преимущества перед контактными аппаратами с пассивной насадкой, так как нагреваемая среда (вода) не имеет прямого контакта с дымовыми газами и не загрязняется, гидродинамическое сопротивление аппарата меньше. По сравнению с рекуперативными теплообменниками коэффициент теплообмена газоводяной смеси с поверхностью труб в нем выше, что существенно уменьшает его поверхность.

Контактный теплообменник с активной наеадкой (фиг.1) состоит из корпуса 1 с опорной рамой 5, изготавливаемого из листовой стали, системы орошения 8 с форсункой, каплеотделителя 6, активной насадки 4, выполненной в виде пучка труб, патрубка 3 входа дымовых газов, патрубка 7 выхода дымовых газов, верхней 9 и нижней 11 опорных решеток, патрубка 2 выхода горячей воды, верхнего 10 и нижнего 12 люков для осмотра аппарата.

Центробежная форсунка 4 (фиг.2 и 3) системы подвода оросительной холодной воды состоит из корпуса 13 со впускным патрубком 16, имеющим отверстие 15, соосной с ним входной цилиндрической камеры 21, камеры завихрения 23, расположенной коаксиально по отношению к входной камеры 21 и выполненной в виде цилиндрического стакана 14, имеющего на боковой поверхности по крайней мере три тангенциально расположенных отверстия 22, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения 23, т.е. имеет место многоканальный тангенциальный ввод.

Соосно камере завихрения 23 расположен сопловый вкладыш 17 с внешним диаметром D1, выполненный из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. Внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения 23 три калиброванных отверстия: коническое отверстие 18 с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие 19 диаметром d2 и выходное коническое отверстие 20 с диаметром d3 нижнего основания усеченного конуса. При этом диаметр d2 центрального цилиндрического отверстия 19 соплового вкладыша 17 равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 18, а также при этом диаметр d2 центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 18 и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия 20.

Внутри вкладыша 17 выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения три калиброванных отверстия: коническое отверстие с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие 19 диаметром d2 и выходное коническое отверстие 20 с диаметром d3 нижнего основания усеченного конуса, при этом диаметр d2 центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 18 и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия 20. Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров: отношение диаметра d3 выходного конического отверстия 20 соплового вкладыша 17 к диаметру d2 центрального цилиндрического отверстия 19 лежит в оптимальном интервале величин d3/d2=1,5÷2,5; отношение внешнего диаметра D1 соплового вкладыша 17 к диаметру D нижнего основания усеченного конуса конического отверстия 18 вкладыша 17 лежит в оптимальном интервале величин D1/D=1,2÷1,8.

Контактный теплообменник с активной насадкой работает следующим образом.

Дымовые газы на входе в контактный аппарат увлажняются, затем происходят нагрев орошающей воды и одновременная конденсация водяных паров из дымовых газов. Нагретая вода и конденсат служат промежуточными теплоносителями при передаче теплоты от дымовых газов к нагреваемой воде, циркулирующей в пучке труб. Последний, с одной стороны, представляет собой теплопередающую поверхность, с другой - выполняет роль насадки, создающей развитую поверхность контакта орошающей воды и уходящих газов. Расход орошающей воды составляет 6-8 м3/ч на 1 м3 площади сечения насадки.

Насадка 4 может иметь несколько независимых рядов горизонтальных трубок, которые объединяются своими коллекторами, что позволяет нагревать в аппарате различные потоки воды. Контактные аппараты можно применять для утилизации теплоты не только дымовых газов, но и паровоздушной смеси от сушильных установок. Их использование в тепловых схемах промышленных котельных по сравнению с традиционными решениями дает экономию топлива 7-12%, экономию капитальных вложений в систему теплоснабжения 5-15% и экономию эксплуатационных затрат 5-15%.

Жидкость подается по впускному отверстию 15, затем проходит во входную цилиндрическую камеру 21 и поступает по многоканальному тангенциальному вводу через отверстия 22 в камеру завихрения 23, выполненную в виде цилиндрического стакана 14. Вращающийся поток жидкости из камеры завихрения 23 проходит через калиброванное коническое отверстие 18 соплового вкладыша 17, центральное цилиндрическое отверстие 19 и выходное коническое отверстия 20 соплового вкладыша 17, в результате чего образуется факел распыленной жидкости, корневой угол которого определяется величиной угла при вершине конуса выходного конического отверстия 20 соплового вкладыша 17.

Форсунка с диаметром центрального отверстия 19, равным 9 мм, при рабочих давлениях жидкости 150…250 кПа обеспечивает угол раскрытия водяного факела до 150° и сохраняет устойчивость факела при давлении от 40 кПа и выше.

1. Контактный теплообменник с активной насадкой, состоящий из корпуса с опорной рамой, изготавливаемого из листовой стали, системы орошения с форсункой, каплеотделителя, активной насадки, выполненной в виде пучка труб, патрубка входа дымовых газов, патрубка выхода дымовых газов, верхней и нижней опорных решеток, патрубка выхода горячей воды, верхнего и нижнего люков для осмотра аппарата, отличающийся тем, что каждая из форсунок системы орошения содержит корпус с камерой завихрения и сопловой вкладыш, при этом корпус выполнен с впускным патрубком, имеющим отверстие, соосной с ним входной цилиндрической камерой, камерой завихрения, расположенной коаксиально по отношению к входной камере и выполненной в виде цилиндрического стакана, имеющего на боковой поверхности по крайней мере три тангенциально расположенных отверстия, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения, т.е. имеет место мгогоканальный тангенциальный ввод, а соосно камере завихрения расположен сопловый вкладыш с внешним диаметром D1, внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения три калиброванных отверстия: коническое отверстие с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие диаметром d2 и выходное коническое отверстие с диаметром d3 нижнего основания усеченного конуса, при этом диаметр d2 центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия.

2. Контактный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что для работы системы подвода оросительной холодной воды в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения параметров форсунки:
- отношение диаметра d3 выходного конического отверстия соплового вкладыша к диаметру d2 центрального цилиндрического отверстия лежит в оптимальном интервале величин d3/d2=1,5÷2,5;
- отношение внешнего диаметра D1 соплового вкладыша к диаметру D нижнего основания усеченного конуса конического отверстия вкладыша лежит в оптимальном интервале величин D1/D=1,2÷1,8.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к смесительным теплообменным аппаратам. В смесительном теплообменнике каждая из форсунок системы подвода оросительной холодной воды состоит из двух соосных цилиндрических втулок, при этом внутри втулки меньшего диаметра соосно ей расположен шнек, внешняя поверхность которого представляет собой винтовую канавку, внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, а во втулке большего диаметра соосно ей расположен штуцер, жестко закрепленный в ней через герметизирующую прокладку, при этом внутри штуцера соосно выполнено цилиндрическое отверстие, переходящее в осесимметрично расположенный диффузор, который соединен с цилиндрической камерой, образованной внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра и торцевой поверхностью шнека, а к торцевой поверхности втулки меньшего диаметра прикреплены, по крайней мере, два наклонно расположенных стержня, на каждом из которых закреплены активные распылители, например, в виде лопастей, опирающихся в нижней части на упоры, закрепленные на стержнях, перпендикулярно их осям, причем стержни наклонены в сторону от оси форсунки, т.е.

Изобретение относится к контактным теплообменным аппаратам. В контактном теплообменнике каждая из форсунок системы подвода оросительной холодной воды состоит из двух соосных цилиндрических втулок, при этом внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, внешняя поверхность которого представляет собой винтовую канавку, внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположен штуцер, жестко закрепленный в ней через герметизирующую прокладку, при этом внутри штуцера соосно выполнено цилиндрическое отверстие, переходящее в осесимметрично расположенный диффузор, который соединен с цилиндрической камерой, образованной внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра, и торцевой поверхностью шнека, а к торцевой поверхности втулки меньшего диаметра прикреплены, по крайней мере, два наклонно расположенных стержня, на каждом из которых закреплены активные распылители, например, в виде лопастей, опирающихся в нижней части на упоры, закрепленные на стержнях, перпендикулярно их осям, причем стержни наклонены в сторону от оси форсунки, т.е.

Группа изобретений относится к области теплоэнергетики, а именно к способам и установкам для нагрева жидкости, преимущественно воды, для технологического или коммунально-бытового теплоснабжения, и может найти применение в различных областях народного хозяйства.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в водонагревателях для нагрева воды, содержащей соли, например для нагрева морской воды. Нагреватель воды включает в себя: внутренний корпус, открывающийся снизу и нагревающийся горелкой, внешний корпус, включающий выход для слива морской воды, которая поступает через трубу подачи снаружи, вдоль поверхности внутренней стены внутреннего корпуса, и, по меньшей мере, один наконечник для распыления морской воды, которая поступает через отводную трубу, соединенную с трубой подачи морской воды, которую необходимо отвести.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для нагрева воды для целей отопления и горячего водоснабжения. Контактно-поверхностный водонагреватель содержит цилиндрический корпус с контактной камерой, над которой установлен водораспределитель, подключенный к трубопроводу подвода сетевой воды с регулирующей арматурой, и размещенные внутри корпуса надтопочный диск, радиационную топочную камеру и установленную вокруг нее кольцевую водонагревательную емкость с центральной жаровой трубой, состоящую из двух сферических поверхностей, соединенных втулкой.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для нагрева воды на технологические нужды и отопление производственных объектов. Контактный водонагреватель содержит цилиндрический корпус, в верхней части которого расположена контактная камера, над ней установлен водораспределитель, подключенный к трубопроводу подвода холодной воды, топку и газовую горелку.

Изобретение относится к технике нагрева воды, т.е. к установкам децентрализованного теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых, производственных и общественных зданий.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для конденсации паров, охлаждения газов водой, нагревания воды газами, охлаждения воды воздухом, мокрой очистки газов.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева воды для бытовых и производственных нужд. Газовый водонагреватель содержит цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальный ствол с отверстиями с верхней и нижней крышками, огневую камеру и газовую горелку, мембраны, витую пластину, водораспределитель и водосборную жидкость.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам электронного нагрева жидких сред. У электродного нагревателя, состоящего из корпуса, внутри которого размещен полый цилиндр, открытый с верхнего конца и герметично прикрепленный своим основанием ко дну корпуса и установленный с зазором между свои верхним торцом и крышкой корпуса нагревателя, причем во внутрь цилиндра погружены нагревательные элементы, каждый из которых выполнен в виде коаксиальных цилиндрических металлических электродов, причем внутренние электроды изготовлены сплошными с тоководами, а наружные электроды имеют сквозные отверстия, межэлектродное пространство в каждом элементе разделено на ряд секции горизонтальными водонепроницаемыми диэлектрическими перегородками, а трубы подачи и выхода теплоносителя расположены в нижней части корпуса нагревателя, по изобретению трубы подачи и выхода нагретого теплоносителя из нагревателя соединены трубой, на которой установлен кран с блоком управления для подачи горячего теплоносителя на вход в электродный нагреватель.

Электрический нагреватель, служащий для нагревания, поддержания температуры и циркуляции текучей среды, включающий: первую, основную часть 100 корпуса и вторую, защитную часть 200 корпуса, которые могут быть соединены друг с другом, образуя внутреннюю камеру 300; первое, входное отверстие 210 текучей среды; второе, выходное отверстие 220 текучей среды; электрический резистор; первый датчик температуры, служащий для изменения рабочей температуры; второй датчик температуры, предназначенный для предотвращения превышения порога безопасности температуры; электронный блок управления. Первая, основная часть 100 корпуса содержит электрический резистор, нагревающий основную часть 100 корпуса и, соответственно, датчик, измеряющий непосредственно температуру основной части 100 корпуса. Резистор, указанный первый датчик и указанный второй датчик соединены с блоком управления, который поддерживает рабочую температуру первой, основной части 100 корпуса и предотвращает превышения порога безопасности температуры. 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в установках для нагрева воды уходящими дымовыми газами котельных или тепловых агрегатов. Контактный теплоутилизатор с каплеуловителем содержит контактную насадку с оросителем, по высоте которой монтирован каплеуловитель, включающий патрубок в виде стакана для отвода теплообменной среды. Теплообменные элементы расположены рядами по высоте контактной насадки. В стакан для отвода теплообменной среды помещена перепускная труба. Между стенками упомянутого стакана и перепускной трубой образован кольцевой зазор. Конец перепускной трубы обращен в сторону дна стакана. Со стороны дна стакана перепускная труба снабжена заглушкой. Теплообменные элементы выполнены пустотелыми и заполнены проточной теплообменной средой. Полости теплообменных элементов сообщены как с перепускной трубой, так и с кольцевым зазором упомянутого отводящего патрубка. Обеспечена высокая эффективность улавливания водяных паров. Очистка тонкодисперсных туманов происходит до регулируемой остаточной концентрации. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для обеззараживания (стерилизации) воды, а именно к обеззараживанию потока воды физическими методами, конкретно - к бытовым аппаратам для получения кипяченой питьевой воды, может быть использовано для получения холодной кипяченой питьевой воды путем стерилизации водопроводной воды. Устройство содержит рекуперативный противоточный теплообменник 1. Каналы теплообменника соединены через камеру 2, имеющую электрический нагреватель 3. В камере вода обеззараживается при температуре выше 100°С. Высокая эффективность теплообмена достигнута путем заполнения каналов насадкой 4 из посеребренных медных гранул. Гранулы подпрессованы в каналах для увеличения теплопроводности насадки. Изобретение позволяет получать холодную кипяченую воду с наименьшими затратами времени и электроэнергии. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх