Теплообменник непосредственного констакта жидкой и газообразной сред

 

С©ез Советеюа

СФЩмлистичщким Респтбднн (()599146 (61) Дополнительное к авт. свил-ву

{22) Эанвлено06.11.73 (2Ц186&449/06 с дрнсоединеннея заявки ¹

Щ Приоритет

{43) Опубликовано 25.03.78,Бюллетень №1

{45) Дата опубликования описания 23.03.78

2 (6Ц м Кл.

Р 28 С 3/06 (53} УДК 621.656.931. .3 (088.8) {22} Авторы изобретения

A. A. Соповьев н В. В. Губенко

{23) Заиинтель

Жд&НОвсннй мета ппургический институт (54) TEllËÎÎÁÌEHHÈK НЕНОСРЕДСТНЕННОГО

КОНТАКТА ЖИДКОЙ И ГАЗООБРАЗНОЙ

СРЕД

1 2

Брвдпоженный теппообменник непосредственного контакта .жидкой я газообразной сред .предназначен дпя нспопьэов&ння в пю» бых отраспях промьпипенностн дня нагрева нпи охпаждения жидких я газообразных сред.

Известны тенпообменники непосредственHoFo KoHTsKT& жидкой B газообразной сред, содержащие вертикальный-корпус с я&трубками ввода и вывода контактирующих сред и размещенный внутри корпуса в верхней его Ю части насадок подкпюченный K и&трубку вво» да жидкой среды.

Недостаток известных mom актных теппообмеиников ограиичевиаа облить.применения. вспедствне характерного дпя них взаимного И иасьпцения контактирующих сред примесей, находящимися в ннх, что ухудшает их качество. Кроме того, нпощадь контактирования жидкой и газообразйой сред опредеяяется s основном Ьненней поверхностью струи жид- Я кой среды, что ограничивает интенсивность тец нообмена.

Uiernь изобретеяия - интенсификация процесса теппообмена с одновременным уменьшением степени загрязнения жидкой н газо- образной сред при их непосредственном контакте.

Зто достигается тем, что насадок выпопнен и виде торообразного коппектора .. копьиевой кеиоидальиай щелью, фврмируюкей жидкостную струю, н внутри корпуса, соосдо с ним, размещена цилиндрическая обечайка, образующая с его стенкой копьцевой редиркудяциоиний канва, а по оси коппектора установлено соппо, сопряженное с обечайкой дпа jonson& рециркупнрующей газообразной среды к внутренней поверхности жидкостной струи, а в нижней частя корпуса под обеч&йксй уствновиена нанравпяхкдая вставка в випп криволинейного усеченного конуса с двойными стенками.

На фиг. 3. показан тепнообменннк в разрезе яа фнг.. 2 - разрез А-А на фнг. «;на фиг. 3 - psspes Е Б на фяг. 1 на фиг, 4насадок поперечный разрез (узеп I на фиг. 1, масштаб увеничен) на фиг. 5 - сепарацнонная зона тенпообменннка (узеп Q на фиг. 1).

Тепиообменннк содержит ципиндрнчеспнй корпус 1 (см. фиг. 1) с патрубками 2 н 3 дпя ввода и вывод& жидкой среды и патруб3

599146 ками 4 и 5 (для ввода н вывода газообразной среды. Патрубок 2 для ввода жидкой среды присоединен по касательной (см.фиг.2) к насадку 6 установленному в центре верхней части корпуса 1 и обращенному вер-, тикально вниз. Насадок 6 выполнен в виде торообразного коллектора с кольцевой коно идальной щелью 7, ориентированной под углом ск к вертикальной оси(сс 2-10 с м. фиг. 4) . Патрубок 4 для ввода газообразной среды присоединен по касательной к цилиндрической обечайке 8, укрепленной с помощью ребер 9 соосно с корпусом 1.

B верхней части обечайки 8 по оси насадка 6 установлено сопло 10. На патрубке

5 для вывода газообразной среди укреплена направлякал я ю.-.тавка 11, выполненная в виде криволинейного усеченного конуса с двойными стенками, причем его внешняя стенка 12 крепится с помощью ребер 13

%6 к корпусу 1 с сохранением между ними кольцевого зазора - ит - (см. фит 5).

Ниже вставки 11 расположена камера 14 для сбора жидкой среды и вывода ее чере патрубок 3.

Теплообмениик работает следующим об.

И разом.

Жидкая среда под давлением, превьппак шем давление в корпусе теплообменника, поступает по патрубку 2 в насадок 6 и истекает через кольцевую щель 7 вертикально

36 вниз закрученной пустотелой струей 15 (см. фиг. 4). Высокая скорость истечения и закрутка струя 15 способствует сохранению устойчивой формы по всей ее длине. о

Угол а6 истечения струк. равный 2-10 обеспечивает вертикальность ее внутренней поверхности. Достигая направляихпей вставки

11, струя 15 жидкости плавно отклоняется ею в направлении камеры 14, где собирает ся жидкая среда, которая отводится через патрубок 3. Брызги жидкой среды, образующиеся при взаимодействии струи 15 с вставкой 11, отбрасываются ее внешней стенкой

12 в камеру 14.

Газообразная среда по цатрубку 4 посту45 пает в полость В между обечайкой З и стру-

eN 15, где нроисходит активный теплаобмен. между жидкой и газообразной средами.

Благодаря тангенциальиому подводу (см. фиг. 2) поток газа имеет закрутку в А орону вращения струи 15 жидкости, что способствует сохранению ее устойчивости.

Достигая разделяющей вставки 11, газовая среда отклоняется ею и поступает в коль-. цевой рециркуляциониый канал 16. При этом основная часть жидкой среды, захваченная потоком газообразной среды вследствие резкого изменения направления потока сепарируется и через кольцевой зазор пт (см. фиг. 5) поступает в камеру 14. От сепарированная газообразная среда через сопло 1() поступает в пространство Г, ог раннченное внутренней поверхностью струи

15 жидкостн,и после теплообмена с ней отводится из корпуса 1 через патрубок 5, Благодаря рециркуляции газообразной среды дпя теплообмена используется как наружная, так нвнутренняя поверхность струи

15 жидкости что повышает интенсивность теплопередачн в тенлообменнике. Изменение и регулирование степени нагрева или охлаждения жидкой среды может быть достигнуто ее частичной рециркуляцией вне теллообменника. диаметр и размеры кольцевой щели

7, длина рабочей области теплообмена и размеры теплообменника выбираются с учетом параметров (в первую очередь давления) поступающих сред. Конечная температура жидкой среды при ее нагреве не должна достигать температуры насыщения данной жидкости при давлении в корпусе 1 теппообменника. B противном случае часть жидкой среды испаряется и смешивается с газообразной средой, В предложенном теплообменнике,благодаря непосредственному контакту жидкой и газообразной сред при отсутствий их перемешивания, рециркулации и сепарации газообразной среды, а также благодаря высокой скорости жидкой среды интенсифицнруется процесс теппообмеиа с одновременным уменьшением степени загрязнения сред.

Формула и э о б р е т е н и я

l. Теплообменник непосредственного контакта жидкой и газообразной сред, содержащий вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода контактирующих сред и размещенный внутри корпуса я верхней его части насадок, подключенный к патрубку ввода жилкой среды, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса теллообмена, насадок выполнен в виде торообразного коллектора с кольцевой коноидал ной щелью, формирующей жидкостную струю, и внутри корпуса, соосно с ним, размещена цилиндрическая обечайка, образующая с его стенкой кольцевой рециркуляционный канал, а по оси коллектора установлено сопло, со- пряженное с обечайкой, для подвода рециркулирующей газообразной среды к внутренней поверхности жидкостной струи.

2. Теплообменник по и. l, о т л ич а ю щ и и с s тем, что в нижней части корпуса под обечайкой установлена направмпощая вставка в виде криволинейного усеченного конуса с двойными спенками.