Теплообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 46182 0 3/00, 11/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ льсит емы иности жноныв йиз ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 672470, кл. Р 28 О 3/00, 1979.(57) Использование: изобретение отнк теплообменным аппаратам, применв судостроительной. энергетической,ческой и других отраслях промышленДля повышения компактности и надсти камеры секторной формы обьедиплоские диски 12, прокачиваемые од сред, Плоские диски и вращающиеся диски 9 образуют пакет, стянутый по периферии шпильками 1. Между дисками 12 и 9 имеется фиксированный зазор, Рабочие поверхности камер имеют сквозную радиальную щель и выполнены клиновой формы с уклоном в сторону вращения вала 8, или ступенчатой формы с обнижением ступеней в ту же сторону или смешанным формированием указанных форм. Рабочие поверхности камер имеют антикоррозионное покрытие и уплотнения 4 по наружному и внутреннему диаметрам, Вращающиеся диски 9 выполнены из металлического или неметаллического материала и имеют на рабочей поверхности специальную насечку. 4 з,п. флы, 3 ил.10 20 25 30 сечение А - А на фиг. 2 40 45 50 55 Изобретение относится к теплообменным аппаратам, применяемым в судостроительной, энергетической, химической и других отраслях промышленности.Известны пленочные теплообменные аппараты, содержащие корпус и размещенные в нем собирающие и раздающие коллекторы для двух сред, диски, установленные на вращающемся валу. и камеры с профилированными гранями, полость которых сообщена с коллекторами одной из сред.Недостатком известных аппаратов является наличие пассивного пространства, что приводит к увеличению габаритов теплообменника и росту капитальных затрат.Наиболее близким к предлагаемому является пленочный теплообменный аппарат, в котором повышение его компактности обеспечивается с помощью камер, которые имеют дополнительную полость, сообщенную с коллекторами другой среды, и размещены вдоль вала между дисками. Диски установлены на валу по свободной посадке,Недостатками этого аппарата являются отсутствие фиксированного зазора между дисками, вращающиеся диски выполнены гладкими, рабочие камеры не имеют специальных покрытий и уплотнений по наружному диаметру, соответствующему наружному диаметру вращающихся дисков и своему внутреннему диаметру, Кроме того, секторные камеры не связаны в единую систему, что предполагает уменьшение надежности в работе аппарата.Целью изобретения является повышение компактности и надежности теплообменного аппарата,Для.этого поверхности теплообмена выполнены в виде пакета чередующихся плоских дисков и вращающихся дисков, При этом секторные камеры связаны в единую систему и исключают погрешности монтажа и тепловых несимметричных деформаций прототипа. Кроме того, в предлагаемом аппарате отсутствуют развитые отдельные коллекторы сред, размещенные в корпусе, Применение специальных покрытий рабочих поверхностей, например антифрикционных, улучшает условия работы и повышает надежность аппарата. Радиальные насечки на вращающихся дисках способствуют увеличению поступления жидкости в рабочие зазоры за счет увеличения сил вязкостного трения. Выполнение вращающихся дисков из неметаллических материалов (из спец, пластмасс и др.) способствует лучшей их приработке, что иовышает надежность,Уклон рабочих поверхностей секторных камер, направленный в сторону вращения вала (вариант 1), или ступенчатая форма этих поверхностей с обнижением ступеней в ту же сторону(вариант 2), или комбинация указанных форм (вариант 3) способствуют повышению давления жидкости в рабочих зазорах и увеличению ее расхода через радиальные щели, что приводит к повышению компактности аппарата,Рабочие поверхности камер, изготовленных из металла, имеют антикоррозионное покрытие в зависимости от применяемых рабочих сред, что дает экономиюостродефицитных материалов. Таким образом, заявляемый аппарат соответствует критерию изобретения "новизна",Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволяет выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". На фиг. 1 изображен теплообменныйаппарат, продольное сечение; на фиг. 2 -сечение по плоским дискам; на фиг, 3 -Теплообменный аппарат содержит шпильки 1, проставыши 2 и 3, которые являются одновременно и каналами для прохода каждой из сред, а также фиксируют зазоры между дисками и имеют уплотнения 4, верхний опорный диск 5 с размещенным на нем опорным узлом с подшипниками 6, нижний опорный диск 7, вращающийся вал 8 с насаженными на него вращающимися дисками 9, коллектор 10 одной из сред с подводным патрубком 11, плоские диски 12, объединяющие секторные камеры 13 с рабочими поверхностями 14 и 15, каналы 16, служащие для отвода другой среды из щели 17 в сборный коллектор 18, и отводящие патрубки 19,Аппарат работает следующим образом, При вращении вала 8 с посаженными на него вращающимися дисками 9, рабочая жидкость за счет сил вязкостного трения затягивается в клиновой зазор между плоскостью вращающихся дисков и рабочей поверхностью 14 или 15 секторных камер 13, При движении жидкости в указанном зазоре давление в ней повышается (по аналогии с упорными подшипниками скольжения), жидкость под избыточным давлением поступает в радиальные щели 17, откуда по каналу 16 отводится в сборный коллектор 18 и далее через отводящий патрубок - к потребителю. Другая среда поступает через пат1746182 Признак Положительный э еккт Связь секторных камер в единую системуНаличие фиксированных зазоров между дискамиНаличие радиальных щелейНаличие уплотненийНаличие уклона рабочих поверхностей, ступенчатой формыили комбинации указанных формНаличие радиальных насечек на рабочих поверхностяхВыполнение вращающихся дисков из неметаллического материалаНаличие антикорроэионного покрытия рабочих поверхностей, изготовленных из металла Повышение надежности Повышение компактности Улучшение технологичностиСнижение металлоемкости рубок 11, прокачивается через плоские диски 12 и через патрубок 19 отводится из аппарата. Теплообмен между двумя средами происходит через разделяющие стенки рабочих поверхностей 14 и 15 секторных камер 13,В малых зазорах порядка 0,02-0,06 мм между камерами 13 и вращающимися дисками 9 интенсивность теплоотдачи в этих зазорах очень велика. Например, в трубчатых теплообменных аппаратах для масла значение коэффициента теплоотдачи в клиновом зазоре толщиной 0,03 мм достигает величины 16000 вместо 800-1200 Вт/м К,Формула изобретения 1, Теплообменный аппарат, содержащий корпус с коллекторами для двух сред, вращающиеся диски, установленные на валу по свободной посадке, и камеры с рабочими поверхностями, выполненные в виде секторов, полость которых сообщена с коллекторами одной из сред, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения компактности и надежности аппарата, камеры объединены в плоские диски, образующие с вращающимися дисками пакет с фиксированными рабочими зазорами между дисками, а на поверхности камер выполнены сквозные радиальные щели, связанные дополнительными каналами с коллектором другой среды.2. Аппарат по п,1, отл и ч а ю щи й с я тем, что рабочие поверхности камер имеют уклон, направленный в сторону вращения вала. Использование предлагаемого аппарата позволяет повысить надежность,улучшить технологичность и снизить металлоемкость приблизительно на 50;, а также -5 габариты с помощью нового метода интенсификации теплообмена и новой конструкции аппарата,Экономический эффект от примененияпредлагаемого аппарата достигается за10 счет повышения эксплуатационной надежности, экономии остродефицитныхматериалов и снижения трудоемкости изготовления теплообменного аппарата,Влияние каждого признака на достиже 15 ние положительного эффекта показано ни же. 3. Аппарат по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что рабочие поверхности камер имеют ступенчатую форму с обнижением ступеней 20 в сторону вращения вала, .4, Аппарат по п.1, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что рабочие поверхности камер выполнены в виде комбинаций поверхностей с уклоном, направленным в сторону враще ния вала, и поверхностей, имеющих ступенчатую форму с обнижением ступени в сторону вращения вала,5. Аппарат, о тл и ч а ю щи й с я тем, что 30 вращающиеся диски имеют на рабочих поверхностях насечку, а рабочие поверхности камер снабжены антикоррозионным покрытием и выполнены с уплотнением на диаметре, соответствующем диаметру вра щающихся дисков, и по своему внутреннемудиаметру,1746182Составитель В.Седлецкий Редактор М,Стрельникова Техред М,Моргентал Корректор С,Че аказ 2386 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5.Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 1