Теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК 1 Э(5 Э 5 НИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКО ИДЕТЕЛ ЬСТВ ереэ патруторой череольцевуюерез стенкуситель отв18 в камердзляетсяние суммакаждой касечения соразмер КПой 2 составлиндричесэора междости шнеки 11 жестк ГОСУДАРСТВЕ НЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Белорусский политехнический институт (72) Э;В,Захаревич, А.М.Булавко, В,Д,Сизов, Н.П.Омельчук и С,В,Козел(56) 1. Авторское свидетельство СССР РЬ 445819, кл. Р 28 О 7/10, 1971.2, Авторское свидетельство СССР В 1138639, кл, Е 28 Р 13/00, 1982.(57) Использование: теплоэнергетика, в теплообменниках-утилиззторах теплоты отходящих газов, удаляемых иэ печей, сжигающих органическое топливо, Сущность изобретения: нзгоеваемый теплоноситель ч 15,из ко ется в к вается ч Теплоно верстия бок 7 у Отноше в стенке речного альный обечайк щены ци жания за 1,авпол ны диск бок 5 поступает в камеру з отверстия 17 направляполость (КП) 3, где нзгрекорпуса 1 теплом газов, одится из КП 3 через оту 16 и далее через патруиз теплообменника. рной площади отверстий меры к площади ее попеставляет около 0,1. Ради между корпусом 1 и ляет 4 мм. В КП 3 размекие стержни для поддеру обечайкой 2 и корпусом а 8 поперечно установлеости. 2 з.п, ф-лы, 3 ил.Ю5 10 30 50 Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к теплообменникам-утили- заторам теплоты отходящих газов, удаляемых от печей, в которых сжигается органическое топливо,Известен теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, обрамленный соосной обечайкой с образованием кольцевой полости для прохода теплоносителя,. патрубки для входа и выхода первичного и вторичного теплоносителей, а также установленный в корпусе шнек с приводом для изменения шага витков Щ. Известен также теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, обрамлен-. 15ный соосной обечайкой с образованием кольцевой полости для прохода нагреваемого теплоносителя, патрубки для входа и выхода теплоносителей, установленный в корпусе шнек, соединенный валом с приводом вращения и выполненный в аиде трубыс винтообразной направляющей, Через шнек подается охлаждающая вода, Внутритрубы установлены ребра, увеличивающиетеплообменную поверхность 2. Недостатки данных теплообменников следующие:теплоноситель, проходящий в кольцевой полости, движется по пути наименьшего сопротивления, в результате чего образуются застойные зоны, что приводит к снижению интенсивности теплообмена;при большом зазоре между цилиндрическим корпусом и обечайкой прогибы корпуса и обечайки из-эа малой их жесткости не влияют на распределение скоростей теплоносителя в кольцевой полости, но так как зазор большой, скорость теплоносителя малая и интенсивность теплообмена низкая,При малом зазоре интенсивность теплооб-. 40 мена будет выше, однако низкая жесткость корпуса и обечайки приводит к неравномерному распределению скоростей теплоносителя, а следовательно, к снижению интенсивности теплообмена. Низкая жесткость вала и шнека не позволяет увеличить частоту вращения шнека более 300500 об/мин с целью интенсификации теплообмена со стороны первичного теплоносителя, например отходящих газов,Цель изобретения - интенсификация теплообмена,Поставленная цель достигается тем, что теплообменник содержит цилиндрический корпус, обрамленный соосной обечайкой с образованием кольцевой полости для прохода нагреваекого теплоносителя, патрубки для входа и выхода" теплоносителей, установленный в корпусе шнек, соединенный валом с приводом вращения и выполненный в аиде трубы с винтообразной направляющей, и в нем кольцевая полость сообщена с патрубками входа и выхода нагреваемого теплоносителя через соответствующие камеры, внутри кольцевой полости равномерно по периметру закреплены продольные вставки для поддержания постоянного зазора между обечайкой и корпусом, внутри трубы шнека на валу установлены диски жесткости.Относительно большая равномерность протекания нагреваемого теплоносителя по кольцевой полости и, следовательно, болев высокая интенсивность теплообмена стали возможны ввиду того, что в камерах потери давления при движении теплоносителя не менее чем на два порядка меньше потерь давления иэ-за его вытекания иэ отверстий в боковых стенках камер. Большая равномерность подачи теплоносителя, а также большая жесткость, а следовательно, и надежность конструкции обеспечиваются и тем, что внутри кольцевой полости равномерно по периметру закреплены продольные вставки для поддержания зазора между обечай кой и корпусом.На фиг. 1 изображен общий вид теплообменника; на фиг, 2 и 3 - сечения А-А(Б-Б) и В-В на фиг. 1.Теплообменник состоит иэ цилиндрического корпуса 1, обрамленного соосной обечайкой 2 с образованием кольцевой полости 3 для прохода нагреваемого теплоносителя, имеются патрубки 4 и 5 для входа соответственно первичного и вторичного теплоносителей и патрубки 6 и 7 выхода соответствующих теплоносителей. В цилиндрическом корпусе 1 установлен шнек 8, выполненный в виде трубы 9 с винтообразной направляющей 10. Шнек 8 посредством ребер жесткости 11 закреплен на валу 12. Концы вала снабжены охлаждающими дисками 13. Шнек 8 приводится во вращение электродвигателем 14. Кольцевая полость 3 сообщена с патрубками входа 5 и выхода 7 нагреваемого теплоносителя через соответствующие камеры 15 и 16, Указанные камеры сообщены с кольцевой полостью 3 посредством отверстий 17 и 18. Внутри кольцевой полости 3 равномерно по периметру закреплены продольные вставки 19 для поддержания постоянного зазора между цилиндрическим корпусом 1 и обечайкой 2.Ниже приведены характеристики конкретного теплообменника согласно рабочим чертежам и данным натурных испытаний. Зазор кольцевой полости 3 в испытанном теплообменнике составляет 4 мм и поддер 1772572живвется равномерным по всему периметру с помощью продольных вставок 19. Для интенсификации теплообмена целесообразно до минимума свести толщину зазора кольцевой полости 3. Однако сделать ее менее 4 мм при диаметре цилиндрического корпуса 0,8 м затруднительно по технологии изготовления цилиндрического корпуса 1 и обечайки 2. Интенсивность теплообмена в полости с малым зазором будет выше, чем в полости с перегородками (см. прототип), причем в заявляемом устройстве из-за применения камер теплоноситель будет нагреваться более равномерно, твк как эффективнее участвует в теплообмене вся цилиндрическая поверхность корпуса 1. Отношение суммарной площади отверстий 17 и 18 к площади поперечного, сечения соответствующих камер составляет около 0,1. В теплообменнике, испытанном в натурных условиях, отверстия 17 и 18 имеют форму, близкую к полукругу радиусом 4 мм, Длина вала теплообменника составляет 2000 мм. Частота вращения шнека равна 960 об 1 мин, Расход нагреваемой воды 1,335 м /ч, Вода нагревалась от 1:2,4 до 650 С при начальной температуре газов 340 С.Теплообменник работает следующим образом.Первичный теплоноситель (газ) через патрубок 4 поступает в кольцевую полость между корпусом 1 и шнеком 8. Электродвигатель 14 приводит во вращение шнек 8, который турбулиэирует поток газа и осуществляет омывание стенок корпуса 1 газом со скоростью, близкой к линейной скорости вращения винтообразной направляющей 10 шнека, что обеспечивает высокий коэффициент теплоотдэчи от газов к стенке цилиндрического корпуса 1. Газы, пройдя через теплообменник, выходят из патрубкв б. Вторичный теплоноситель (вода) поступает в патрубок 5, а затем в камеру равномерной раздачи 15, из которой через отверстия 17 вытекает в кольцевую полость 3, где нагревается, Затем вода поступает через от 5 10 15 20 25 30 35 40 45 верстия 18 в камеру 16, откуда вода через патрубок 7 отводится иэ теплообменника, Вал с целью предупреждения износа подшипников опор охлаждается с помощью дисков 13.Преимуществом предлагаемого теплообменникв по сравнению с прототипом и другими известными устройствами являются увеличение в 24 раза коэффициента теплопередачи от первичного к вторичному теплоносителю и повышение надежности работы теплообменника.Формула изобретения 1, Теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, охваченный соосной обечайкой с образованием кольцевой полости для прохода нвгреваемого теплоносителя, снабженной патрубквми подвода и отвода последнего, и соосно установленный в обечайке. шнек с центральной полостью, соединенный валом с приводом для его вращения и выполненный с винтообразной направляющей,отличвющийся тем,что,сцвлью повышения эффективности теплообменв путем равномерной раздачи теплоносителя, он дополнительно содержит распределительные камеры теплоносителя, размещенные на торцевых участках кольцевой полости и сообщенные каждая соответственно с последней посредством отверстий в стенках, примыкающих к упомянутой полости, и патрубки подвода и отвода, причем отношение суммарной площади отверстий в стенке каждой камеры к площади ее поперечного сечения составляет около 0,1.2. Теплообменник по и, 1, о тл и ч а ющ и й с я тем, что в кольцевой полости дополнительно установлены равномерно по ее периметру продольные вставки в виде цилиндрических стержней, а радиальный размер кольцевой полости между корпусом и обечайкой составляет 4 мм.3. Теплообменник по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в полости шнека дополнительно поперечно установлены диски жесткости,А-А (Б-Б).в Фай Состааитель Э.ЗахаревичТехред М.Моргентал К едакто ор Н.Слободяник Заказ ЗВ 35 Тираж Подписное ВЙИИПИ ГосударственноГо комитета по изобретениям и отк 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5