Теплообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 77 б 9 бЗ А 19) .Б 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКР ЫТИ О Е ИЗОБРЕТЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут винограда и продуктов его переработки "Магарач"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1576831, кл. Е 28 О 7/10, 1988,Авторское свидетельство СССРВ 1663369, кл, Е 28 О 7/10, 1989.(54) ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТЩ Изобретение относится к винодельческой и консервной отраслям пищевойпромышленности, а именно к ультраохладия)з Е 28 О 11/02, 7(10 телям, предназначенным для быстрого охлаждения вин и соков. Сущность изобретения: теплообменный аппарат типа труба в трубе состоит из соосно установленного во внутренней трубе 2 полого вала 7 со скребками 8, гидравлических механизмов для прижатия скребков 8 к поверхности внутренней трубы 2, сообщенных с полостью вала, торцовых крышек 5, 6 и нагнетателя 12. Гидравлические механизмы для прижатия скребков 8 к поверхности внутренней трубы 2 выполнены в виде лотков 11, в которых размещены скребки 8 с образованием пар цилиндр-поршень. Внешние грани скребков выполнены скошенными, Нагнетатель 12 расположен в полости вала 7.2 з.п. ф-лы,2 ил.30 частотой. При этом возрастает энергопотребление мешалки на преодоление значи 50 55 Изобретение относится к винодельческой и консервной отраслям пищевой промышленности, а именно к ультраохладителям, предназначенным для быстрого охлаждения вин и соков.Известен теплообменный аппарат типа "труба в трубе", содержащий соосно расположенный во внутренней трубе полый вал с скребками, сочлененными с плунжерами гидроцилиндров, установленных на валу и соединенных с его полостью, которая сообщена с источником сжатого воздуха. Однако, ввиду отсутствия на винодельческих и соковых заводах централизованного снабжения сжатым воздухом, использование этого аппарата затруднено иэ-эа необходимости применения компрессоров.Известен также теплообменный аппарат типа "труба в трубе". содержащий соосно установленный во внутренней трубе полый вал со скребками, гидравлические механизмы для прижатия скребков к поверхности трубы, соединенные с полостью вала и выполненные в виде гидроцилиндров, плунжеры которых закреплены на скребках, торцовые крышки и нагнетатель, установленный на приводном валу в цилиндрической проточке, выполненной в одной из торцовых крышек. Недостатком этого теплообменника является низкий КПД, Это обусловлено тем, что для достаточно сильного прижатия скребков к поверхности трубы нагнетатель должен обеспечивать значительный напор жидкости, поскольку площадь поперечного сечения плунжеров относительно невелика. Для обеспечения такого напора нагнетатель, а значит, и вал со скребками должны вращаться с большой тельных сил трения скребков о поверхность трубы и жидкость, а также выделяется вредное для аппарата; предназначенного для охлаждения жидкости, тепло, что снижает КПД теплообменника. Кроме того, использование плунжеров, закрепленных на скребках, усложняет конструкцию гидравлических механизмов, а расположение нагнетателя в цилиндрической проточке торцовой крышки аппарата приводит к увеличению его длины и массы,Цель изобретения - повышение КПД, упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров и металлоемкости аппарата. С этой целью гидравлические механизмы для прижатия скребков к поверхности внутренней трубы выполнены в виде лотков, в которых размещены скребки с образованием пар цилиндр-поршень. Кроме того, цель достигается тем, что внешние гра 5 10 15 20 25 ни скребков выполнены скошенными, а нагнетатель расположен в полости вала.8 виду того, что скребки размещены в лотках, соединенных с полостью вала, во много раз возрастает площадь воздействия давления жидкости на скребки, Это позволяет уменьшить создаваемый нагнетателем напор путем значительного снижения частоты вращения вала, Благодаря этому значительно снижаются силы трения скребков о внутреннюю поверхность трубы и жидкость, уменьшается совершаемая скребками работа, а значит, и количество вредного тепла, выделяемого при этом, что приводит к увеличению КПД аппарата.Скребки, помещенные в лотки, выполняют роль поршней и применения плунжеров не требуют, что упрощает конструкцию аппарата.Выполнение внешних граней скребков скошенными позволяет при их контакте с теплообменной поверхностью частично скомпенсировать боковое давление скребков на стенки лотков, возникающее в результате действия на скребки силы трения о поверхность трубы, силы сопротивления жидкости и сил инерции, Благодаря этому снижаются силы трения скребков о стенки лотков, возникающие во время вращения вала при их взаимном перемещении вследствие неточности изготовления внутренней трубы и эксцентриситета между осями вала и внутренней трубы, имеющего место вследствие неточности установки вала, Уменьшение сил трения между скребками и стенками лотков обеспечивает уменьшение выделения тепла на преодоление сил трения и постоянство силы прижатия скребков к поверхности трубы по всей длине ее окружности. Благодаря этому также повышается КПД аппарата. Установка нагнетателя в полости вала не требует удлинения аппарата, благодаря чему уменьшаются его габаритные размеры и масса.Соответствие предложения критерию "существенные отличия" обеспечивается тем, что в нем неизвестная ранее совокупность существенных признаков создает положительный эффект - повышение КПД, упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров и металлоемкости теплообменного аппарата.На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый теплообменный аппарат в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1,Теплообменный аппарат состоит из концентрично (как на чертежах) или эксцентрично установленных труб 1, 2, образующих межтрубное 3 и внутритрубное 425 30 404550 пространства, торцовых крышек 5, 6 и мешалки, содержащей полый вал 7 со скребками 8 и гидравлическими механизмами для прижатия скребков 8 к поверхности трубы 2, выполненными в виде закрепленных на валу 7 посредством стержней 9 и трубок 10 лотков 11, в которых размещены скребки с образованием пар "цилиндр-поршень". В полости вала 7 установлен нагнетатель 12 шнекового (как на чертежах), пропеллерного или лопастного типа. В приводном валу 7 со стороны всасывающего торца нагнетателя выполнены окна 13. Трубки 10 соединяют полость вала 7 со стороны нагнетательного торца шнека 12 и лотками 11, Межтрубное 3 и внутритрубное 4 пространства аппарата сообщены с питательными 14, 15 и отводными 16; 17 патрубками для хладоносителя и обрабатываемого продукта. Внешние грани 18 скребков 8 скошены в сторону, противоположную направлению вращения вала 7. В валу 7 со стороны нэгнетательного торца шнека 12 выполнен сквозной аксиальный канал 19 который через каналы 20,21, выполненные в торцовой крышке 6, и трубопровод 22 соединяет полость вала 7 с внутритрубным пространством 4 аппарата. На трубопроводе 22 установлены регулирующий вентиль 23 и манометр 24,Аппарат работает следующим образом. Во внутритрубное пространство 4 аппарата через патрубок 15 непрерывно подают обрабатываемый продукт и приводят во, вращение вал 7 мешалки. Одновременно в межтрубное пространство 3 через патрубок 14 непрерывно подают хладагент (хладон), Под действием центробежных сил скребки 8 перемещаются в лотках 11 до контакта с внутренней поверхностью трубы,2. Нагнетатель 12; вращаясь вместе с валом 7, всасывает обрабатываемый продукт через окна 13 и создает внутри вала избыточное давление продукта, под действием которого скребки 8 прижимаются к теплообменной поверхности, предупреждая намерзание на ней продукта. Скребки 8, расположенные в лотках 11, специального уплотнения не требуют, поскольку при вращении вала 7 на скребки действуют боковыесилы сопротивления жидкости, силы трения о теплообменную поверхность и силы инерции. Эти силы создают перекосы скребков 8 в лотках 11 и таким образом уплотняют их, Имеющие место утечки продукта продуктачерез неплотности торцовых сочленений скребков с лотками практически не влияют на величину напора, создаваемого нагнетателем 12 в полости вэлэ 7, тэк кэк расход 5 10 15 20 продукта через эти неплотности на несколько порядков ниже того расхода, который способен обеспечивать нагнетатель 12, При давлении скошенных граней 18 скребков 8 на теплообменную поверхность реакция последней действует на скребки таким образом, что их перекос в лотках уменьшается, При этом уменьшаются силы трения скребков о стенки лотков. Благодаря этому скребки успевают реагировать на имеющие место иэ-за неточности изготовления и монтажа аппарата изменения расстояния от оси вращения вала 7 до внутренней поверхности трубы 2 в зависимости от углового положения последнего, Этим достигается постоянство силы прижатия скребков ко всем участкам теплообменной поверхности и высокое качество ее очистки ото льда, Величина давления продукта в полости вала 7 в зоне нагнетания шнека 12, а значит, сила прижатия скребков 8 к теплообменной поверхности регулируется посредством вентиля 23, перепускающего часть жидкости иэ эоны нагнетания шнека 12 в зону всасывания, и контролируется по манометру 24. Охлажденный продукт через патрубок 17 поступает на дальнейшую обработку, Пары отработанного хладагента удаляются из аппарата через патрубок 16.Экономический эффект от использования предлагаемого теплообменного аппарата получается ээ счет повышения КПД, снижения трудовых затрат на его изготовление, уменьшения габаритных размеров и металлоемкости,ф о р мул а из о брете н ия 1. Теплообмен н ый эп парат, содержащий наружную и внутреннюю трубы, причем в полости последней расположен соосно установленный полый вал со скребками, а также гидравлические механизмы для прижатия скребков к поверхности внутренней трубы, сообщенные с полостью вала, торцевые крышки и нагнетатель, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД и упрощения конструкции, гидравлические механизмы содержат закрепленные на валу лотки, а скребки размещены в упомянутых лотках с образованием пар цилиндр- поршень.2.Аппаратпо и, 1,отличаю щийся тем, что внешние грани скребков выполнен ы скошен ными.3, Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что нагнетатель расположен в полости вала.1776963 В 0 СоставительРедактор Т. ШаговаТехред М.Моргентал Корректор Н. Кешеля зводственно-издательский комби Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 акаэ 4114 Тираж Подписное ВНИИПИ ГосударственногО комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5