Вертикальный теплообменник

/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОРСКОМУ 441 но-исследовательскийинститут химического и Л,В.Ткаченкоетельство СССРВ 3/26, 1975. Р 7/00, опублик. 1984. ЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК ; для снижения материаов для чагрева или охных и особо чистых сред ского машиностроения. ния: в кожухе 1 теплооб. 1 табл. 4 1С.4 ь ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНО ВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) Украинский наи конструкторскиимашиностроения(57) Использованиелоемкости аппаратлаждения агрессивв области химичеСущность изобрете менника установлена свернутая в спираль теплообменная поверхность. Она выполнена в виде расположенных параллельно друг другу полимерных трубок. Последние сообщены с подводящими и отводящими патрубкэми. На теплообменной поверхности синусоидально вдоль ее продольной оси размещена по крайней мере одна дополнительная трубка. Между ее витками перпендикулярно к ее оси установлены трубчатые фиксаторы 12. Кроме того, наружная и внутренняя кромки поверхности могут быть снабжены вертикальными распределительными планками 9 и 10. Сквозь планки пропущены подводящие и отводящие патрубки полимерных трубок. 1 з.п, ф-лы, 5 илИзобретение относится к области химического машиностроения, а именно к аппаратам для нагрева или охлажденияагрессивных и особо чистых сред.Известен теплообменный аппарат дляособо чистой среды - деионизованной воды, состоящий из кварцевых трехшаровыхколб, внутри которых протекает деионизованная вода. Нагрев осуществляется припомощи токопроводящей пленки, нанесенной на наружные поверхности кварцевыхколб,Существенным недостатком теплообменника является образование в процессенагрева кварцевых стенок кремниевой кислоты, которая загрязняет деионизованнуюводу, Следовательно, при использованиитакого нагревателя получается невысокоекачество особо чистых сред.Известен также теплообменник для нагрева или охлаждения химических жидкостей. Теплообменник содержит камеру, вкоторой расположены О-образные опорныепластины. В пластинах имеются сквозныеотверстия,через которые пропущены расположенные параллельно трубки из фторопо, лимеров, образующие спиральныепроточные каналы.О-образные пластины закреплены внутри камеры посредством верхней и нижнейопорных рам, При использовании данногоаппарата для обработки особо чистых средсохраняется высокая степень чистоты продукта, так как особо чистая среда соприкасается с инертным материаломфторополимером,Однако зта конструкция обладает существенным недостатком: болЪшая материалоемкость конструкции, обусловленнаяналичием массивных 0-образных пластин, идвух опорных рам, выполняющих только одну функцию - несущих элементов; большойрасход фторополимеров на пластины и рамы также удорожает известную конструкцию,Цель изобретения - снижение материалоемкости.Сущность изобретения заключается втом, что конструкция вертикального теплообменника, включающего кожух с раздающим и собирающим коллекторами иразмещенный в кожухе теплообменный элемент, выполненный из полимерных трубокс подводными и отводными концами, подключенными к раздающему и собирающемуколлектору соответственно, причем трубкирасположены параллельно друг другу с образованием спиральных проточных каналовхарактеризуются следующими отличнымиот прототипа признаками: теплообменныйэлемент выполнен в виде однорядного полотна, в которое вдоль его продольной оси вплетена по крайней мере одна синусоидально расположенная теплообменная трубка; между витками спирали теплообменного элемента перпендикулярно к оси полотна установлены трубчатые фиксаторы; концы теплообменных трубок проходят. через две вертикальные распределительные планки.Выполнение теплообменного элемента в виде полотна, в которое вплетаются синусоидально расположенные теплообменные трубки из жестких материалов, например,10 металла, нецелесообразно, так как металлические трубки обладают собственной жестко 15 стью. Изготовление теплообменного элемента для особо чистых веществ из металла не может быть вообще осуществлено 20 по требованиям к чистоте продукта,Проведенный анализ известных конструкций теплообменных аппаратов из полимерных материалов показал, что конструкции аналогичные и эквивалентные заявляемой, на которых можно было бы достичь цель изобретения, указанную в заяв 25 ке, отсутствуют.Положительный эффект от осуществленйя изобретения достигается за счет конструктивных особенностей предлагаемого аппарата. 30 Выполнение теплообменного элемента в виде однорядного полотна, в которое вдоль его продольной оси вплетена по край 35 ней мере одна синусоидально расположенная теплообменная трубка позволяет осуществить устойчивую конструкцию без специальных материалоемких рам и опор, в которой практически все элементы выполняют теплопередающую функцию; однорядное полотно имеет гибкость достаточную 40 для образования спирали, поперечное сечение вертикальных каналов которой может быть легко изменено в зависимости от расхода потока в межтрубном пространстве (спирально изогнутое полотно играет: роль 45 турбулизирующих перегородок в межтрублярно к оси полотна легкие трубчатые фиксаторы (из того же материала, что и теплообменные трубки) обеспечивают гарантированный зазор между витками спирали, определяемый, как указано выше, величиной тепловой нагрузки и внутренним 55 диаметром кожуха,На фиг.1 показан предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг,2 - часть свернутого по спирали однорядного полотна; на фиг,З ном пространстве) и внутреннего диаметра кожуха аппарата.50 При этом установленные перпендику 1778483- часть однорядного полотна в развороте;на фиг.4 - вертикальный разрез аппарата;на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4,На фиг,1 теплообменные трубки на однорядном полотне условно не показаны, на 5фиг.4 условно не.показана синусоидальнаятеплообменная трубка и подводные и отводные концы теплообменных трубок,Теплообменник состоит иэ кожуха 1 сраздающим 3 и собирающим 4 коллекторами теплообменного элемента 2, содержащего однорядное полотно 5, образованноетеплообменными параллельно размещенными полимерными теплообменными трубками 6, подводные 7 и отводные 8 концы 15которых, пропущены через отверстия в распределительных планках 9 и 10 и подключе. ны к коллекторам 3 и 4. Перпендикулярно квертикальной оси. полотна 5 установленытрубчатые фиксаторы 12, полотно 5 укреплено синусоидально расположенной теплообменнойтрубкой 13, Между витками спирали11 содержатся вертикальные проточные каналы 14.Теплообменник работает следующим 25образом. Кожух 1 заполняют теплоносителем (например, греющим). В трубное про-странство подается агрессивная или особочистая среда, например, деионизованнаявода. Происходит процесс теплообмена. 30При этом сохраняется устойчивое положение теплообменника, за счет синусоидальной теплообменной трубки 13, котораяодновременно увеличивает поверхностьтеплообмена. Трубчатые фиксаторы 12 с 35длиной, соответствующей необходимому поперечному сечению вертикальных каналов14 между витками спирали 11,поддерживают гарантированную величину зазора между витками спирали 11. Вертикальные 40распределительные планки 9 и 10 поддерживают необходимую ширину однорядногополотна 5, зависящую от высоты кожуха 1,Особо чистая среда выходит из трубногопространства без примесей, снижающих ее 45качество, так как соприкасается с инертнойполимерной теплообменной поверхностью.(например из фторопласта). В качестве объекта для сравнения принят теплообменник, совпадающий по конструкции с прототипом.Результаты сравнения приведены в таблице.Из приведенной таблицы видно, что заявляемый аппарат обладает меньшей материалоемкостью и лучшей технологичностью.Предполагаемый экономический эффект от.внедрения заявляемого аппарата предполагаемой конструкции составляет .1,0 тысруб. в год на один аппарат; 0,8 тыс.руб. за счет снижения материалоемкости и 0,2 тыс.руб. эа счет снижения трудоемоси.Предлагаемый объем выпуска аппаратов по изобретению составляет 500 штук в год с суммарным годовым эффектом 500 тыс.руб.ф о р.м у л а и з о б р е.т е н и я1, Вертикальный теплообменник, содержащий кожух с раздающим и.собирающим коллекторами и установленную в нем свернутую в спираль теплообменную поверхность, выполненную в виде расположенных параллельно одна другой полимерных трубок с подводящими и отводящими патрубками, подключенными соответственно к раздающим и собирающим коллекторам, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения материалоемкости, теплообменная поверхность снабжена по крайней мере одной дополнительной полимерной трубкой, синусоидально размещенной вдоль продольной оси поверхности, а между витками последней перпендикулярно к ее оси установлены трубчатые фиксаторы.2, Теплообменник по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что наружная и внутренняя кромки теплообменной поверхности снабжены вертикальными распределительными планками, сквозь которые пропущены подводящие и отводящие патрубки полимерных трубок.1778483 Ц 8,2 Составитель Л,ТкаченкоТехред М,Моргентал Корректор Н.С ик Реда кто ГКНТ ССС,Гагарина зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго аказ 4180 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5