Резервуар для жидкостей

 

CO}03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 12 258

А1 (51) 4 В 65 D 88/74 ф(?4 Ú,< óñ

1...,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Фиг.t

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3847438/28-1.3 (22) 24.12.84 (46) 23.05.86. Бюл. Ф 19 (72) В.Е.Ниэовцев, Н.Е.Сыроедов, В.П.Коваленко, В.И.Тяжельников и Г.M.Òoëêà÷åâà (53).621.642.3(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

Р 1171405, кл. В 65 D 88/74, 1984. (54) (57) РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержащий теплоизолированный корпус с патрубками подачи и выдачи продукта и крышку, к внутренней стороне которой с зазором относительно днища корпуса прикреплен сообщенный с патрубком подачи продукта цилиндр, внутри которого на стержне ниже па— трубка подачи исходного продукта установлены последбвательно аксиальнолопаточный завихритель и источник тепловой энергии, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью сокращения времени нагрева и выдачи про-. дукта путем увеличения эффективности теплообмена, он снабжен сферическими направляющими, выполненными с центральными осевыми отверстиями и размещенными между собой эквидистантно под цилиндром на вертикальных элементах жесткости, связанных с днищем корпуса и торцом цилиндра, при этом нижняя внутренняя часть последнего выполнена в виде коифузора и с выходным диаметром, равным 0,5 — 0,75 внутреннего диаметра цилиндра, а наружная кромка конфузора имеет закругление, радиус которого равен 0,4—

0,5 внутреннего диаметра цилиндра.

32588

1 12

Изобретение относится к резервуа- i рам для жидкостей с местными подогревателями и может быть использовано, преимущественно, в нефтехимической промьппленности, а также в различных областях народного хозяйства, где необходим эффективный способ нагрева и выдачи жидкостей.

Цель изобретения — сокращение времени нагрева и: выдачи продукта путем увеличения эффективности теплообмена.

На фиг.1 представлен резервуар для жидкостей; на фиг,2 — зависимости теплового числа Стантона (St), являющегося мерой интенсивности теплоотдачи, от числа Рейнольдса (Re), характеризующего гидродинамический режим потока, при различных углах (у ) закрутки потока и с различными выходными диаметрами конфузоров (dÄ); на фиг.З вЂ” резервуар для жидкостей (вид на понфузор и сферические направляющие) .

Резервуар для жидкостей содержит теплоизолированный корпус 1 с патрубкаки подачи 2 и выдачи 3 продукта, крьппку 4 к внутренней стороне которой с зазором относительно днища корпуса прикреплен цилиндр 5, на осевом держателе 6 которого закреплены ниже патрубка 2 подачи исходного продукта в цилиндр 5 последовательно по ходу потока аксиально-лопаточный завихритель 7 и источник 8 тепловой энергии. Резервуар снабжен сферическими направляющими 9, выполненными с центральными осевыми отверстиями.

Сферические направляющие 9 размещены под цилиндром 5 и закреплены с зазором одна относительно другой на элементах .10 жесткости, в частности на стержнях 10, жестко связанных, с днищем корпуса 1 и торцом цилиндра 5. Нижняя часть цилиндра 5 выполнена в виде конфузора 11 с выходным диаметром (d„) равным 0,5-0,75 внутреннего диаметра цилиндра 5 (d 8 ).

Наружная кромка конфузора 11 имеет закругление, радиус которого (R„ „ ) определяют по следующей зависимости: улучшающее аэродинамику завихрителя и повышающее жесткость лопаток, назначение которого в данной конструкции выполняет осевой держатель 6, на поверхности которого жестко закреплены внутренние торцы лопаток завихрителя. Наружние торцы лопаток жестко крепятся на внутренней поверхности цилиндра 5....Лопатки изготовлены

10 из листовой латуни толщиной 1,0 «

1,5 мм.

Нижняя часть цилиндра 5 выполнена в виде конфузора 11 с выходным отверстием, диаметр d которого равен

15 0,75 Д,„, наружняя кромка конфуэора, также являющаяся нижней торцовой кромкой цилиндра 5, выполнена с закруглением, радиус К„„ которого равен

0,5 d .

10 Направляющие 9 представляют собой полусферы, выполненные из листовой стали толщиной 1,5 — 2 мм методом холодной штамповки. В каждой полусфере выполнены отверстия, расположен25 ные по оси с диаметрами, равными выходному диаметру конфузора (dz).

Направляющие устанавливают соосно с зазором одна относительно другой под цилиндром 5, при этом оси полуЗ0 сфер совпадают с осью цилиндра. Полу. сферы жег.ко крепятся на любых элементах 10 жесткости, в данном варианте на стальных стержнях 10 диаметром 5 мм, которые закреплены нижним

35 концом на днище корпуса 1 резервуара а верхним прикреплены к нижнему торцу цилиндра 5. .В качестве теплоизоляционного материала используют текстолит, химически стойкий к °

40 воздействию жидкости на нефтяной основе.

Оптимальное число направляющих, зависящее от геометрических размеров поворотов, определяется по следующей

45 «доу. зависимости: и „, = 2 -«R- 2г зазор

1 „,„ч2 между полусферами изменяется по арифметической прогрессии, в которой раза

50 ность Ь = =, где а — расстояние и от внутренней кромки до первой подуЫч сферы равно" а< = 0,94 - . Исходя

55 (0,4 — 0 5) de

Аксиально-лопаточный завихритель

7 представляет собой осевой направляющий аппарат, в центральной части которого размещается тело вращения, из изложенного, величина диаметра полусферы может быть определена по следующей зависимости: D = d + 1 е.

9,й, (и+ 1) 1232588

Изменения интенсивности теплоотда-. чи закрученного потока в зависимости от различного угла закрутки ((g } и выходного диаметра конфузора (Й„) ( при различных скоростях потока, характеризующихся числом Реанольдса (Ре), представлены в таблице. а,в,с,d — при d» = 0,5;

15 о

t а, а! с, с — при Ц вЂ” при о

= 45

a,â,с,d — при d< = 0,75;

1 о в, в — при (р = 30;

I Ф 0

d, d — при (= 60

В приосевой зоне конического канала (крнфузора) закрученный поток испытывает сильный разгон, что приводит к ускорению потока в приосевой и центральной областях цилиндрического канала и образованию радиальных течений, направленных к оси канала.

Под действием ускорения, которое с, ростом интенсивности закрутки захватывает все большую часть сечения, происходит уменьшение интенсивности продольных пульсаций в канале. Таким образом, установка конфузора приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи без изменения плотности теплового потока.

Зависимость I — для незакрученного

0 потока при = 0 и d„= 1.

Максимальная теплоотдача .достига-. ется при углах закрутки потока (cg ), равных .45 -60 и при диаметре выходного отверстия конфузора (Й„), равным 0,5-0,75 d „

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 2 подачи исходного продукта в нагреватель вводится вещество, которое необходимо нагреть.

Попадая на лопатки завихрителя 7, 1 установленного на входе в цилиндр 5, вещество приобретает вращательнопоступательное движение и направ10 ляется вниз по винтовой линии, ин— тенсивно нагреваясь от внутреннего источника 8 тепла, причем за счет высокой степени турбулизации нагрев происходит по всему объему цилиндра, 15 а теплоотдача к стенке уменьшается, что позволяет эффективнее использовать выделяемое источником тепло. На выходе-из цилиндра жидкость, нагревшись, ускоряет свое

2О движение благодаря наличию конфузора 11 и попадает на сферические направляющие 9, которые придают пото. ку направленное упорядоченное движение на повороте потока иэ цилиндра

25 в кольцевое пространство между корпусом и цилиндром, направляясь к выходному патрубку 3. При этом слой нагретого вещества, находящийся в кольцевом пространстве вокруг цилинд ц ра, являясь вторичным источником тепла и, в то же время, тепловым изолятором, препятствует потерям в атмосферу от наиболее нагретой центральной части цилиндра, получая при этом добавочное количество тепла от наружней стенки цилиндра.

Применение изобретения позволяет уменьшить потери на гидравлическое сопротивление установки в 2-2,5 раза

40 и увеличить интенсивность нагрева на 40-50Х.

1232588!

Иитеясивиость теплоотдачи (St ° 10 ) Параметры

Радиус иарузиой кромки (R„„) 0,5 0,6

025 04 05 06

6.10

0,2 2,6 3,0 3,0

1,8 1,8 !,5

2,8 2,3 2,8 2,6 2,2 1,5

l 4

2,6 1,5

2,6 1,5

1,5

1 ° 0 3â0 Зэ2 3 ° 2 Зэ0 2э4 2юб 2э6 2э4 Оэ5..0,5 0,5 0,5 0,2 2,7. 3,2 . 3,2, 2,8

2,5 3,0 2,9 2,5

l,6

2,0 2,0 1,6

30 0,5 3,6

3,5

3,5

3,2

1,6

1,6

0,75 4

4,1 3 ° 8

3,8

1,5

1,6

1,0 3,1 3,2 3,2 3,0 2,5 2,6 . 2,6 2,2

0,5

0,5 0,5 0,5

0,2 3,0 3,3 3 3

2,5 2,9 3,1 2,0 2,0

З.l

2,3

2,5 2,0

45 0,5

4,0

4,1

3,5

3,5 2,5

2,4

3,6

3,6 2,5

0,75

4,1

4,0

2,5

25 26 26 23 06

3,0 3,2 3,3 3,0!,0

0,5

0,5 0,6

Р,2 3,2 3,5

3 5 3,4 3 3

3,6 3,2 2,6 3,0 3,1 2,5

3,2

60 0,5

4,2

4,0 4,0

3,8

3,2

3,2

0,75 4,3

4,2

4,!

4,0

3,4

3,5

3,3 3,0 2,5 2,6 2,6 2,5 0,6

0,6 0,6 0,6

1,0 3,0 3,2

15 0,5 3,6

0,75 Ъ,9

4,0 2,5

4,1 2,6

1232588

2 Я 0 $6 ЯГ

Составитель Н.Панфилов

Редактор М.Бланар Техред Л.Олейник

Корректор Л.Патай ское предпринтие . r yxropop y -HpoeKTHaR4

Заказ 3023 Тираж 713 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ИЗО35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5