Входная камера теплообменника

 

Использование: в теплообменных аппаратах для энергетической и химической промышленности, в которых смешиваются потоки теплоносителей, имеющие разную температуру. Сущность изобретения: входная камера теплообменника содержит корпус 1 с патрубками 2 ввода теплоносителей, равномерно распределенными по его периметру. В корпусе 1 установлен теплообменный трубный пучок 4, заключенный в перфорированный кожух 5, расположенный относительно корпуса 1 с образованием кольцевого зазора, сообщенного с межтрубным пространством через отверстия 6 кожуха 5 и снабженного перегородкой 7, выполненной в виде усеченного конуса, равномерно перфорированного отверстиями 8. На внутренней поверхности корпуса 1 за перегородкой 7 установлено кольцо 9 с зазором 10 по отношению к кожуху 5. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в теплообменных аппаратах для энергетической и химической промышленности, в которых смешиваются потоки теплоносителей, имеющие разную температуру.

Известна входная камера, содержащая днище и две цилиндрические стенки с отверстиями для подвода в камеру смешения различных по температуре теплоносителей.

Недостатком известной камеры смешения являются ее большое гидравлическое сопротивление и металлоемкость.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является входная камера, образованная внутренней и наружной коаксиальными цилиндрическими стенками с отверстиями и днищем с двумя кольцевыми рядами отверстий.

Корпус камеры снабжен патрубками ввода теплоносителей. Один из патрубков с помощью втулки соединен с внутренней входной камерой, а другой - с наружной входной камерой, образованными дополнительной цилиндрической перегородкой, корпусом и кожухом. С помощью ряда плоских и цилиндрических перегородок организованы каналы подвода теплоносителей к камере смешения.

Недостатком известной конструкции является большое гидравлическое сопротивление камеры при движении теплоносителей, что повышает эксплуатационные затраты. Кроме того, данная конструкция металлоемка и трудоемка в изготовлении, что удорожает ее изготовление.

Камеру можно использовать преимущественно только для смешения двух вводимых теплоносителей.

Целью изобретения является уменьшение гидравлического сопротивления при одновременном снижении металлоемкости и трудоемкости изготовления теплообменника.

Указанная цель достигается тем, что перегородка выполнена в виде усеченного конуса, равномерно перфорированного отверстиями, и установлена с перекрытием кольцевого зазора с уклоном в сторону направления движения теплоносителя, а за перегородкой на внутренней поверхности корпуса установлено кольцо с зазором по отношению к кожуху.

По вариантам исполнения предлагается: кольцо установить с зазором, проходное сечение которого равно как минимум проходному сечению патрубков; диаметр отверстий в перегородке выполнить с уменьшением по направлению движения теплоносителя.

При анализе уровня техники не обнаружено решений, имеющих сходные с изобретением признаки, т. е. предлагаемое техническое решение удовлетворяют критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена входная камера теплообменника, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 - вариант выполнения отверстий в перегородке с уменьшением диаметра.

Входная камера теплообменника содержит корпус 1 с патрубками 2, 3 ввода теплоносителей, равномерно распределенными по его периметру. В корпусе 1 установлен теплообменный трубный пучок 4, заключенный в перфорированный кожух 5, расположенный относительно корпуса 1 с образованием кольцевого зазора, сообщенного с межтрубным пространством через отверстия 6 кожуха 5 и снабженного перегородкой 7, выполненной в виде усеченного конуса, равномерно перфорированного отверстиями 8. На внутренней поверхности корпуса 1 за перегородкой 7 установлено кольцо 9 с зазором 10 по отношению к кожуху 5.

Входная камера теплообменника работает следующим образом.

Нагреваемая среда проходит по трубному пространству пучка 4, охлаждая греющий теплоноситель, например натрий, в межтрубном пространстве этого пучка. При этом греющий теплоноситель подается в камеру 1 через патрубки 2, 3 и может подаваться с разными температурами. Патрубки 2, 3 расположены тангенциально по отношению к корпусу 1. При входе в камеру теплоносители закручиваются, при этом более холодный теплоноситель под действием центробежных сил стремится переместится к внутренней поверхности корпуса 1, интенсивно перемещается с более горячим теплоносителем и поднимается вверх по кольцевому зазору между корпусом 1 и кожухом 5, встречая на своем пути перегородку 7, выполненную в виде усеченного конуса, равномерно перфорированного отверстиями 8. Теплоноситель проходит через отверстия 8 наклонными струями, причем более холодные струи встречают на своем пути кольцо 9, которое перемещает их к кожуху 5, и продолжает перемешиваться с более горячим встречным теплоносителем. Далее теплоноситель проходит через зазор 10 и равномерно распределяется по периметру кожуха 5 верхней части корпуса 1, при этом более глубоко перемешивается и через отверстия 6 кожуха 5 поступает в межтрубное пространство трубного пучка 4 для теплообмена.

Для более интенсивного перемешивания и более равномерного распределения теплоносителя по живому сечению кольцевого зазора предусматриваются варианты выполнения зазора 10 разной величины, а также неравномерное распределение отверстий 8 по периметру перегородки 7, при этом возможно также уменьшение диаметра отверстий 8 по направлению движения теплоносителя.

Такая конструкция входной камеры позволяет существенно снизить гидравлическое сопротивление камеры, металлоемкость и трудоемкость изготовления без ухудшения качества смешивания различных по температуре входящих в нее теплоносителей, причем количество входящих теплоносителей в камеру не ограничивается.

Формула изобретения

1. ВХОДНАЯ КАМЕРА ТЕПЛООБМЕННИКА, содержащая корпус с патрубками ввода теплоносителей, равномерно распределенными по его периметру, и установленный в корпусе теплообменный трубный пучок, заключенный в кожух, расположенный относительно корпуса с образованием кольцевого зазора, сообщенного с межтрубным пространством пучка и снабженного перегородкой, отличающаяся тем, что, с целью снижения гидравлического сопротивления при одновременном снижении металлоемкости и трудоемкости изготовления, перегородка выполнена в виде равномерно перфорированного усеченного конуса, установленного с перекрытием кольцевого зазора и с уклоном в сторону направления движения теплоносителя, а над перегородкой установлено кольцо, скрепленное с корпусом и с образованием зазора с кожухом.

2. Камера теплообменника по п.1, отличающаяся тем, что отверстия расположены равномерно по поверхности перегородки.

3. Камера теплообменника по п.1, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества смешения, отверстия расположены с переменным шагом по поверхности перегородки.

4. Камера теплообменника по п.1, отличающаяся тем, что величина проходного сечения зазора между кожухом и кольцом равна или превышает проходное сечение патрубков.

5. Камера теплообменника по п.1, отличающаяся тем, что, с целью улучщения качества смешения теплоносителя, диаметр отверстий в перегородке выполнен уменьшающимся по направлению движения теплоносителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3