Контактный теплообменник

 

Использование: теплоэнергетика, испарительное охлаждение воды в системах оборотного водоснабжения. Сущность изобретения: охлаждаемая жидкость подается через водораспределитель, выполненный в виде коллекторной трубы с соплами, и через последние истекает на турбинные лопатки (ТЛ), закрепленные на валу 5 и размещенные внутри втулки. На внешней поверхности последней закреплены вентиляторные лопасти (ВЛ), которые приводятся во вращение вместе с ТЛ истекающей жидкостью. Охлаждающий воздух подается в теплообменник снизу и последовательно проходит две ступени теплообмена, первая из которых выполнена в виде перфорированной тарелки 13. Контакт сред на последней происходит в пенном слое. Далее воздух вступает в контакт с жидкостью на поверхности конуса 4, проходя через его перфорацию. ТЛ установлены под углом, противоположном углу установки ВЛ. ТЛ способствуют дроблению капель жидкости при вращении, а ВЛ - созданию воздушной тяги в теплообменнике. В тарелке 13 предусмотрено переливное устройство, выполненное в виде трубы 15 с телескопическим патрубком 16, а между корпусом 1 и конусом 4 - зазор 14. Водоуловитель 7 выполнен в виде пластин с полыми ребрами, в стенках которых, обращенных к центру корпуса, выполнены перфорации. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для испарительного охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

Известен контактный теплообменник, содержащий вертикальный корпус, снабженный в верхней части водоподводящими и воздухоподводящими устройствами, а в нижней влагосборником и образующей с соосно установленной в нем обечайкой, и центральным патрубком, имеющим цилиндрическую и конфузорную часть, центральный и периферийный каналы с размещенными в их нижних зонах крыльчатками вентилятора, закрепленными на одном валу, причем лопасти крыльчатки, расположенной в центральном канале, выполнены сплошными, а лопасти крыльчаток в периферийных каналах сетчатыми, при этом последние расположены выше крыльчатки центрального канала и наклонены относительно нее в противоположную сторону, а водоподводящие и воздухоподводящие устройства установлены в периферийных каналах [1] Известен также контактный теплообменник, содержащий цилиндрический корпус с нижним воздуховходным и верхним воздуховыходным окнами, установленные в корпусе последовательно по ходу воздуха две ступени теплообменной поверхности, вторая из которых выполнена в виде конуса, вал и вентиляторные лопасти, водоуловитель и размещенный в нижней части корпуса поддон с жидкостью, а также водораспределитель с соплами [2] Недостатком этого теплообменника является невысокая интенсивность тепломассообмена между воздухом и водой вследствие просасывания вентиляторными лопастями небольшого расхода атмосферного воздуха и недостаточного дробления охлаждаемой воды, а также неполного использования кинетической энергии ее струй, выбрасываемых через сопла водораспределителя, ориентированные на конечные участки лопастей вентилятора, при этом неизбежны значительные проскоки струй между лопастями вентилятора из-за большого расстояния между ними.

Целью изобретения является повышение эффективности путем интенсификации тепломассообмена.

Для этого контактный теплообменник, содержащий цилиндрический корпус с нижним воздуховходным и верхним воздуховыходным окнами, установленные в корпусе последовательно по ходу воздуха две ступени теплообменной поверхности, вторая из которых выполнена в виде конуса, оси и вентиляторные лопасти, водоуловитель и размещенный в нижней части корпуса поддон с жидкостью, а также водораспределитель с соплами, снабжен втулкой и закрепленными на ступице турбинными лопатками, на свободных торцах которых жестко закреплена упомянутая втулка, на наружной поверхности последней размещены вентиляторные лопасти, при этом водораспределитель выполнен в виде размещенной над турбинными лопатками соосно корпусу коллекторной трубы, в нижнем торце которой выполнены сопла, ориентированные в сторону лопаток, первая ступень теплообменной поверхности выполнена в виде перфорированной тарелки, а конус выполнен перфорированным, обращен в сторону тарелки и закреплен на стенке корпуса с образованием кольцевого зазора.

Турбинные лопатки могут быть установлены под углом, противоположным углу установки вентиляторных лопастей.

Тарелка может быть выполнена перфорированной по всей поверхности и снабжена в центре переливным устройством в виде трубы с телескопическим патрубком, заведенной под уровень жидкости в поддоне с образованием гидрозатвора.

Водоуловитель может быть выполнен в виде радиально установленных по периферии корпуса пластин с отбойными полыми ребрами, причем в стенках последних, обращенных к центру корпуса, могут быть выполнены перфорации.

Такое выполнение теплообменника позволяет интенсифицировать теплообмен между средами путем увеличения расхода воздуха на единицу массы охлаждаемой воды и создания более развитой поверхности контакта.

На фиг. 1 представлен контактный теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1.

Контактный теплообменник содержит цилиндрический корпус 1 с нижним воздуховходным окном 2 и верхним воздуховыходным окном 3, установленные в корпусе 1 последовательно по ходу воздуха две ступени теплообменной поверхности, вторая из которых выполнена в виде конуса 4, ступицу 5, установленную на оси, и вентиляторные лопасти 6, водоуловитель 7 и размещенный в нижней части корпуса 1 поддон 8 с жидкостью, а также водораспределитель 9 с соплами 10, втулку 11 и закрепленные на ступице турбинные лопатки 12, на свободных торцах которых жестко закреплена втулка 11. На наружной поверхности последней размещены вентиляторные лопасти 6, при этом водораспределитель 9 выполнен в виде размещенной над турбинными лопатками 12 соосно корпусу коллекторной трубы, в нижнем торце которой выполнены сопла 10, ориентированные в сторону лопаток 12. Первая ступень теплообменной поверхности выполнена в виде перфорированной тарелки 13, а конус 14 выполнен перфорированным, обращен в сторону тарелки 13 и закреплен на стенке корпуса 1 с образованием кольцевого зазора 14. Турбинные лопатки установлены под углом, противоположным углу установки вентиляторных лопастей 6. Тарелка 13 выполнена перфорированной по всей поверхности и снабжена в центре переливным устройством в виде трубы 15 с телескопическим патрубком 16, заведенной под уровень жидкости в поддоне 8 с образованием гидрозатвора. Водоуловитель 7 выполнен в виде радиально установленных по периферии корпуса 1 пластин 17 с отбойными полыми ребрами 18, причем в стенках последних, обращенных к центру корпуса 1, выполнены перфорации.

Контактный теплообменник работает следующим образом.

Вода под давлением поступает в коллекторную трубу водораспределителя 9, откуда через сопла 10 истекает на турбинные лопатки 12, в результате чего приводятся во вращение вентиляторные лопасти 6. При этом жидкость распыливается вращающимися турбинными лопатками 12, а тяга воздуха в корпусе 1 осуществляется вентиляторными лопастями 6 в противоположном направлении движению водяных капель в факеле распыления. Далее распыленная жидкость оседает на поверхности конуса 4, где контактирует с охлаждающим воздухом, проходящим через перфорацию конуса 4, и сливается через зазор 14 на перфорированную тарелку 13, где вновь осуществляется контакт с воздухом, сопровождающийся образованием пенного слоя. Накапливающаяся на тарелке 13 жидкость отводится через трубу 15 с телескопическим патрубком 16 в поддон 8, при этом патрубком 16 регулируют высоту порога перелива. Капельная влага, выносимая потоком воздуха из пенного слоя, возвращается в слой, отбиваясь от внутренней поверхности конуса 4.

Воздух с капельной влагой удаляется из аппарата тягой, создаваемой вращающимися вентиляторными лопастями 6 через водоуловитель 7, выполненный в виде радиально установленных пластин 17 с отбойными полыми ребрами 18. В водоуловитель 7 происходит сепарация влаги из потока. Капельки влаги через перфорацию в ребрах попадают внутрь последних и далее капельная влага возвращается в теплообменник. Очищенный от капельной влаги воздух выбрасывается в атмосферу, а охлажденная в теплообменнике вода подается потребителю.

Формула изобретения

1. КОНТАКТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий цилиндрический корпус с нижним воздуховходным и верхним воздуховходным окнами, установленные в корпусе последовательно по ходу воздуха две ступени теплообменной поверхности, вторая из которых выполнена в виде конуса, ось и вентиляторные лопасти, водоуловитель и размещенный в нижней части корпуса поддон с жидкостью, а также распределитель с соплами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем интенсификации процесса тепломассообмена, он снабжен втулкой, ступицей, установленной на оси, и закрепленными с заданным углом установки на ступице турбинными лопатками, на свободных торцах которых жестко закреплена упомянутая втулка, на наружной поверхности последней размещены с заданным углом установки вентиляторные лопасти, при этом водораспределитель выполнен в виде размещенной над турбинными лопатками соосно с корпусом коллекторной трубы, в нижнем торце которой выполнены сопла, ориентированные в сторону лопаток, первая ступень теплообменной поверхности выполнена в виде перфорированной тарелки, а конус выполнен перфорированным, обращен в сторону тарелки и закреплен на стенке корпуса с образованием кольцевого зазора.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что угол установки турбинных лопаток противоположен углу установки вентиляторных лопастей.

3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что тарелка выполнена перфорированной по всей поверхности и снабжена в центре переливным устройством в виде трубы с телескопическим патрубком, заведенной под уровень жидкости в поддоне с образованием гидрозатвора.

4. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что водоуловитель выполнен в виде радиально установленных по периферии корпуса пластин с отбойными полыми ребрами, причем в стенках последних, обращенных к центру корпуса, выполнены перфорации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3