Многоходовой трубчатый теплообменник

 

Использование: рекуперация тепла в линиях асептического консервирования жидких и пюреобразных пищевых продуктов. Сущность изобретения: теплообменник содержит две группы размещенных одна в другой труб, в одной из которых количество труб не менее 3, а в другой на 1 больше. Трубы образуют группы при последовательном соединении в шахматном порядке. Канал для прохода хладагента составляют трубы, начиная с внешней трубы дополнительной группы, последовательно соединенной в шахматном порядке с трубами основной и дополнительной групп, номера которых от центра для каждой последующей уменьшаются на 1. Канал для прохода теплоносителя образуют остальные трубы, начиная с осевой трубы одной из групп, последовательно соединенной в шахматном порядке с трубами основной и дополнительной групп, номера которых от центра для каждой последующей увеличиваются на 1. 2 ил.

Изобретение относится к конструкции рекуперативного теплообменника линии асептического консервирования жидких и пюреобразных продуктов.

известен многоходовой трубчатый теплообменник, содержащий группу сообщающихся между собой и размещенных одна внутри другой труб, образующих при последовательном соединении от центра к периферии канал для прохода теплоносителя, и группу труб, размещенных в каждом межтрубном пространстве первой группы, образующих канал для прохода хладагента при последовательном соединении от периферии к центру пучков труб каждого межтрубного пространства (RU, патент N 2034490, кл. A 23 C 3/033, 1995).

Недостатком этого теплообменника является низкий КПД, связанный с конвективным продольным теплообменом в теплоносителе при противоточном движении относительно одних и тех же стенок труб.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД за счет исключения продольного теплообмена в потоках энергоносителей.

Этот результат достигается тем, что многоходовой трубчатый теплообменник, содержащий группу сообщающихся между собой и размещенных соосно одна в другой труб, образующих каналы для прохода хладагента и теплоносителя, согласно изобретению снабжен дополнительной группой сообщающихся между собой и размещенных соосно одна внутри другой труб, количество труб основной группы не мене 3, а количество труб дополнительной группы превосходит его на 1, при этом канал для прохода хладагента составляют трубы, начиная с внешней трубы дополнительной группы, последовательно соединенной в шахматном порядке с трубами основной и дополнительной групп, номера которых от центра для каждой последующей уменьшаются на 1, а канал для прохода теплоносителя образуют остальные трубы, начиная с осевой трубы одной из групп, последовательно соединенной в шахматном порядке с трубами основной и дополнительной групп, номера которых от центра для каждой последующей увеличиваются на 1.

Это позволяет повысить КПД теплообменника за счет исключения продольного теплообмена в потоках энергоносителей.

На фиг. 1 и 2 показана схема предлагаемого теплообменника.

Многоходовой трубчатый теплообменник содержит две группы 1 и 2 труб, размещенных соосно одна внутри другой и образующих каналы для прохода теплоносителя и хладагента. Количество труб основной группы 1 не меньше 3. Количество труб дополнительной группы 2 на 1 превосходит количество труб основной группы 1. На фиг. 1 число труб основной группы 1 равно 3, на фиг. 2 - 4. Трубы пронумерованы от центра к периферии и имеют номера, первая цифра которых указывает на номер группы, а вторая цифра - на номер трубы в ней.

В теплообменнике на фиг. 1 канал для прохода хладагента составляют последовательно соединенные трубы 24, 13, 22 и 11, а канал для прохода теплоносителя - трубы 21, 12 и 23.

В теплообменнике на фиг. 2 канал для прохода хладагента составляют последовательно соединенные трубы 25, 14, 23, 12 и 21, а канал для прохода теплоносителя составляют трубы 11, 22, 13 и 24.

Данные конструкции теплообменников предназначены для рекуперации тепла в линиях асептического консервирования пищевых продуктов, таких как соки, пюре, напитки и молоко, в которых в качестве хладагента используется нестерильный продукт, поступающий из хранилищ с температурой несколько ниже температуры окружающего воздуха в рабочих помещениях, а в качестве теплоносителя тот же продукт после стерилизации. Основной задачей использования теплообменник является прогрев нестерилизованного продукта до температуры, близкой к температуре стерилизации, и охлаждение стерильного продукта до температуры фасовки, которая близка к температуре воздуха в рабочем помещении, при минимальных потерях тепла в окружающую среду.

При работе теплообменника нестерильный продукт по каналу для хладагента проходит по трубам, начиная с внешних труб каждой трубы 1 и 2, нагреваясь за счет теплообмена с воздухом и стерильным продуктом, одновременно исключая отвод тепла стерильного продукта в окружающую среду. Вывод нестерильного продукта осуществляется из осевой трубы группы труб, противоположной той, в которой осуществляется ввод стерильного продукта. Это обеспечивает достижение нестерильным продуктом температуры, близкой к температуре стерилизации. Одновременно проход стерильного продукта от осевой трубы к периферийным и его вывод из теплообменника рядом с вводом нестерильного продукта обеспечивает достижение им температуры, близкой к температуре окружающей среды, что и требуется для его последующей фасовки. Компоновка теплообменника обеспечивает отсутствие поверхностей, обтекаемых с разных сторон потоками теплоносителя или хладагента. Это исключает продольный теплообмен в потоках и повышает КПД рекуперации тепла. Соотношение количества труб основной 1 и дополнительной 2 групп обеспечивает минимальную разницу между входной температурой стерильного продукта и выходной температурой нестерильного продукта, что минимизирует энергозатраты на последующую стерилизацию подогретого нестерильного продукта.

Таким образом, предлагаемая конструкция теплообменника позволяет повысить КПД рекуперации тепла и минимизировать энергозатраты при стерилизации продуктов в линиях асептического консервирования с использованием данного теплообменника.

Формула изобретения

Многоходовой трубчатый теплообменник, содержащий группу сообщающихся между собой и размещенных соосно одна внутри другой труб, образующих каналы для прохода хладагента и теплоносителя, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной группой сообщающихся между собой и размещенных соосно одна внутри другой труб, количество труб основной группы не меньше 3, а количество труб дополнительной группы превосходит его на 1, при этом канал для прохода хладагента составляют трубы, начиная с внешней трубы дополнительной группы, последовательно соединенной в шахматном порядке с трубами основной и дополнительной групп, номер которых от центра для каждой последующей уменьшается на 1, а канал для прохода теплоносителя образуют остальные трубы, начиная с осевой трубы одной из групп, последовательно соединенной в шахматном породке с трубами основной и дополнительной групп, номер которых от центра для каждой последующей увеличивается на 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2