Теплообменник

 

Изобретение предназначено для применения в теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и горной отраслях промышленности. Устройство включает каналы для рабочих сред, завихрители, установленные равномерно с шагом t по длине трубы, наклонные лопасти дополнительно снабжены дискретными турбулизаторами в виде кольцевых проволочных стержней, размещенных на оконечностях лопастей и плотно примыкающих к внутренней стенке трубы, при этом отношение диаметра стержня турбулизатора к внутреннему диаметру трубы d/D = 0,06 - 0,08, а шаг завихрителя t = (5 - 7)D, где D - внутренний диаметр трубы. Технический результат изобретения заключается в уменьшении образования отложений взвешенных веществ на внутренних стенках трубы и повышении эффективности работы теплообменника при работе на загрязненных средах. 2 ил.

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и горной промышленности.

Известно, что в конвективных теплообменниках каналы для прохода горячего и холодного рабочих тел чаще всего выполнены в виде гладкостенных труб. При течении загрязненной жидкости на внутренних стенках канала оседают взвешенные вещества, что ухудшает теплообмен.

Известны теплообменники, в каналах которых для интенсификации теплообмена размещены гофрированные пластины или другие сложные поверхности - турбулизаторы (а.с. СССР N 397738, кл. F 28 F 3/00, 1969; N 624100, кл. F 28 D 9/00, 1978).

Недостаток таких теплообменников - сложность их изготовления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является теплообменник, включающий каналы для рабочих сред, завихрители, установленные равномерно с шагом t по длине трубы, наклонные лопасти (а.с. СССР N 1383083, кл. F 28 F 1/40, 1988).

Недостатком таких теплообменников является образование отложений взвешенных веществ при работе на загрязненных средах, что приводит к снижению теплопередачи от горячего рабочего тела к холодному.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы теплообменника при длительной эксплуатации за счет уменьшения образования отложений взвешенных веществ на внутренних стенках трубы.

Для решения поставленной задачи в теплообменнике, включающем каналы для рабочих сред, завихрители, установленные равномерно с шагом t по длине трубы, наклонные лопасти дополнительно снабжены дискретными турбулизаторами в виде кольцевых проволочных стержней, размещенных на оконечностях лопастей и плотно примыкающих к внутренней стенке трубы, при этом отношение диаметра стержня турбулизатора к внутреннему диаметру трубы d/D = 0,06 - 0,08, а шаг завихрителя t = (5 - 7)D, где D - внутренний диаметр трубы.

Дискретные турбулизаторы, размещенные на оконечностях наклонных лопастей и плотно примыкающие к внутренней стенке трубы, с отношением диаметра стержня турбулизатора к внутреннему диаметру трубы d/D = 0,06 - 0,08, и завихрители, установленные с шагом t, определяемым из соотношения t = (5 - 7)D, где D - внутренний диаметр трубы, еще больше закручивают поток в пристеночном слое, что позволяет значительно уменьшить отложения взвешенных веществ на внутренних стенках трубы при работе на загрязненных средах и увеличить коэффициент теплопередачи через стенку, отделяющую холодный поток от горячего.

На фиг. 1 изображен продольный разрез теплообменника, где t - шаг завихрителя, D - внутренний диаметр трубы, d - диаметр стержня турбулизатора; на фиг. 2 - поперечный разрез.

Теплообменник содержит трубы 1, завихрители 2, установленные с шагом t по длине трубы, определяемым из соотношения t = (5 - 7)D, где D - внутренний диаметр трубы, наклонные лопасти 3. Завихрители 2 с наклонными лопастями 3 укреплены на центральном стержне 4 посредством обтекателей 5. Обтекатели 5 образуют со стенками трубы 1 суживающиеся каналы 6. Стержень 4 закреплен в трубе 1 при помощи выступов 7 первого завихрителя 2 на входе и скобы 8 на выходе. Наклонные лопасти 3 дополнительно снабжены дискретными турбулизаторами 9 в виде кольцевых проволочных стержней, размещенных на оконечностях лопастей и плотно примыкающих к внутренней стенке трубы, при этом отношение диаметра стержня к внутреннему диаметру трубы d/D = 0,06 - 0,08.

Теплообменник работает следующим образом.

Теплоноситель, движущийся в трубе 1, проходит через суживающиеся каналы 6 завихрителей 2, равномерно установленных с шагом t по длине трубы, определяемым из соотношения t = (5 - 7)D, и формируется с помощью наклонных лопастей 3 и обтекателей 5 в закрученный и направленный под углом к стенке трубы 1 скоростной поток. Дискретные турбулизаторы 9 в виде проволочных стержней, установленных на оконечностях наклонных лопастей и плотно примыкающих к внутренней стенке трубы, дополнительно турбулизируют скоростной поток в пристеночном слое, тем самым предотвращая отложение взвешенных веществ на стенках трубы. Таким образом повышается эффективность работы теплообменников при длительной эксплуатации за счет уменьшения отложений взвешенных веществ на внутренних стенках трубы при работе на загрязненных средах.

Предлагаемая конструкция обеспечит надежную работу теплообменников длительное время без специальных мероприятий по очистке внутренних поверхностей труб от отложений взвешенных веществ, присутствующих в промышленных и хозбытовых стоках. Кроме того, возможно использование тепловых насосов при утилизации низкопотенциального тепла, что обеспечит экономию топливно-энергетических ресурсов.

Формула изобретения

Теплообменник, включающий каналы для рабочих сред, завихрители, установленные равномерно с шагом t по длине трубы, наклонные лопасти, отличающийся тем, что наклонные лопасти дополнительно снабжены дискретными турбулизаторами в виде кольцевых проволочных стержней, размещенных на оконечностях лопастей и плотно примыкающих к внутренней стенке трубы, при этом отношение диаметра стержня турбулизатора к внутреннему диаметру трубы d/D = 0,06-0,08, а шаг завихрителя t = (5-7)D где D - внутренний диаметр трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2