ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1994 года по МПК F28C3/06 

Изобретение относится к аппаратам для утилизации тепла паровоздушных выбросов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в текстильной промышленности.

Известны смесительные теплообменники, использующие тепло газа для нагрева воды. Они представляют собой вертикальную камеру, внутри которой расположены водораспределитель, насадки, на поверхности которых происходят теплообменные процессы, сборник нагретой воды. Данные теплообменники различаются видами насадок: кольцами Рашига, с кольцами Паля, с седлообразными насадками, с насадками фирмы "Зульцер" и др.

Однако известные теплообменники с перечисленными видами насадок нельзя использовать для утилизации тепла паровоздушных смесей, удаляемых из машин отделочного обоpудования текстильной промышленности по причине забивания этих насадок пухом, содержащимся в паровоздушной смеси. Другим недостатком этих теплообменников является высокое суммарное аэродинамическое сопротивление теплообменника и участка с системой подводящего к теплообменнику и отводящего от него газ воздуховодов, т.к. происходит неизбежное увеличение длины воздуховодов и возрастает количество поворотов на 90^о на пути движения газа (три поворота воздуховодов и один поворот внутри теплообменника) по причине того, что входной патрубок газа находится сбоку в нижней части аппарата, а выходной - в верхней части.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является контактно-поверхностный водоподогреватель, который содержит вертикальный корпус с нижним газоподводящим и верхним газоотводящим патрубками, размещенную между последними теплообменную насадку с вертикальными зигзагообразными каналами, лотки, каждый из которых образован примыкающими к основанию боковыми стенками, и патрубок отвода нагреваемой среды.

Однако указанный водоподогреватель имеет существенный недостаток, присущий аппаратам, рассмотренным выше. Наличие нескольких поворотов на пути движения газа в подводящем и отводящем воздуховодах и внутри теплообменника, связанных с тем, что входной патрубок газа находится сбоку в нижней части аппарата, а выходной - в верхней его части, создает высокое дополнительное аэродинамическое сопротивление теплообменника и системы вытяжных воздуховодов. Это требует установки дополнительных мощностей на вытяжную вентиляцию.

Целью изобретения является уменьшение энергозатрат путем снижения аэродинамического сопротивления теплообменника и системы воздуховодов.

Указанная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем вертикальный корпус с нижним газоподводящим и верхним газоотводящим патрубками, размещенную между последними теплообменную насадку с вертикальными зигзагообразными каналами, лотки, каждый из которых образован примыкающими к основанию боковыми стенками, и патрубок отвода нагреваемой среды, насадка выполнена в виде рядов, наклоненных к продольной оси корпуса, планок, между которыми образованы упомянутые каналы, патрубки размещены соосно корпусу, причем газоподводящий патрубок заведен внутрь корпуса с образованием кольцевого водосборника, причем лотки размещены под нижними планками, а патрубок отвода нагреваемой среды подключен к водосборнику. Ширина основания лотка составляет 0,8 - 1,2 расстояния между соседними лотками, а боковые стенки лотков установлены под углом к продольной оси корпуса.

Расположение газоподводящего патрубка, зигзагообразных каналов теплообменной насадки и газоотводящего патрубка вдоль одной продольной оси снижает аэродинамическое сопротивление теплообменника, а также участка воздуховодов, на котором он располагается, т.к. устраняется необходимость изменения направления движения газа в теплообменнике, а также в подводящем и отводящем воздуховодах и связанные с этим увеличение пути движения газа. Это позволяет отказаться от установки дополнительных мощностей на вытяжную вентиляцию. Предлагаемая конструкция является частью прямого участка вертикального воздуховода.

Признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого теплообменника, в известных технических решениях не обнаружено.

На фиг.1 изображен продольный разрез теплообменника; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - продольный разрез теплообменника, в котором боковые стенки лотков установлены под углом к продольной оси.

Теплообменник представляет собой вертикальную камеру 1, в верхней части которой расположен водораспределитель 2 с патрубком 3 подвода к теплообменнику холодной воды. Средняя часть аппарата представляет собой зону теплообмена, содержащую ряды расположенных под углом к продольной оси по направлению движения теплоносителей планок 4, образующих зигзагообразные каналы. Под каждой планкой нижнего ряда установлен лоток 5. В нижней части теплообменника по периметру его основания расположен кольцевой лотковый водосборник 6, имеющий патрубок 7 отвода нагретой воды потребителю. В центре водосборника расположен патрубок 8 подвода к теплообменнику газа. Патрубок 9 отвода от теплообменника отработанного газа находится над водораспределителем.

Теплообменник работает следующим образом.

Горячий газ, удаляемый из отделочного оборудования, подведенный к вертикальной камере 1 в нижней ее части через патрубок 8, поднимается по зигзагообразным каналам, образуемым лотками 5 и планками 4. Отработанный газ удаляется в атмосферу через патрубок 9. Холодная вода через патрубок 3 поступает в водораспределитель 2 и, стекая из него ровной планкой по наклонным планкам, нагревается при непосредственном контакте с поднимающимся вверх газом. Горячая вода стекает с планок нижнего ряда насадки в лотки 5 и далее направляется в кольцевой лотковый водосборник 6, а оттуда через патрубок 7 направляется к потребителю. Установка лотков предотвращает попадание воды с планок нижнего ряда насадки в патрубок 8 подвода к теплообменнику газа, а наклон лотков к вертикальной оси благодаря более сильной турбулизации газового потока в зоне их расположения позволяет обеспечить дополнительный догрев воды непосредственно в этих лотках.

Использование предлагаемого изобретения имеет существенные преимущества по сравнению с прототипом. Благодаря расположению патрубка подвода газа, зигзагообразных каналов насадки и патрубка отвода газа вдоль одной продольной оси снижается аэродинамическое сопротивление участка, на котором располагается теплообменник, т. к. устраняется необходимость изменения направления движения газа в теплообменнике, а также в подводящем и отводящем воздуховодах и связанное с этим увеличение пути движения газа. Это позволит отказаться от установки дополнительных мощностей на вытяжную вентиляцию.

Использование: теплоэнергетика, текстильная промышленность, утилизация тепла паровоздушных выбросов. Сущность изобретения: в вертикальную камеру 1 паровоздушная смесь ( ПС ) поступает через нижний патрубок 8, заведенный внутрь камеры 1 с образованием кольцевого водосборника. Далее ПС проходит по каналам теплообменной насадки, выполненной в виде рядов наклонных планок 4, и удаляется через верхний патрубок 9. ПС при этом нагревает воду, стекающую по планкам 4 в лотки 5. Из последних вода поступает в водосборник 6. Ширина основания каждого лотка 5 составляет 0,8 - 1,2 расстояния между соседними в ряду лотками 5. Боковые стенки лотков 5 установлены под углом к продольной оси камеры 1. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий вертикальный корпус с нижним газоподводящим и верхним газоотводящим патрубками, размещенную между последними теплообменную насадку с вертикальными зигзагообразными каналами, лотки, каждый из которых образован примыкающими к основанию боковыми стенками, и патрубок отвода нагреваемой среды, отличающийся тем, что, с целью снижения аэродинамического сопротивления, насадка выполнена в виде рядов наклоненных к продольной оси корпуса планок, между которыми образованы упомянутые каналы, патрубки размещены соосно с корпусом, причем газоподводящий патрубок заведен внутрь корпуса с образованием кольцевого водосборника, лотки размещены под нижними планками, а патрубок отвода нагреваемой среды подключен к водосборнику. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что ширина основания лотка составляет 0,8 - 1,2 расстояния между соседними лотками. 3. Теплообменник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что боковые стенки лотков установлены под углом к продольной оси корпуса.