ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1997 года по МПК F28D7/00 F28F13/12 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и наиболее эффективно при использовании кожухотрубных воздухоподогревателей котельных агрегатов, особенно при модернизации последних.

Известен теплообменник (см. авт.св. N 992991, кл. F 28 D 7/00. Открытия, изобретения. Бюл. N 4, 1983 г.), содержащий корпус с подводящими и отводящими патрубками среды трубного и межтрубного пространств, размещенный в корпусе трубный пучок и центральные и кольцевые перегородки с распределительными устройствами.

Недостатком данного теплообменника являются громоздкость, большая металлоемкость конструкции и значительное гидравлическое сопротивление при движении теплоносителя в межтрубном пространстве вследствие сложности его перемещения из-за наличия внутреннего корпуса, центральных и кольцевых перегородок и распределительных устройств.

Известен струйный теплообменник (см. авт.св. N 1758390,кл⁵ F 28 F 13/12. Открытия, изобретения. Бюл. N 32, 1992 г.), содержащий теплообменную поверхность с ребрами, расположенное над ней устройство для подачи теплоносителя с отверстиями, в которых установлены сопла с определенными конструктивными отношениями между размерами сопла и расстоянием до теплообменной поверхности.

Недостатком известного теплообменника является то, что удаление вязкого подслоя теплоносителя осуществляется за счет усложнения конструкции устройства для подачи теплоносителя, обусловленного необходимым расположением сопл в межреберных промежутках и сложной формой самих ребер теплообменной поверхности из-за размещения в них щелевых каналов.

В основу изобретения положена задача интенсификации теплообмена в межтрубном пространстве путем разрушения и турбулизации вязкостного подслоя и зон застоя вихреобразно движущимся теплоносителем.

Поставленная задача достигается тем, что теплоноситель перед поступлением в межтрубное пространство теплообменника закручивается и в виде вихреобразного потока подается на теплообменную поверхность, разрушая и турбулизируя находящийся на последней вязкий подслой.

Преимущество предлагаемого теплообменника заключается в том, что повышение интенсивности теплообмена достигается без конструктивного усложнения самой теплообменной поверхности аппарата, а за счет размещения в устройстве подачи теплоносителя двух сопл с завихрителями.

Применение таких сопл особенно эффективно в вертикальных кожухотрубных воздухоподогревателях котельных установок. Это объясняется тем, что стоимость реконструкции устройства подачи теплоносителя незначительна.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплоомбенник, общий вид; на фиг. 2 - суживающееся сопло с завихрителями в виде четырех полос, развернутых по ходу сопла на 90^o.

Теплообменник состоит из теплообменной поверхности 1 в виде пучка вертикальных труб, расположенного в нижней части темплообменника устройства 2, для подачи теплоносителя с размещенными в нем двумя суживающимися соплами 3, внутри которых укреплены завихрители 4 в виде четырех полос, развернутых по ходу сопла на 90^o.

Теплообменник работает следующим образом. Теплоноситель, например воздух, нагнетаемый вентилятором (на фиг. не показано) из окружающей среды, поступает во входное устройство 2 и далее к соплам 3. В суживающихся соплах поток ускоряется, закручивается и в виде двух струй подается на теплообменную поверхность 1. Закрутка потоков приводит к увеличению угла раскрытия струи (вследствие центробежных сил) и, следовательно, к увеличению поверхности контакта струи и трубного пучка, тем самым интенсифицируя теплообмен. Помимо этого ускоренный поток теплоносителя, растекаясь по поверхности теплообмена, вызывает турбулизацию вязкого подслоя, его разрушение, ликвидирует застойные зоны, что также интенсифицирует теплообмен.

В целом криволинейное движение потока в межтрубном пространстве приводит к увеличению времени контакта с теплообменной поверхностью и созданию дополнительной турбулизации, что способствует значительной интенсификации теплообмена.

Использование: в кожухотрубных воздухоподогревателях котельных агрегатов. Сущность изобретения: теплообменник состоит из теплообменной поверхности 1 в виде пучка вертикальных труб, расположенного в нижней части теплообменника устройства 2 для подачи теплоносителя с размещенными в нем двумя суживающимися соплами 3, внутри которых укреплены завихрители 4 в виде четырех полос, развернутых по ходу сопла на 90^o. 2 ил.

Теплообменник, содержащий теплообменную поверхность, устройство для подачи теплоносителя с отверстиями, в которых расположены сопла, отличающийся тем, что сопла выполнены с жестко закрепленными внутри завихрителями в виде четырех полос, развернутых по ходу сопла на 90^o.