КОНТАКТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1998 года по МПК F24H1/10 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, к конструкции теплообменника, что позволяет утилизировать физическое тепло продуктов сгорания и скрытую теплоту конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания.

Наиболее близким техническим решением является контактный экономайзер (М.Б.Равич. "Газ и эффективность его использования в народном хозяйстве". М. , Недра, 1987 г., стр. 159-161, рис. 40).

Контактный экономайзер состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, в которые входят и выходят продукты сгорания. Внизу экономайзер имеет сборный бак конденсата, а вверху установлена перфорированная труба. Внутри корпуса контактного экономайзера, под перфорированной трубой размещается насадок, а над трубой - влагоотделитель из керамических колец Рашига.

Недостатками контактного экономайзера являются значительное аэродинамическое сопротивление движущегося потока продуктов сгорания и применение колец Рашига.

Целью предлагаемого решения является повышение КПД котельной установки с понижением аэродинамического сопротивления потока продуктов сгорания. На фиг. A и фиг. B изображены варианты описываемого теплообменника.

Поставленная цель достигается тем, что контактный теплообменник по первому варианту (фиг. A) состоит из прямоугольного корпуса 1 с вертикальной перегородкой 2, у которой внизу раздвоенный конец, входящим 3 и выходящим 4 патрубками прямоугольной формы, через которые входят и выходят продукты сгорания.

На сборном баке конденсата 5, изготовленном из бетона, установлен стальной корпус 1, причем места соприкосновения корпуса теплообменника 1 и бака конденсата 5 тщательно уплотнены, а внутри корпуса контактного теплообменника установлена система перфорированных труб 6, при этом сборный бак конденсата соединен с циркуляционным насосом 7. По второму варианту изобретения (фиг. B) корпус и бак сбора конденсата выполнены из одного материала.

Работа контактного теплообменника.

Продукты сгорания, выходящие из котельной установки, поступают во входной патрубок 3 корпуса 1 контактного теплообменника и, огибая перегородку 2, выходят в выходной патрубок 4, при этом они контактируют с охлажденным конденсатом, который разбрызгивается из перфорированных труб 6, стекает по обе стороны раздвоенного конца перегородки 2 и с самой поверхностью конденсата, находящегося в сборном баке 5; отдав физическое тепло и сконденсировав водяные пары, продукты сгорания дымососом выбрасываются в дымовую трубу. Циркуляционный насос 7 обеспечивает нагнетание нагретого конденсата через промежуточный поверхностный теплообменник, охлажденный конденсат после промежуточного теплообменника возвращается в перфорированные трубы 6 контактного теплообменника, при этом уровень конденсата в сборном баке 5 поддерживается автоматически. В поверхностном теплообменнике используется тепло конденсата паров и физическое тепло продуктов сгорания для нагрева воды с использованием ее в технологических процессах. Контактный теплообменник может быть использован в качестве экономайзера.

По замыслу автора-заявителя, с целью уменьшения аэродинамического сопротивления потока продуктов сгорания при прохождении через предлагаемый контактный теплообменник, он не имеет колец Рашига, а эффективность соприкосновения конденсата с продуктами сгорания обеспечивается большим количеством перфорированных труб, определенным образом расположенных в объеме теплообменника, при этом струйки воды выходят из перфорированных труб в вертикальном и горизонтальном направлениях (вертикальное и горизонтальное принято условно и возможно отклонение струй как от вертикали, так и от горизонтали). А при попадании струек воды на стенки и перегородку контактного теплообменника возникает брызговой эффект, т.е. струйки воды при попадании на стенку корпуса и перегородку теплообменника разбрызгиваются каплями по всему объему теплообменника, причем смоченные стенки корпуса и перегородка теплообменника также контактируют с продуктами сгорания, при этом раздвоенные концы перегородки увеличивают площадь контакта конденсата с продуктами сгорания, причем и поверхность конденсата является теплообменной и контактирует с продуктами сгорания; таким образом, учитывая все эти факторы, струйное вертикальное и горизонтальное разбрызгивание конденсата из перфорированных труб, отраженное разбрызгивание струек от корпуса и перегородки, две стекающие пленки конденсата с раздвоенной внутренней перегородки, смоченные внутренние поверхности теплообменника и площадь конденсата с возбужденной поверхностью, получаем в итоге более эффективное соприкосновение конденсата с проходящим потоком продуктов сгорания, без насыщения внутреннего пространства теплообменника кольцами Рашига и, как следствие, меньшее аэродинамическое сопротивление потока продуктов сгорания.

Контактный теплообменник может иметь дополнительно дырчатые или жалюзийные щиты, расположенные горизонтально по обе стороны от вертикальной перегородки.

Контактный теплообменник может иметь на перфорированных трубах калиброванные насадки для лучшего разбрызгивания конденсата, с целью получения большего количества капель меньшего размера.

Контактный теплообменник может иметь внутри корпуса на вертикальных стенках и перегородке - оребрение.

Контактный теплообменник может быть изготовлен из антикоррозионных материалов.

Контактный теплообменник может быть покрыт слоем антикоррозионной защиты.

В выходном патрубке контактного теплообменника может быть установлен (смонтирован) отделитель влаги.

Контактный теплообменник может иметь перфорированные раздвоенные концы вертикальной перегородки.

Контактный теплообменник может иметь в корпусе сборный конденсатный бак.

Таким образом, в предлагаемом контактном теплообменнике площадь поверхности соприкасания разбрызгиваемого конденсата с движущимся потоком продуктов сгорания больше, чем в контактном экономайзере с применением колец Рашига и, как следствие, лучшая теплопередача от потока продуктов сгорания к конденсату.

Изобретение предназначено для утилизации физического тепла и скрытой теплоты конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Соприкосновение конденсата с продуктами сгорания обеспечивается большим количеством перфорированных труб, определенным образом расположенных в объеме теплообменника, при этом струйки воды выходят из перфорированных труб в вертикальном и горизонтальном направлениях. Изобретение повышает КПД котельной установки с понижением аэродинамического сопротивления потока продуктов сгорания. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Контактный теплообменник, содержащий корпус, перфорированную трубу, входной и выходной патрубки, сборный бак конденсата, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными перфорированными трубами, корпус имеет вертикальную перегородку с раздвоенным концом, сборный бак изготовлен из иного, чем корпус, материала, а перфорированные трубы, размещенные в верхней части корпуса, перфорированы снизу, нижерасположенные трубы перфорированы по боковым образующим, при этом входной и выходной патрубки выполнены прямоугольной формы и расположены в верхней части корпуса. 2. Контактный теплообменник, содержащий корпус с баком сбора конденсата, перфорированную трубу, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными перфорированными трубами, корпус имеет вертикальную перегородку с раздвоенным концом, причем перфорированные трубы, размещенные в верхней части корпуса, перфорированы снизу, нижерасположенные трубы перфорированы по боковым образующим, при этом входной и выходной патрубки выполнены прямоугольной формы и расположены в верхней части корпуса. 3. Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что корпус, вертикальная перегородка и перфорированные трубы изготовлены из антикоррозионных материалов. 4. Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что корпус, вертикальная перегородка и перфорированные трубы покрыты слоем антикоррозионного материала. 5. Теплообменник по пп. 1-4, отличающийся тем, что дополнительно имеет дырчатые щиты, расположенные по обе стороны от вертикальной перегородки. 6. Теплообменник по пп. 1-5, отличающийся тем, что дополнительно имеет жалюзийные щиты, расположенные по обе стороны от вертикальной перегородки. 7. Теплообменник по пп. 1-6, отличающийся тем, что его корпус снаружи изолирован. 8. Теплообменник по пп. 1-7, отличающийся тем, что перфорированные трубы имеют дополнительно калиброванный насадок для разбрызгивания конденсата. 9. Теплообменник по пп. 1-8, отличающийся тем, что в выходном патрубке дополнительно установлен отделить влаги. 10. Теплообменник по пп. 1-9, отличающийся тем, что дополнительно внутри корпуса на вертикальных стенках и перегородке имеются вертикальные ребра. 11. Теплообменник по пп. 1-10, отличающийся тем, что раздвоенные концы вертикальной перегородки перфорированы.