ТЕПЛОМАССООБМЕННИК Российский патент 2000 года по МПК F28C3/06 

Тепломассообменник.

Изобретение относится к контактным теплообменным аппаратам и может быть использовано в теплоэнергетической промышленности.

Известен контактный теплообменник, содержащий корпус с патрубками подвода рабочих сред, размещенные в корпусе осевое сопло одной из сред, периферийное кольцевое сопло другой среды и камеру смешения [1].

Недостатком указанного теплообменника является подача в камеру смешения рабочих сред сплошным потоком, что увеличивает время их диспергирования, снижает эффективность тепломассообмена и приводит к повышению габаритов и металлоемкости теплообменника в целом.

Ближайшим техническим решением является тепломассообменник, содержащий корпус с патрубками подвода рабочих сред, размещенные в полости корпуса профилированные обечайки, образующие коаксиальные каналы с соответствующими соплами и сообщенную с соплами камеру смешения [2].

В указанном техническом решении одна из рабочих сред в кольцевом потоке попадает между двумя потоками другой рабочей среды. При взаимодействии потоков происходит перемешивание рабочих сред. Послойная подача одной из рабочих сред несколько повышает эффективность взаимодействия, однако их совместное течение в камере смешения нивелирует слоистость и приводит к тому, что рабочие среды взаимодействуют друг с другом их полными объемами, что увеличивает время, необходимое для окончательного смешения, снижает эффективность аппарата в целом и сужает его рабочий диапазон.

Предлагаемое изобретение направлено на обеспечение возможности регулирования по расходам рабочих сред и на расширение температурного рабочего диапазона.

Указанная цель достигается тем, что в известном тепломассообменнике, содержащем корпус с патрубками подвода рабочих сред, размещенные в полости корпуса профилированные обечайки, образующие коаксиальные каналы с соответствующими соплами и сообщенную с соплами камеру смешения, выходной участок по ходу движения сред по крайней мере одной из обечаек снабжен конфузором и введен в камеру смешения с расчленением части ее полости по длине на коаксиальные зоны, а каждый из каналов снабжен автономным патрубком подвода, причем смежные каналы подключены к разным средам и объединены попарно упомянутыми зонами.

Кроме того, выходной участок конфузора может быть снабжен цилиндрическим патрубком, а нерасчлененная часть полости камеры смешения может быть выполнена в виде последовательно размещенных цилиндрического и конфузорного участков.

На фиг. 1 схематично изображен описываемый тепломассообменник.

На фиг. 2 - вариант тепломассообменника с цилиндроконфузорным профилем камеры смешения.

Тепломассообменник содержит корпус 1 с патрубками 2, 3, 4 и 5 подвода рабочих сред и размещенные в полости корпуса 1 профилированные обечайки 6, 7 и 8, образующие коаксиальные каналы 9, 10, 11 и 12 с соответствующими соплами 13, 14, 15 и 16. Выходной участок обечайки 7 снабжен конфузором 17 и введен в камеру смешения 18 с расчленением части ее полости по длине на коаксиальные зоны 19 и 20. Каждый из каналов снабжен автономным патрубком подвода, соответственно 2, 3, 4 и 5. Смежные каналы подключены своими патрубками к разным средам и объединены в пары. Так, например, канал 9 своим патрубком 2 подключен к воде, соответственно канал 10 с помощью патрубка 3 - к пару, канал 11 своим патрубком 4 - к воде и канал 12 своим патрубком 5 - к пару. Каналы 11 и 12 объединены в предвключенный модуль вычлененной зоной 19, а каналы 9 и 10 объединены в основной модуль кольцевой зоной 20. Нерасчлененная часть полости камеры смешения выполнена в виде конфузорного профиля 21. Выходной участок конфузора 17 может быть снабжен цилиндрическим патрубком 22, а нерасчлененная часть полости камеры смешения может быть выполнена в виде последовательно состыкованных по ходу движения сред цилиндра 23 и конфузора 24. Тепломассообменник снабжен патрубком 25 отвода смеси рабочих сред. Оба образованных модуля работают автономно, независимо друг от друга, однако описанное объединение их в одном аппарате с общей камерой смешения расширяет рабочий диапазон и создает дополнительные возможности регулирования.

В номинальном режиме предвключенный модуль с каналами 11 и 12 работает, например, на 20% от общего расхода сред, а основной модуль с каналами 9 и 10 - соответственно на 80%. В каждом из модулей пар и вода проходят соответствующие сопла, смешиваются между собой в вычлененных зонах 19 и 20, поступают в общую камеру смешения 18 и выводятся по технологическому назначению. В зонах 19 и 20 осуществляется конденсация пара и, тем самым, подогрев воды до заданных параметров, а в общей камере смешения лишь слияние потоков из образованных модулей и выравнивание теплогидравлических характеристик по объему полученной смеси.

При необходимости регулировки расходов рабочих сред или же выходной температуры смеси работу одного из модулей сохраняют неизменной, а изменение расходов осуществляют на другом модуле. Так, при регулировании расходов на основном модуле их несоответствие геометрическим параметрам приводит к нерасчетному истечению из сопл, однако "срыва" работы аппарата в целом не происходит, т. к. кинетической энергии смеси, истекающей из работающего в номинальном режиме предвключенного модуля, достаточно для ускорения поступившей в камеру смешения смеси из основного модуля. Кроме того, даже взаимный дисбаланс расходов сред в основном модуле между собой не приводит к "срыву" работы аппарата, т. к. при контакте в общей камере смешения со смесью предвключенного модуля происходит окончательная конденсация пара, при его избытке, или же подогрев воды и ее ускорение, при недостатке пара и, тем самым, изменение температуры образованной смеси на выходе.

Снижение расходов сред через основной модуль может происходить вплоть до полного отключения его из работы, т. е. в приведенном примере регулировка расходов рабочих сред осуществляется от их номинального значения G_НОМ до 0,2 G_НОМ. В случае же использования предвключенного модуля с другими номинальными значениями по расходам рабочих сред соответственно изменится и нижний предел регулирования аппарата в целом.

Возможен режим работы аппарата, когда расход через основной модуль остается неизменным, а расходы сред регулируются через предвключенный модуль. Основной модуль работает в номинальном режиме, а дополнительный подвод пара или воды через предвключенный модуль изменяет температуру подогрева смеси, т. е. расширяет температурный рабочий диапазон аппарата.

Таким образом, описанный тепломассообменник обеспечивает регулировку температуры смеси и расходов рабочих сред и тем самым расширяет его рабочий диапазон.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 992987, МПК F 28 C 3/06, 30.01.83.

2. Авторское свидетельство СССР N 1171078, МПК B 01 F 3/04, 07.08.85.

Изобретение относится к контактным теплообменным аппаратам и предназначено для использования в теплоэнергетической промышленности в контактных теплообменных аппаратах. Тепломассообменник содержит корпус с патрубками подвода рабочих сред и размещенные в полости корпуса профилированные обечайки, образующие коаксиальные каналы с соответствующими соплами. Выходной участок обечайки снабжен конфузором и введен в камеру смешения с расчленением части ее полости по длине на коаксиальные зоны. Каждый из каналов снабжен автономным патрубком подвода. Смежные каналы подключены своими патрубками к разным средам и объединены в пары. Нерасчлененная часть полости камеры смешения выполнена в виде конфузорного профиля. Выходной участок конфузора может быть снабжен цилиндрическим патрубком, а нерасчлененная часть полости камеры смешения может быть выполнена в виде последовательно состыкованных по ходу движения сред цилиндра и конфузора. Описанный тепломассообменник обеспечивает регулировку температуры смеси и расходов рабочих сред и тем самым расширяет его рабочий диапазон. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Тепломассообменник, содержащий корпус с патрубками подвода рабочих сред, размещенные в полости корпуса профилированные обечайки, образующие коаксиальные каналы с соответствующими соплами и сообщенную с соплами камеру смешения, отличающийся тем, что выходной участок по ходу движения сред по крайней мере одной из обечаек снабжен конфузором и введен в камеру смешения с расчленением части ее полости по длине на коаксиальные зоны, а каждый из каналов снабжен автономным патрубком подвода, причем смежные каналы подключены к разным средам и объединены попарно упомянутыми зонами. 2. Тепломассообменник по п. 1, отличающийся тем, что выходной участок конфузора снабжен цилиндрическим патрубком. 3. Тепломассообменник по п.1, отличающийся тем, что нерасчлененная часть полости камеры смешения выполнена в виде последовательно размещенных цилиндрического и конфузорного участков.