СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2000 года по МПК F28D7/04 

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

В теплообменниках каналы для прохода рабочих сред чаще всего имеют гладкостенные теплопередающие поверхности, на которые, благодаря наличию пристенного ламинарного слоя, происходит оседание взвешенных веществ, что ухудшает теплообмен.

Известен теплообменник, в котором для интенсификации теплообмена путем уменьшения оседания взвешенных веществ наружная теплопередающая поверхность содержит гофры, выполненные посредством штамповки (Коваленко Л.М., Глушков А. Ф. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи. - М.: Энергоатомиздат. 1986. С. 240).

Недостатком такого теплообменника является его неудовлетворительная работа при загрязненных рабочих средах вследствие малой ширины прохода и необходимость иметь специальное сложное оборудование для штамповки гофр.

Известны теплообменники, в каналах которых для интенсификации теплообмена располагают 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).

Недостатком таких теплообменников является недостаточная эффективность работы, сложность изготовления и эксплуатации, а также значительное гидравлическое сопротивление.

Известны также теплообменники, в каналах которых на теплопередающих поверхностях выполнены турбулизаторы в виде кольцевых канавок, образующих кольцевые диафрагмы плавной конфигурации (Дрейцер Г.А. Исследование солеотложений при течении воды с повышенной карбонатной жесткостью в каналах с дискретными турбулизаторами. Теплоэнергетика. 1996. N 3. С. 30-35).

Недостатком таких теплообменников является недостаточная эффективность работы при загрязненных рабочих средах и сложность изготовления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является спиральный теплообменник с каналами для рабочих сред, выполненными из рулонной ленты, в одном из которых размещены коридорно с шагом t в продольном и поперечном направлениях штифты (Барановский Н.В. и др. Пластинчатые и спиральные теплообменники. -М.: Машиностроение. 1973. С. 262-283).

Недостатком данной конструкции теплообменника является недостаточная эффективность при работе на загрязненных рабочих средах.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности теплообменника при работе на загрязненных рабочих средах при длительной эксплуатации за счет уменьшения оседания взвешенных веществ на теплопередающих поверхностях каналов.

Для решения поставленной задачи спиральный теплообменник с каналами для рабочих сред, изготовленными из рулонной ленты, в одном из которых размещены коридорно с шагом t в продольном и поперечном направлениях штифты, дополнительно снабжен турбулизаторами, выполненными из ленты, закрученной в продольном направлении, каждый из которых установлен на двух соседних штифтах, при этом шаг t₁ турбулизаторов составляет 4 шага t штифтов в продольном направлении.

Турбулизаторы, выполненные из ленты, закрученной в продольном направлении, каждый из которых установлен на двух соседних штифтах с шагом t₁, составляющим 4 шага t штифтов в продольном направлении, способствуют завихрению потока рабочей среды, движущейся по каналу, что позволяет уменьшить оседание взвешенных веществ на теплопередающие поверхности и тем самым повысить эффективность работы теплообменника при длительной эксплуатации.

На фиг. 1 изображена схема установки турбулизаторов в канале на двух соседних штифтах. На фиг. 2 - схема установки турбулизаторов в продольном и поперечном направлениях.

Каналы в спиральном теплообменнике выполнены из рулонной ленты 1. Штифты 2 в канале размещены коридорно с шагом t в продольном и поперечном направлениях. Каждый турбулизатор 3, выполненный из ленты, закрученной в продольном направлении, установлен на двух соседних штифтах 2 с шагом t₁, составляющим 4 шага t штифта в продольном направлении.

Теплообменник работает следующим образом.

Теплоноситель движется по каналу, изготовленному из рулонной ленты 1, в котором размещены коридорно с шагом t в продольном и поперечном направлениях штифты 2. Турбулизаторы 3, выполненные из ленты, закрученной в продольном направлении, и расположенные на двух соседних штифтах 2 с шагом t₁, составляющим 4 шага t штифтов в продольном направлении, закручивают поток рабочей среды. Ламинарное движение потока в пристеночном слое разрушается, уменьшается отложение взвешенных веществ на теплопередающие поверхности, и, таким образом, повышается эффективность теплообменника при работе на загрязненных рабочих средах.

Предлагаемая конструкция позволит обеспечить эффективную работу теплообменника длительное время без специальных мероприятий по очистке теплопередающих поверхностей от взвешенных веществ, присутствующих в промышленных и хозбытовых стоках. Кроме того, возможно использование теплонасосных установок при утилизации низкопотенциальной теплоты из загрязненной шахтной воды, что обеспечит экономию топливно-энергетических ресурсов.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и горной промышленности. Спиральный теплообменник содержит каналы для рабочих сред, изготовленные из рулонной ленты, в одном из которых размещены коридорно с шагом t в продольном и поперечном направлениях штифты, дополнительно снабженные турбулизаторами, выполненными из ленты, закрученной в продольном направлении, каждый из которых установлен на двух соседних штифтах, при этом шаг t₁ турбулизаторов составляет 4 шага t штифтов в продольном направлении. Задачей изобретения является повышение эффективности теплообменника при работе на загрязненных рабочих средах при длительной эксплуатации за счет уменьшения оседания взвешенных веществ на теплопередающих поверхностях каналов. 2 ил.

Спиральный теплообменник с каналами для рабочих сред, изготовленными из рулонной ленты, в одном из которых размещены коридорно с шагом t в продольном и поперечном направлениях штифты, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен турбулизаторами, выполненными из ленты, закрученной в продольном направлении, каждый из которых установлен на двух соседних штифтах, при этом шаг t₁ турбулизаторов составляет 4 шага t штифтов в продольном направлении.