ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ РАБОЧИХ СРЕД С НАКИПЕОБРАЗУЮЩИМИ ПРИМЕСЯМИ Российский патент 2004 года по МПК F28D1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплообменникам для рабочих сред, содержащих накипеобразующие примеси, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известен способ очистки теплообменных поверхностей от загрязнений, включающий охлаждение воды в брызгальном бассейне, насыщение ее газом и последующую подачу газонасыщенной воды в теплообменный аппарат. Повышение эффективности очистки достигнуто тем, что температуру охлаждающей воды поддерживают в интервале 0-10°С [1].

Недостаток способа состоит в том, что для его осуществления необходимо специализированное технологическое оборудование, что сопряжено с дополнительными капитальными затратами, затратами материалов, электроэнергии и трудозатратами.

Известно устройство для предотвращения отложений на внутренней поверхности пароподогревателей котлов, содержащее последовательно соединенные системы химической водоподготовки, деаэрации питательной воды и сепарации пара. Повышение качества очистки в устройстве достигнуто тем, что оно имеет осадитель отложений и патрубок с дроссельным вентилем, связывающий систему сепарации и осадитель отложений, связанный патрубком с пароперегревателем [2].

Устройство, включающее несколько взаимосвязанных систем представляет собой сложное энергоемкое технологическое оборудование, требующее высококвалифицированного обслуживания. Кроме того, удаление отложений из осадителя сопряжено с повышенными транспортными расходами.

Известен теплообменный аппарат для рабочих сред, содержащих накипеобразующие примеси, включающий корпус, в котором размещены теплопередающие элементы. Уменьшение трудоемкости техобслуживания и снижение материальных затрат на нагрев и охлаждение рабочей среды в аппарате достигнуты тем, что теплопередающие элементы выполнены из термочувствительного материала с обратным мартенситным превращением, имеющим две предельные формы, причем кривизна поверхности элемента в одной предельной форме отличается от кривизны поверхности этого элемента в другой предельной форме [3].

По совокупности существенных признаков и достигаемому результату теплообменник наиболее близок к заявленному изобретению и принят в качестве прототипа.

В теплообменнике обеспечена достаточно эффективная самоочистка теплопередающих элементов от накипи, вместе с тем выполнение теплопередающих элементов из специализированного термочувствительного материала существенно повышает сложность устройства и его стоимость.

Задача изобретения состоит в создании теплообменного аппарата для рабочих сред, включающих накипеобразующие примеси, эффективная самоочистка теплопередающих элементов от накипи которого осуществлялась бы в процессе эксплуатации без использования термочувствительных материалов.

Задача решается тем, что в теплообменном аппарате для рабочих сред с накипеобразующими примесями, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода нагревающей рабочей среды, размещенные в корпусе теплопередающие элементы, патрубки подвода и отвода нагреваемой рабочей среды, соединенные с теплопередающими элементами, средства самоочистки от накипи каждого теплопередающего элемента, согласно изобретению теплопередающие элементы выполнены в виде параллельно расположенных прямых труб, связанных между собой средствами самоочистки от накипи, выполненными в виде переходных патрубков, расположенными тангенциально по отношению к оси смежной трубы, а патрубок подвода к корпусу нагревающей рабочей среды расположен тангенциально по отношению к оси корпуса.

Целесообразно прямые трубы расположить в один ряд.

Целесообразно прямые трубы расположить в несколько рядов друг над другом.

При использовании изобретения может быть получен технический результат, выражающийся в сохранении высокой стабильности передачи тепла от одной рабочей среды к другой на протяжении всего срока службы теплообменника, что обусловлено постоянством воздействия закрученных потоков обеих сред на наружные и внутренние поверхности каждого теплопередающего элемента, а также постоянным воздействием закрученного потока нагревающей рабочей среды на внутреннюю поверхность корпуса.

Другие преимущества заявляемого изобретения показаны в описании и чертежах, где на фиг.1 изображен общий вид теплообменника, а на фиг.2 соединение смежных труб тангенциально расположенными патрубками.

Теплообменный аппарат содержит корпус в виде трубы 1 с герметичными торцевыми крышками 2 и 3, теплопередающие элементы, выполненные в виде прямых труб 4, установленных в полости корпуса, при этом концы смежных труб последовательно связаны между собой средствами самоочистки от накипи, представляющими из себя тангенциально установленные переходные патрубки 5, предназначенные для спирального закручивания потока нагреваемой рабочей среды в каждой из труб. При этом трубы 4 могут представлять из себя однорядное или многорядное последовательное соединение элементов, либо пучок последовательно соединенных труб. На корпусе 1 патрубок 6 подвода нагревающей рабочей среды также установлен тангенциально по отношению к продольной оси корпуса, что обеспечивает постоянное воздействие как на стенку полости корпуса, так и на наружные поверхности труб 4 спирально закрученного потока нагревающей рабочей среды. Аналогично на корпусе может быть закреплен и патрубок 7 отвода последней. Система теплопередающих элементов также имеет патрубки 8 и 9 подвода и отвода нагреваемой рабочей среды соответственно.

Теплообменник работает следующим образом. В корпус 1 через патрубок 6 тангенциально вводят поток нагревающей рабочей среды, вследствие чего последний интенсивно омывает по периметру как полость корпуса, так и наружную поверхность каждой из труб 4. Одновременно по патрубку 8 в систему труб 4 подается нагреваемая рабочая среда, при этом с помощью патрубков 5 ее поток приобретает закрученный характер в каждой из труб, создавая условия интенсивного смывания со стенки полости накипеобразующих примесей. Таким образом, все части теплообменника работают в условиях самоочистки своих рабочих поверхностей.

Всесторонние продолжительные испытания теплообменников заявляемого конструктивного исполнения полностью подтвердили высокую эффективность самоочистки теплопередающих элементов.

Изобретение предназначено для применения в теплоэнергетике, а именно в теплообменниках для рабочих сред, содержащих накипеобразующие примеси, а также может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. Теплообменный аппарат для рабочих сред с накипеобразующими примесями содержит корпус с патрубками подвода и отвода нагревающей рабочей среды, размещенные в корпусе теплопередающие элементы, патрубки подвода и отвода нагреваемой рабочей среды, соединенные с теплопередающими элементами, и средства самоочистки от накипи каждого теплопередающего элемента, причем теплопередающие элементы выполнены в виде параллельно расположенных прямых труб, связанных между собой средствами самоочистки от накипи, выполненными в виде переходных патрубков, расположенных тангенциально по отношению к оси смежной трубы, а патрубок подвода к корпусу нагревающей рабочей среды расположен тангенциально по отношению к оси корпуса. Кроме того, прямые трубы расположены в один ряд или в несколько рядов друг над другом. Изобретение позволяет создать теплообменный аппарат для рабочих сред, включающих накипеобразующие примеси, эффективная самоочистка теплопередающих элементов которого осуществлялась бы в процессе эксплуатации без использования термочувствительных материалов. 2 ил.

1. Теплообменный аппарат для рабочих сред с накипеобразующими примесями, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода нагревающей рабочей среды, размещенные в корпусе теплопередающие элементы, патрубки подвода и отвода нагреваемой рабочей среды, соединенные с теплопередающими элементами, и средства самоочистки от накипи каждого теплопередающего элемента, отличающийся тем, что теплопередающие элементы выполнены в виде параллельно расположенных прямых труб, связанных между собой средствами самоочистки от накипи, выполненными в виде переходных патрубков, расположенных тангенциально по отношению к оси смежной трубы, а патрубок подвода к корпусу нагревающей рабочей среды расположен тангенциально по отношению к оси корпуса.2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что прямые трубы расположены в один ряд.3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что прямые трубы расположены в несколько рядов друг над другом.