Теплообменная установка Советский патент 1985 года по МПК F28D11/02 F28D15/00 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, использующим низкотемпературное тепло жидкостей, и может быть применено в системах промышленного водоснабжения,очистки сточных вод и в других отраслях техники. Известен теплообменный аппарат, содержапщй по меньшей мере два полых цилиндра с турбинными и компрессорными лопатками на их поверхностях, установленные концентрично в корпусе с образованием кольцевых каналов, сообщенных с патрубками подачи и отвода теплоносителей СОТакая конструкция имеет низкую эффективность при движении охлаждаемой или нагреваемой среды с малыми скоростями. Кроме того, известная конструкция не может быть и пользована для теплообмена между жидкостями, движущимися в открытых каналах или находящимися в открытых емкостях. Наиболее близким/по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является теплообменная установка, содержащая теплообменник в виде двух сообщающихся с подводящим и отводящим патрубками концентрично расположенных полых цилиндров, один из которых соединен с приводом вращения С2 . Эта конструкция обладает малой эффективностью при теплообмене межд загрязненными жидкостями в открытых емкостях или каналах и при малых пе репадах температур. Цель изобретения - интенсификаци теплообмена при малых перепадах температур и при размещении теплооб менников в открытых емкостях, запол ненных загрязненными жидкостями. Цель достигается тем, что в тепл обменной установке, содержащей тепл обменник в виде двз.-х концентрично расположенных полых цилиндров, один из которых соединен с приводом вращ ния, и подсоединенные к полостям ци линдров подводящие и отводящие патрубки, дополнительно содержит второ аналогичньй теплообменник, подводящий патрубок каждого из теплообменников введен в полость внутреннего цилиндра и соединен с отводящим пат рубком другого теплообменника, погруженным под слой теплоносителя 12 в полости между хдалиндрами и ориентированным тангенциально в направлении, противоположном направлению вращения теплообменника, причем все цилиндры имеют днища, дырчатые у внутренних цилиндров, и соединены между собой радиальными стержнями, вьгоеденными за пределы внешнего цилиндра. На фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка-, на фиг. 2 то же, вид в плане. Установка состоит из двух теплообменников, каждый из которых содержит концентрически расположенные заполненные промежуточным теплоносителем (например, химочищенной водой) внешний 1 и внутренний 2 цилиндры. Внутренние цилиндры 2 соединены со своими приводами 3 вращения и имеют дырчатое днище 4. Цилиндры 1 и 2 соединены между собой радиально расположенными стержнями 5, пропущенными через стенку внешних цилиндров 1. Теплообменники погружены в открытые емкости (или каналы) 6 и 7 с нагреваемой и охлаждаемой жидкостями и сообщаются между собой патрубками 8 и 9, каждый из которых с одной стороны сообщается с полостью внутреннего цилиндра 2 одного из теплообменников, а с другой стороны - с полостью внешнего цилиндра 1 второго теплообменника. При этом концы патрубков, сообщающиеся с полостями внешних цилиндров 1, погружены под уровень промежуточного теплоносителя в полостях цилиндров 1 и направлены тангенциально в направлении, противоположном направлению вращения теплообменника. Установка работает следующим образом. При вращении заполненных промежуточным теплоносителем цилиндров 1 и 2 промежуточньй теплоноситель поступает в расположенные тангенциально концы патрубков 8 и 9, по которым поступает из полости внешнего цилиндра 1 одного теплообменника в полость внутреннего цилиндра 2 другого теплообменника, где, перемешиваясь в нисходящем спиральном потоке, проходит через отверстия в днище 4 и в виде восходящего спирального потока поступает в верхнюю часть внешних цилиндров 1, откуда опять поступает в

3

тангенциально направленные концы патрубков 8 и 9, непрерывно циркулируя таким образом между теплообменниками, погруженными в емкости 6 и 7 с нагреваемой и охлаждаемой жидкостями.

Тепло от охлаждаемой жидкости через поверхность стержней 5 внешнего цилиндра 1 передается промежуточному теплоносителю, движущемуся в полости этого цилиндра 1, к поверхности внутреннего цилиндра 2, через которую тепло передается теплоносителю, циркулирующему в полости этого цилиндра 2, осуществляя ег предварительный нагрев. При поступлении в другой теплообменник, погруженньш в нагреваемую жидкость, тепло от промежуточного теплоносителя сообщается нагреваемой жидкости в обратном порядке, после чего охлажденный промежуточньй теплоноситель опять поступает в теплообменник, погруженный в охлаждаемую жидкость.

Предлагаемая установка позволяет повысить эсМ)ективность теплообмена между жидкостями в открытых емкостя или каналах с малым перепадом тепператур и надежность работы.

Объединение теплообменников патрубками в одну теплообменную устаноку позволяет обеспечить циркуляцию промежуточного теплоносителя между ними и осуществить эффективный теплообмен между жидкостями в открытых емкостях и каналах.

Так как вьшеденные за пределы внешних цилиндров стержни вращаются вместе с цилиндрами, происходит их интенсивное обтекание нагреваемой или охпаждаемой жидкостью, что, с одной стороны, интенсифицирует теплообмен при низких перепадах температур путем интенсивного перемешивания жидкости, а с другой стороны, обеспечивает постоянное удаление с поверхности стержней возможных отложений механических примесей из

7214

жид.кости, что также попытает эффективность работы установки и позволяет использовать ее для нагрева и охлаждения жидкостей, содержащих загрязнения в виде взвешенных механических примесей, например сточных вод, обеспечивая при этом их перемешивание, что может интенсифицировать, например, процессы биологической очистки.

Выполнение цилиндров каждого теплообменника с днищами, у внутренних из которых оно дырчатое, позволяет эффективно нагревать (охлаждать)

промежуточный теплоноситель при его последовательном движении из зоны предварительного нагрева (охлаждения) в полости внешнего (внутреннего) цилиндра в зону повторного

нагрева (охлаждения), в полости внутреннего (внешнего) цилиндра

Так как цилиндры теплообменников соединены стержнями, пропущенными через стенки внешних цилиндров,

обеспечивается увеличение поверхности теплообмена между нагреваемой и охлаждаемой жидкостью и промежуточным теплоносителем, т.е. стержни выполняют роль высокоэффективного оребрения в полости внешнего цилиндра, а также обеспечивает предварительный нагрев (охлаждение) промежуточного теплоносителя в полостях внутренних цилиндров, что повьш1ает эффективность теплообмена установки, в особенности при малых перепадах температур.

Вследствие того что концы патрубков, сообщающиеся с полостями внешних вращающихся цилиндров, погружены под уровень промежуточного теплоносителя и направлены тангенциально обеспечивается циркуляция промежуточного теплоносителя в замкнутом контуре установки без каких-либо специальных средств и приводов, что повышает эффективность и надежность установки и упрощает ее обслуживание.

ТЕПЛООБМЕННАЯ УСТАНОВКА, содержащая теплообменник в виде двух концентрично расположенных .полых цилиндров, один из которых соединен с приводом вращения, и подключенные к полостям цилиндра подводящие и отводящие патрубки, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации теплообмена при малых перепадах температур и при -размещении теплообменников в открытых емкостях, заполненных загрязненными жидкостями, установка содержит второй аналогичньй теплообменник, а подводящий патрубок каждого из теплообменников введен в полость внутреннего цилиндра и соединен с отводящим патрубком другого теплообменника, погруженным под слой теплоносителя в полости между цилиндрами и ориентированным тангенциально в направлении, противоположном направлению вращения теплообменника, причем все цилиндры имеют днища, дьфчатые у внутренних цилиндров, и соединены между собой радиальчыми стержнями, выведенными за преде- .лы внешнего цилиндра. to го