Резервуар для жидкостей Советский патент 1986 года по МПК B65D88/74 

Изобретение относится к резервуарам для жидкостей с местными подогревателями и может быть использовано, преимущественно, в нефтехимической промьшшенности, а также в различных областях народного хозяйства, где необходим эффективный способ нагрева и выдачи жидкостей.

Цель изобретения - сокращение времени нагрева и выдачи продукта путем увеличения эффективности теплообмена.

На фиг.1 представлен -резервуар для жидкостей; на фиг.2 - зависимости теплового числа Стантона (St), являющего ей мерой интенсивности теплоотдачи, от числа Рейнольдса (Re), характеризующего гидродинамический режим потока,, при различных углах (f ) закрутки потока и с различными выходными диаметрами конфузоров (d) на фиг.З - резервуар для жидкостей (вид на конфузор и сферические направляющие) .

Резервуар для жидкостей содержит теплоизолированный корпус 1 с патрубками подачи 2 и выдцачи 3 продукта, крышку внутренней стороне которой с зазором относительно днища корпуса прикреплен хршиндр 5, на осевом держателе 6 которого закреплены ниже патрубка 2 подачи исходного продукта в 1ЩЛИНДР 5 последовательно по ходу потока аксиально-лопаточный за- вихритель 7 и источник 8 тепловой энергии. Резервуар снабжен сферическими направляющими 9, выполненными с центральными осевыми отверстиями. Сферические направляющие 9 размещены под цилиндром 5 и закреплены с зазором одна относительно другой на элементах 10 жесткости, в частности на стержнях 10, жестко связанных, с днищем корпуса 1 и торцом цилиндра 5. Нижняя часть цилиндра 5 вьшол- нена в виде конфузора 11 с выходным диаметром (d), равным 0,5-0,75 внутреннего диаметра цилиндра 5 (d ц).

Наружная кромка конфузора 11 имеет закругление, радиус которого (RH ) определяют по следующей зависимости:

RH.,. (0.4 - 0,5) dg.

Аксиально-лопаточный завихритель 7 представляет собой осевой направляющий аппарат, в центральной части которого размещается тело вращения,

улучшающее аэродинамику завихрителя и повышакяце е жесткость лопаток, назначение которого в данной конструкции выполняет осевой держатель 6, на

поверхности которого жестко закреплены внутренние торцы лопаток завихрителя. Наружние торцы лопаток жестко крепятся на внутренней поверхности цилиндра 5..Лопатки изготовлены

из листовой латуни толщиной 1,0- 1,5 мм.

Нижняя часть цилиндра 5 вьтолне- на в виде конфузора 11 с вьрсодным отверстием, диаметр d которого равен

0,75 d р,ц , наружная кромка конфузора, также являкяцаяся нижней торцовой кромкой 1щлинд1 а 5, выполнена с за

круглением, 1в.ц..

радиус которого равен

5

Направляющие 9 представляют собой полусфе1ил, .выполненные из листовой стали толщиной 1,5 - 2 мм методом холодной штамповки. В каждой полусфере выполнены отверстия, расположенные по оси с диаметрами, равными выходному диаметру конфузора (dy.) . Направляющие устанавливают соосно с зазором одна относительно другой пo цилиндром 5, при этом оси полу0 сфер совпадают с осью цилиндра. Полусферы жесуко крепятся на любых элементах 10 жесткости, в данном варианте на стальных стержнях 10 диаметром 5 мм, которые закреплены нижним

5 концом на днище корпуса -1 резервуа- ра, а верхним прикреплены к нижнему торцу цилиндра 5. В качестве теплоизоляционного материала используют текстолит, химически стойкий к

0 воздействию жидкости на нефтяной основе.

Оптимальное число направляющих, зависящее от геометрических размеров поворотов, определяется по следующей

2

5

3 ависимо сти: п

опт

R,

зазор

H.y

между полусферами изменяется по арифметической прогрессии, в которой разность

-SJ.

где а. - расстояние

JQ nwv,le . , лр, «1,

от внутренней кромки до первой полусферы равно а. О,94

Jit.

Исходя

п+1

из изложенного, величина диаметра 55 полусферы может быть определена по зависимости: D, d., +

следующей

. 4

+ 1,5

U.Ut..

n+l)

Изменения интенсивности теплоотдачи закрученного потока в зависимости от различного угла закрутки ( q) и выходного диаметра конфузора (d) при различных скоростях потока, характеризующихся числом Рейнольдса (Ре), представлены в таблице.

a,B,c,d - при d 0,5; а, а - при Cf 15 ;

с, с

- при (f 45 ;

/

а ,в ,с ,d - при d 0,75;

f

в, в - при cf 30;

d, d - при Cf 60° .

Зависимость I - для незакрученног потока при (у. О и d 1.

Максимальная теплоотдача достигав ется при углах закрутки потока (cf ) , равных 45-60 и при диаметре выходного отверстия конфузора (d,,), равным 0,5-0,75 dgjjy,.

В приосевой зоне конического канала (конфузора) закрученный поток испытывает сильный разгон, что приводит к ускорению потока в приосевой и центральной областях цилиндрического канала и образованию радиальных течений, направленных к оси канала. Под действием ускорения, которое с . ростом интенсивности закрутки захватывает все большую часть сечения, происходит уменьшение интенсивности продольных пульсаций в канале. Таким образом, установка конфузора приводит к уреличению интенсивности теплоотдачи без изменения плотности теплового потока.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 2 подачи исходного продукта в нагреватель вводится вещество, которое необходимо нагреть. Попадая на лопатки завихрителя 7, установленного на входе в цилиндр 5, вещество приобретает вращательно- . поступательное движение и направляется вниз по винтовой линии, ин - тенсивно нагреваясь от внутреннего источника 8 тепла, причем за счет высокой степени турбулизации нагрев происходит по всему объему цилиндра,

а теплоотдача к стенке уменьшается , что позволяет эффективнее использовать выделяемое источником тепло. На. выходе- из цилиндра жидкость, наг ревшись, ускоряет свое

движение благодаря наличию конфузора 11 и попадает на сферические направляющие 9, которые придают пото- ку направленное упорядоченное движение на повороте потока из цилиндра

в кольцевое пространство между корпусом и цилиндром, направляясь к выходному патрубку 3. При этом слой нагретого вещества, находящийся в кольцевом пространстве вокруг цилиндРз, являясь вторичным источником

тепла и, .в то же время, тепловым изолятором, препятствует потерям в атмосферу от наиболее нагретой центральной части цилиндра, получая при

этом добавочное количество тепла от наружней стенки цилиндра.

Применение изобретения позволяет уменьшить потери на гидравлическое сопротивление установки в 2-2,5 раза

и увеличить интенсивность нагрева на 40-50%.

7

Ю 5 6 в

Редактор М.Бланар

Составитель Н.Панфилов Техред Л.Олейник

Заказ 3023 Тираж 713Подписное

ВНИИПИ Государственного кою1тета СССР

пр делам изобретений и открытий И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Фиг.3

Корректор Л. Патай