Оросительный теплообменник Советский патент 1986 года по МПК F28D7/04 F28D5/00 

1

Изобретение относится к трубчатым теплообменным аппаратам оросительного типа, предназначенным для охлаждения коррозионно-активньгх растворов в химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - интенсификаци теплообмена путем предотвращения отложений на теплообменных элементах. На фиг, 1 представлен оросительный теплообменник; на фиг. 2 - воз- дуишый коллектор; на фиг. 3 - часть теплообменного элемента, вид сбоку.

Теплообменник содержит несколько од 1наковых теплообменных элементов 1, расположенных непосредственно друг над другом.Каждый теплообмен- ный элемент образован спиральной намоткой одной или последовательно нескольких пластмассовых теплообменных труб 2 на радиально расположенных каркасных стержнях 3, закрепленных в центральной несущей втулке 4. При намотке труба 2 укладывается в витки с шагом спирали, равным диаметру трубы, попеременно обходя каркасные стержни 3 то сверху, то снизу. Каркасных стержней 3 берется нечетное количество, в результате соседние витки спирали в места контакта с каркасными стержнями расходятся друг относительно друга по высоте,, образуя проходы 5 в вертикальной плоскости для орошающей воды. Входные 6 и выходные 7 концы те лообменных труб 2 выведены в против положные стороны и закреплены в боковых стенках коротких обечаек 8. Коллекторы ДЛЯ подачи и вывода охлаждаемого продукта, а также центральная несущая втулка .4 в теплообменнике образуются герметичным торцовым соединением обечаек смежных теплообменных элементов 1.

Для обечаек используются отрезки труб большого диаметра из того же м териала, что и теплообменные трубки Герметичное соединение теплообменны труб с обечайками, как и самих обечаек между собой, достигается сваркой или склеиванием.

Возможен вариант разъемного соед нения обечаек с помощью типовых зажимов с торцовым уплотнением. В нижней части теплообменника к центральной несущей втулке 4 неподвижно закреплен кольцевой коллектор 9 распределения подачи .воздуха, оснащен49294J

ный круговым соплом 10 или индивидуальными дренажныйи отверстиями 11. Коллектор 9 разделен на парное число секторов, противоположно расположен- 5 ные секторы перегородками 12 соедине- Hfci трубопроводами 13 и 14 с клапаном 15 подачи воздуха.

Теплообменник работает следующим образом.

10 Поступающий на охлаждение раствор по входному коллектору протекает в теплообменные трубы 2. Перемещаясь вдоль труб с заданной скоростью, продукт охлаждается водой, орошающей на- 15 ружные поверхности труб. Охлажденный раствор отводится через выходной коллектор теплообменника.

Орошающий агент - вода стекает с верхних теплообменных элементов на 20 нижние. Равномерно упорядоченная структура теплообменных элементов, высокая компактность конструкции и защитно-оградительные каркасы препятствуют потерям воды с зазбрызгиБани- 25 ем или уносу с ветром, постоянно разбивают поток на многочисленные струи, препятствуют его агрегированию. I

Наличие чередующихся поперечно- наклонных участков теплообменных труб способствует образованию горизонтальной составляющей потока, что создает условия для дополнительной турбулизации и перемешивания охлаж- 35 дающего агента, а следовательно, и для улучшения теплоотдачи.

Компактность предлагаемой конструкции определяется шагом навивки спирали теплообменного элемента и толщиной каркасных стержней. Наиболее технологична и прос.та в изготовлении конструкция с шагом спирали, равным наружному диаметру тепло- обменных труб.

В этом случае витки при намотке укладываются в спираль вплотную, а каркасные стержни 3 разводят сосед- ние витки по высоте для образования

проходов 5 орошающему а.генту (фиг.З). При существующих плотностях орошения необходимый просвет эткх каналов дос- тигается уже при толщине каркасных стержней, равной диаметру теплообменных труб. В связи с этим, шаг на- 55 мотки спирали теплообмеиных труб и толш;ину каркасных стержней целесообразно выбирать равнозначными наружному диаметру труб.

30

40

45

При использовании для охлаждения воды, содержащей механические включения и другие загрязнения (оборотная внутризаводская или речная вода), возможны отложения слоя осадка изаливание проходных сечений 5 теплообменника. Для исключения этих явлений и с целью обеспечения постоянной высокой тепловой производительности аппарата эпизодически проводится импульсная продувка направленной струей воздуха межтрубного пространства теплообменного элемента. При срабатывании клапана 15 rio трубопроводам 13 или 14 воздух подается в противоположно расположенные секторы коллектора, из которых через систему сопел 10 и отверстий 11

направляется на продувку аппарата. При этом в двух точках центральной нижней части объема теплообменного аппарата образуются воздушные подушки и избыточное пневматическое давление, чем изменяется сложившаяся структура потока охлаждающей воды, возникают воздушно-жидкостные потоки от центра концентрично к периферии и с подъемом к верхним спиралям аппарата. При импульсной подаче воздуха в различные секторы коллектора с учетом гидрофобных свойств материала происходит освобождение, отмывка и вынос отложившихся осадков охлаждающей водой с рабочих поверхностей теплообменника, т.е. восстановление структуры потока орошения.

12

10

rj

фиг. 2

фиг.