CS211173B1 - Směšovací výměník tepla - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oboru výměníků tepla a řeší odstranění hlučnosti směšovacích výměníků. Podstata vynálezu spočívá v tom, že difuzor směšovacího výměníku je opatřen válcovým nebo kuželovým nástavcem ukončeným dnem, přičemž v nástavci difuzoru je vytvořena řada otvorů.

Description

Vynález se týká směšovacího výměníku tepla zejména pro použití v chemickém průmyslu a energetice.

V chemickém průmyslu a energetice se velmi često používá výměníku tepla, kde topným prostředím je pára nebo horká voda a ohřívaným prostředím je upravená voda a kondenzát. Výměníky mohou být provedeny například s nepřímým stykem prostředí. Nevýhodou těchto výměníků je však jejich složitost a nutnost vratně větve topného prostředí. Nebo mohou být výměníky provedeny s přímým stykem prostředí. Jsou známa řešení, kde se studená voda přivádí do prostoru s topnou párou. Zde výměník tepla sestává například ze svislé válcové nádoby, do které se v horní ěásti přivádí studená voda, do střední ěásti topná pára a ze spodní ěásti se odebírá ohřátá voda, přiSemž mezi přívod a páry jsou vloženy buá kroužky nebo kaská da děrovaných segmentů pro jemné rozptýlení vody v páře.

Nevýhodou těchto konstrukcí je, že je nelze použít pro směšování horké a studené vody. Dále jsou známa řešení, kde se přivádí topná pára do ohřívané vody. Například u proudového výměníku je Λορηά pára přiváděna tryskou do difuzoru, do kterého je přisávána ohřívané voda. Tento výměník má nevýhodu v tom, že jakmile klesne jeho zatížení pod parametry, na které byl konstruován, to je při poklesu tlakového rozdílu, je hlučný. Pracuje nehlučně pouze při plném zatížení.

Jiné zařízení sestává z tělesa, do kterého se přivádí studená voda v jeho spodní části, ohřátá voda se odebírá v jeho horní části a topná pára se přivádí do ohřívané vody děrovanou trubkou, umístěnou ve spodní části tělesa výměníku. Tato konstrukce má nevýhodu v tom, že v případě přetížení výměníku zvýšením rozdílu tlaku a zejména teplot, dochází k značnému vývinu hluku. Tento výměník pracuje nehlučně pouze při parametrech tlaků a teplot pro které byl konstruován a při parametrech nižších.

Nedostatky známých řešení odstraňuje v podstatě vynález, kterým je směšovací výměník tepla, zejména pro použití v chemickém průmyslu a energetice, sestávající z tělesa s přívodem topného prostředí ukončeným tryskou a difuzorem a jeho podstata spočívá v tom, že výstupní část difuzoru je opatřena nástavcem se dnem, přičemž v nástavci difuzoru je vytvořena řada otvorů.

Další podstatou vynálezu je, že nástavec difuzoru má válcový tvar.

Konečně je podstatou vynálezu, že nástavec difuzoru má kuželový tvar.

Vyššího účinku zařízení jlídle vynálezu je dosaženo tím, že výměník pracuje nehlučně v libovolném rozsahu parametrů tlaků a teplot a při jednoduché konstrukci a malých rozměrech lze jako topné prostředí použít jak páru tak i horkou vodu.

Příklad konkrétního provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkrese, kde obr. 1 představuje základní provedení výměníku a na obr. 2 a 3 jsou detaily alternativních provedení nástavce difuzoru z obr. 1.

Směšovací výměník 1 podle vynálezu sestává z tělesa 2» opatřeného v levé spodní části vstupním hrdlem Jav horní pravé části výstupním hrdlem ohřívaného prostředí. Naproti vstupního hrdla J je v tělese 2 směšovacího výměníku 1 umístěn přívod 2 topného prostředí, který se v průtočná ose směšovacího výměníku 2 ohýbá nahoru. Přívod 2 je ukončen tryskou 6, která zasahuje do vstupní části difuzoru 2» s nímž je tryska 6 souosá. Výstupní část difuzoru 2 je opatřena nástavcem 8 ukončeným dnem 2.. Nástavec 8 difuzoru 2 má válcový nebo kuželový tvar a je v něm vytvořena řada otvorů 10.

Ohřívané prostředí přitéká do tělesa 2 směšovacího výměníku 2 vstupním hrdlem j a po ohřátí topným prostředím odtéká výstupním hrdlem £, kterým zároveň odchází i zkondenzované topné prostředí.

Topné prostředí, kupříkladu pára, o tlaku větším než je tlak v tělese 2 směšovacího výměníku 1 proudí přívodem 2 do trysky 6, kde se tlaková energie páry mění na kinetickou. Proud páry strhává ohřívané prostředí, kupříkladu studenou vodu do dífuzoru 2, kde nastává intenzivní míšení páry a vody, vyrovnávání teplot obou prostředí a přeměna kinetické energie na tlakovou bez vzniku hluku. Tlak za difuzorem 2 je působením přisávané vody znašně snížen. V případě poklesu tlaku páry dochází k přisávání nedostatečného množství vody do dífuzoru 2· Prostředí nejsou dokonale promísena a v nástavci § dífuzoru 2 kondenzují velké bubliny páry.

Malý prostor nástavce g difuzoru 2 brání rozvoji rázu vznikajícího při kondenzaci bublin a míšení je tak i při nižších tlakových rozdílech nehlučené. Promísená prostředí procházejí difuzorem 2 ůo nástavce g a odtud se mísí otvory 10 s ohřívaným prostředím. Každý otvor 10 působí jako samostatný ejektor o malém průměru.

Energie rázu vznikajícího při kondenzaci parní bubliny ve volném prostoru je úměrná jednak poměru měrných hmot vody a páry a jednak třetí mocnině poloměru parní bubliny a rozdílu teplot mezi párou a vodou. Míšením v difuzoru 2 j® rozdíl teplot páry a vody značně snížen, přičemž obdobně snížený tlak v nástavci g difuzoru 2 nedovoluje nadměrný růst rozměrů bublin. Tím za nástavcem g difuzoru 2 nevznikají slyšitelné rázy a míšení i v tomto áruhém stupni probíhá nehlučně. Vzájemné působení difuzoru 2 a jeho nástavce 8 je tedy charakterizováno tím, že nástavec g brání rozvoji rázů vznikajících za difuzorem 2, zatímco difuzor 2 provádí tlakovou a teplotní úpravu prostředí pro bezhlučný provoz nástavce g difuzoru 2·

Směšovací výměník 1 tak pracuje bezhlučně při různých parametrech tlaků a teplot. Lze jej konstruovat pro libovolné přetížení bez obavy, že při nižším zatížení dojde k vývinu hluku. Dalšími výhodami výměníku je jeho jednoduchá konstrukce, malé rozměry a to, že jako topné prostředí je možno použít jak páru tak i horkou vodu.

Claims (3)

1. Směšovací výměník tepla, zejména pro použití v chemickém průmyslu a energetice, sestávající z tělesa s přívodem topného prostředí ukončeným tryskou a difuzorem, vyznačující se tím, že výstupní část difuzoru (7) je opatřena nástavcem (8) se dnem g, přičemž v nástavci (8) difuzoru (7) je vytvořena řada otvorů (10).

w*

2. Směšovací výměník tepla podle bodu 1, vyznačující se tím, že nástavec (8) difuzoru (7) má válcový tvar.

3. Směšovací výměník tepla podle bodu 1, vyznačující se tím, že nástavec (8) difuzoru (7) má kuželový tvar.