CS211173B1

CS211173B1 - Mixing heat exchanger

Info

Publication number: CS211173B1
Application number: CS350480A
Authority: CS
Inventors: Jan Obr
Original assignee: Jan Obr
Priority date: 1980-05-20
Filing date: 1980-05-20
Publication date: 1982-01-29

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.The invention relates to the field of heat exchangers and solves the problem of eliminating noise in mixing exchangers. The essence of the invention lies in the fact that the diffuser of the mixing exchanger is provided with a cylindrical or conical extension terminated by a bottom, and a number of holes are formed in the diffuser extension.

Description

Vynález se týká směšovacího výměníku tepla zejména pro použití v chemickém průmyslu a energetice.The invention relates to a mixing heat exchanger in particular for use in the chemical industry and power engineering.

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.In the chemical and energy industries, a heat exchanger is very much used where the heating medium is steam or hot water and the heated medium is treated water and condensate. The exchangers can be made, for example, with indirect contact of the environment. The disadvantages of these exchangers, however, are their complexity and the necessity of reversing the branch of the heating medium. Alternatively, the exchangers can be made in direct contact with the environment. Solutions are known where cold water is supplied to a space with heating steam. Here, the heat exchanger consists, for example, of a vertical cylindrical vessel into which cold water is supplied in the upper part, heating steam to the middle part and heated water is taken from the lower part, with either rings or casings of perforated segments for fine dispersion of water in steam.

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.The disadvantage of these designs is that they cannot be used for mixing hot and cold water. Furthermore, solutions are known in which heating steam is supplied to the heated water. For example, in a flow exchanger, Λορηά steam is supplied through a nozzle to a diffuser to which heated water is sucked. This exchanger has the disadvantage that when its load drops below the parameters on which it has been designed, i.e. when the pressure difference falls, it is noisy. It works silently only at full load.

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.Another device consists of a body to which cold water is supplied in its lower part, heated water is drawn in its upper part, and heating steam is supplied to the heated water by a perforated pipe located in the lower part of the exchanger body. This construction has the disadvantage that in the event of an overload of the exchanger due to an increase in the pressure difference and in particular of the temperatures, a considerable noise development occurs. This heat exchanger only works at the pressure and temperature parameters for which it was designed and at lower parameters.

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.Essentially, the invention, which is a mixing heat exchanger, especially for use in the chemical and power engineering industry, consisting of a body with a heating medium inlet terminated by a nozzle and a diffuser, removes the drawbacks of the known solutions. wherein a plurality of holes are provided in the diffuser extension.

Další podstatou vynálezu je, že nástavec difuzoru má válcový tvar.Another object of the invention is that the diffuser extension has a cylindrical shape.

Konečně je podstatou vynálezu, že nástavec difuzoru má kuželový tvar.Finally, it is an object of the invention that the diffuser extension has a conical shape.

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.The higher efficiency of the device according to the invention is achieved by the fact that the exchanger operates silently in any range of pressure and temperature parameters and with simple construction and small dimensions both steam and hot water can be used as heating medium.

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.An example of a particular embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the accompanying drawing, in which Fig. 1 represents a basic embodiment of the exchanger and Figs. 2 and 3 show details of alternative embodiments of the diffuser extension of Fig. 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.The mixing exchanger 1 according to the invention consists of a body 2 »provided in the lower left part with an inlet throat Jav of the upper right part with an outlet throat of the heated environment. Opposite the inlet throat J there is a heating medium inlet 2 in the mixing exchanger body 2, which bends upwards in the flow axis of the mixing exchanger 2. The inlet 2 is terminated by a nozzle 6 which extends into the inlet part of the diffuser 2 with which the nozzle 6 is coaxial. The outlet part of the diffuser 2 is provided with an extension 8 terminated by a bottom 2. The extension 8 of the diffuser 2 has a cylindrical or conical shape and a number of holes 10 are formed therein.

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.The heated medium flows into the mixing exchanger body 2 through the inlet throat and, after being heated by the heating medium, it flows out through the outlet throat 6, which also leaves the condensed heating medium.

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.The heating medium, for example steam, with a pressure greater than the pressure in the body 2 of the mixing exchanger 1 flows through the inlet 2 into the nozzle 6, where the pressure energy of the steam changes to kinetic. The steam stream entrains the heated environment, for example cold water, into the diffuser 2 where intense mixing of steam and water occurs, equalization of the temperatures of both environments and conversion of kinetic energy to pressure without noise. The pressure behind the diffuser 2 is greatly reduced by the suction water. Insufficient amount of water is sucked into the diffuser when steam pressure drops. · The environments are not perfectly mixed and large vapor bubbles condense in the nozzle section of the diffuser.

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.The small space of the nozzle extension g of the diffuser 2 prevents the development of the shock produced by the condensation of the bubbles, and the mixing is therefore noiseless even at lower pressure differences. The mixed environments pass through the diffuser 2 of the nozzle g and from there the holes 10 are mixed with the heated environment. Each aperture 10 acts as a separate small diameter ejector.

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·The energy of the shock produced by the condensation of the vapor bubble in the free space is proportional to the ratio of the specific masses of water and steam and to the third power of the radius of the vapor bubble and the temperature difference between steam and water. By mixing in the diffuser 2, the difference in steam and water temperatures is greatly reduced, while a similarly reduced pressure in the nozzle g of the diffuser 2 does not allow excessive bubble size growth. As a result, no audible shocks occur behind the diffuser extension g and the mixing in this second stage proceeds noiselessly. The interaction of the diffuser 2 and its extension 8 is therefore characterized in that the extension g prevents the impact of the diffuser 2 from developing, while the diffuser 2 performs pressure and temperature treatment for the noiseless operation of the diffuser extension g.

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.The mixing exchanger 1 thus operates noiselessly at different pressure and temperature parameters. It can be designed for any overload without worrying that noise will be generated at a lower load. Further advantages of the exchanger are its simple construction, small dimensions and the fact that both steam and hot water can be used as a heating medium.

Claims

Mixing heat exchanger, in particular for use in the chemical industry and power engineering, comprising a body with a heating medium inlet terminated by a nozzle and a diffuser, characterized in that the outlet part of the diffuser (7) is provided with an extension (8) with bottom g, a series of openings (10) are formed in the extension (8) of the diffuser (7).

w *

Mixing heat exchanger according to claim 1, characterized in that the extension (8) of the diffuser (7) has a cylindrical shape.

Mixing heat exchanger according to claim 1, characterized in that the extension (8) of the diffuser (7) has a conical shape.