CS271159B1

CS271159B1 - Graduated spiral heat exchanger

Info

Publication number: CS271159B1
Application number: CS887374A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Drobil; Frantisek Ing Krista
Original assignee: Jan Ing Drobil; Frantisek Ing Krista
Priority date: 1988-11-10
Filing date: 1988-11-10
Publication date: 1990-08-14
Also published as: CS737488A1

Abstract

The split spiral heat exchanger consists of flow channels (1, 2, 3, 4), whose heat exchange surfaces have the shape of the Archimedean spiral or similar curve, separated by the middle partition (26) with serially connected relief openings (20, 21), where the flow channels (1, 2, 3, 4) are equipped with branches (9, 10, 11, 12) and are closed by faces (13, 14) from the outer front sides. The flow channels (1, 2, 3, 4) are created in the two independent bodies (24, 25), where the faces (13, 14) are close-connected with the outer side faces of the flow channels (1, 2, 3, 4) and both bodies (24, 25), which are formed by the free edges of the side faces (5, 6, 7, 8) of the flow channels (1, 2, 3, 4), with their inner sides attached from both sides to the middle partition (26). The middle partition contains (26) a bearing body (15), which is equipped with seals (16, 17) on both sides, while the bodies (24, 25, 26) are held together by the clamping bolts (18). One of the bodies (24) that contains a pair of the flow chambers (3, 4) is anchored to the frames (22, 23) and equipped with the pivot hinge (28) on which the middle partition (26) is hinged. The second body (24) is suspended on the pivot hinge (28) and contains a pair of the flow chambers (1,2). The second body (24) is hinged around the vertical axis and attached to the anchored body (25). The branches (9, 10) of the second body (24) are connected to the flexible piping.<IMAGE>

Description

(57) pálený spirálový výměník tepla sestává z průtočných kanálů (1, 2, 3, 4) 'jejichž teplo směnné plochy mají tvar Archimedovy spirály nebo podobné křivky, oddělených střední přepážkou (26) s přepouětěčími otvory (20, 21) a sériově propojených, kde průtočné kanály (1, 2, 3, 4) j sou θ’patřeny hrdly (9, Ю, 11, 12) a z vnějších čelních stran uzavřeny čely (13, 14)· Průtočné kanály (1. 2, 3. 4) jsou vytvořeny ve dvou samostatných tělesech (24, 25), kde čela (13, 14) jsou pevně spojena 3 vnějšími boky průtočných kanálů (1,2, 3» 4) a obě tělesa (24, 25) jsou vnitřními stranami, tvořeními volnými hranami boků (5, 6, 7, 8) průtočných kanálů (1. 2, 3, 4), přiložena z obou stran střední přepážky (26), obsahující nosné těleso (15) 0patřené po obou stranách těsněními (16, 17), přičemž tělesa (24, 25, 26) jsou dohromady stažena svorníky (19)· Jedno z těles (25), obsahující dvojici průtočných kanálů (5, 4), je zakotveno na podstavcích (22, 23) a opatřeno kloubovým závěsem (28), na němž je otočné uložena střední přepážka (26) a zavěšeno druhé těleso (24), obsahující dvojici průtočných kanálů (1, 2), které je odklopné, kolem svislé osy, uchyceno na zakotveném tělese (25)· Hrdla (9, 10) druhého tělesa (24) Jsou připojena na pružné potrubí.(57) A burnt coil heat exchanger consists of flow channels (1, 2, 3, 4) whose exchange surface heat has the shape of an Archimedes spiral or similar curve, separated by a central partition (26) with overflow openings (20, 21) and connected in series wherein the flow passages (1, 2, 3, 4) are provided with orifices (9, Ю, 11, 12) and the end faces (13, 14) are closed from the external faces. ) are formed in two separate bodies (24, 25), where the faces (13, 14) are firmly connected by 3 outer sides of the flow channels (1,2, 3 »4) and both bodies (24, 25) are internal sides, forming the free edges of the flanks (5, 6, 7, 8) of the flow passages (1, 2, 3, 4), applied on both sides of the central partition (26), comprising a support body (15) provided with seals (16, 17) wherein the bodies (24, 25, 26) are pulled together by bolts (19) · One of the bodies (25) comprising a pair of flow The cross-sectional channels (5, 4) are anchored to the pedestals (22, 23) and provided with an articulated hinge (28) on which the central partition (26) is pivoted and a second body (24) is hinged. 2), which is hinged, about a vertical axis, fixed to the anchored body (25) · The necks (9, 10) of the second body (24) are connected to the flexible pipe.

CS 271 159 BlCS 271 159 Bl

Vynález ee týká děleného spirálového výměníku tepla, určeného pro ohřev kalu v čistírnách odpadních vod·The invention relates to a split coil heat exchanger for sludge heating in sewage treatment plants.

U těchto výměníků tepla jsou teplosměnné plochy uspořádány do tvaru Archímedovy spirály nebo mohou být pro zjednodušení výroby nahrazeny podobnou křivkou, složenou z půlkruhových úseků. Spirálových výměníků tepla se s výhodou používá к ohřevu vyhnívajícího kalu v čistírnách odpadních vod. Mohou být typu kal-kal s možností čistění obou prostorů nebo typu voda-kal, s možností čistění pouze kalového prostoru. Je známé řešení spirálového výměníku, u něhož jsou dva sousedící kanály, kterými proudí ohřívané médium, vytvořeny dvěma pásy plechu, svinutými do spirál. Kanály jsou z obou bočních stran uzavřeny víky. Nevýhodou těchto spirálových výměníků je, že v důsledku tlaku protékaného média se zvětšuje síla působící na víka s kvadrátem průměru, což brání dosahovat potřebné teplosměnné plochy neomezeným zvětšováním průměru, tedy počtem závitů spirály, protože by víka vycházela příliš mohutná, vyžadující zvýšenou spotřebu materiálu, čímž by se nadměrně zvýšila i hmotnost výměníku. Dále je též známo řeSení spirálového výměníku tepla, uvedené v přihlášce PCT WO 86/05579, jehož průtočné kanály jsou podélně rozděleny střední přepážkou, opatřenou dvěma přepouštěcími otvory, na dvě části, jejichž průtočné kanály Jsou sériově propojeny. Nevýhodou řešení Je, že víka uzavírající kanály spirálového výměníku jsou robustní a jejich značná hmotnost se podílí velkou měrou na celkové hmotnosti výměníku, tedy i na celkově vysoké výrobní spotřebě materiálu. Další nevýhodou je nutnost demontovat při čištění spirálního výměníku obě víka.In these heat exchangers, the heat transfer surfaces are arranged in the shape of an Archímed spiral or can be replaced by a similar curve composed of semicircular sections for ease of manufacture. Spiral heat exchangers are preferably used to heat the digested sludge in wastewater treatment plants. They can be of the sludge-sludge type with the possibility of cleaning both spaces or of the water-sludge type, with the possibility of cleaning only the sludge space. It is known to provide a spiral heat exchanger in which two adjacent ducts through which the medium to be heated flow are formed by two sheets of metal sheet coiled into spirals. The channels are closed from both sides by lids. The disadvantage of these coil exchangers is that due to the pressure of the flowing medium, the force exerted on the quadrate diameter lids increases, preventing the required heat transfer surface from being achieved by unrestricted diameter increase, i.e. the number of coil turns, since the lids would be too large the weight of the exchanger would increase too much. It is also known to provide a coil heat exchanger disclosed in PCT application WO 86/05579, whose flow channels are longitudinally divided by a central partition provided with two through holes, into two parts, whose flow channels are connected in series. The disadvantage of the solution is that the lids closing the ducts of the coil heat exchanger are robust and their considerable weight contributes greatly to the total weight of the exchanger, thus also to the overall high production consumption of the material. Another disadvantage is the need to remove both covers when cleaning the coil.

Uvedené nevýhody odstraňuje dělený spirálový výměník tepla podle vynálezu, složený z průtočných kanálů, Jejichž teplosměnné plochy mají tvar Archimedovy spirály nebo podobné křivky, oddělených střední přepážkou a přepouštěoími otvory a sériové propojených, kde průtočné kanály jsou opatřeny hrdly a z vnějších čelních stran uzavřeny čely, přičemž podstata řešení spočívá v tom, že průtočné kanály jsou vytvořeny ve dyou samostatných tělesech. Každé z těles je z vnější čelní strany uzavřeno čelem, které tvoří jeden celek s boky průtočných kanálů. Obě tělesa jsou vnitřními stranami, tvořenými volnými hranami boků průtočných kanálů bez čel, přiložena proti sobě na těsnění z obou stran střední přepážky. Tělesa se střední přepážkou uprostřed jsou dohromady stažena svorníky. Dále je podstatou řešení, že jedno těleso, obsahující dvojici průtočných kanálů, je upevněno na podstavcích, přičemž je opatřeno kloubovým závěsem. Na kloubovém závěsu je pohyblivě upevněna střední přepážka a zavěšeno druhé těleso, obsahující druhou dvojici průtočných kanálů. Druhé těleso je odklopně, kolem svislé osy, uchyceno na zakotveném tělese. Je výhodné hrdla průtočných kanálů druhého tělesa připojit na pružné potrubí.These disadvantages are overcome by the split coil heat exchanger according to the invention, consisting of flow channels whose heat transfer surfaces are in the form of an Archimedes spiral or similar curve, separated by a central partition and discharge openings and connected in series, the flow channels having necks and The essence of the solution is that the flow channels are formed in two separate bodies. Each of the bodies is closed from the outer face by a face, which is integral with the sides of the flow channels. Both bodies are placed against each other on the gasket from both sides of the central partition by the inner sides formed by the free edges of the sides of the flow channels without faces. The central bulkhead bodies are tightened together by bolts. It is furthermore an object of the invention that a single body comprising a pair of flow channels is fixed to the pedestals and is provided with a hinge. A central partition is movably mounted on the hinge and a second body comprising a second pair of flow channels is suspended. The second body is hinged, about a vertical axis, attached to the anchored body. It is advantageous to connect the flow passages of the second body to the flexible pipe.

Vyšší účinek děleného spirálového výměníku tepla podle vynálezu spočívá zejména v podstatném snížení hmotnosti oproti jiným konstrukcím, tfspora materiálu vyplývá ze skutečnosti, že čela výměníku tvořící jeden celek se spirálovými kanály pevnostně spolupůsobí. Proto lze konstruovat čela o menší tloušťce. Další velkou výhodou je jednodušší manipulace při otevírání spirálového výměníku za účelem čistění. Jednoduchost nanipulace spočívá v tom, že zatímco u známé konstrukce je nutno při čištění demontovat obě víka, v konstrukci podle vynálezu Jsou spirálové kanály obou těles přípustné ihned po odklopení pohyblivého tělesa a pootočení přepážky.The higher effect of the split coil heat exchanger according to the invention consists mainly in a substantial reduction in weight compared to other constructions, the saving of material is due to the fact that the faces of the exchanger forming one unit cooperate with the coil channels. Therefore, fronts of smaller thickness can be constructed. Another big advantage is easier handling when opening the coil for cleaning. The simplicity of the nanipulation is that while in the known construction both lids have to be removed for cleaning, in the construction according to the invention the spiral channels of the two bodies are permissible as soon as the movable body is tilted and the partition is rotated.

Příklad konkrétního provedení děleného spirálového výměníku tepla podje vynálezu je znázorněn pomocí výkresů, kde na obr. 1 je bokorys děleného spirálového výměníku, částečně v osovém řezu, na obr. 2 je řez spirálovými průtočnými kanály výměníku tep3a vedený rovinou A - A z obr. 1 a na obr. 3 je řez, vedený rovinou В - В z obr. 1.An example of a particular embodiment of a split coil heat exchanger according to the invention is illustrated by the drawings, in which Fig. 1 is a side view of a split coil heat exchanger, partly in axial section; and Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line V-V of Fig. 1.

Dělený spirálový výměník tepla podle obr. 1 až 3 je tvořen dvěma samostatnými tělesy 24, 25, oddělenými střední přepážkou 26 s přepouštěcími otvory 20, 21,. Střelní přepážka 26 obsahuje střední nosné těleso např. plech, opatřené na obou stranách těsněními 16, 17? Tělesa 24, 2£ složená z průtočných kanálů 2 a], 4 vytvořených například ze spirálově stočených plechů tvořících teplosměnné plochy, které Jsou z vnějších čelnídli stran uzavřeny Sely J.3, 14 nerozebíratelně těsně spojenými s boky průtočných kanálů 2 β 3, 4. Těleso 25, os 271 159 B1 tvořené dvojicí průtočných kanálů J, e čelen 1£, je zakotveno na podstavcích 22, 23 а к němu je odklopné bočním závěsem 28 připevněno druhé těleso 24, obsahující dvojici průtočných kanálů Д, 2 s čelem Tělesa 24, 2g a mezi nimi umístěnou střední přepážkou 26 jsou dohromady stažena svorníky 1.9, přičemž vnitřní strany obou těles 24, 2§, tvořené volnými hranami boků 5, 6 a J, 8 průtočných kanálů J., 2 a 3, 4, jsou přiloženy z obou stran střední přepážky 26· Průtočné kanály £, 2 a J, 4, mající tvar Archimedovy spirály nebo jiné podobné křivky, jsou vnitřními vyústěními přes přepouštěoí otvory 20, 2J. ve střední přepážce 26 sériově propojeny; kanály 1. a 3 přes přepouětěcí otvor 20 a kanály 2 a 4 přes přepouětěcí otvor 21,. Utěsnění Je zabezpečeno namáčknutím volhých hran boků 5, 6, r 7, 8 a Okrajů vnitřních vyústění kanálů j., 2 a], 4 na těsnění .[б, Ц střední přepážky 26.The split coil heat exchanger according to FIGS. 1 to 3 is formed by two separate bodies 24, 25 separated by a central partition 26 with bypass holes 20, 21. The firing baffle 26 comprises a central support body, e.g. a sheet metal, provided with seals 16, 17 on both sides. The bodies 24, 24 are composed of flow channels 2 and 1, 4 formed, for example, of spirally coiled sheets forming heat transfer surfaces, which are closed off from the outer face by Sels 3, 14 undetachably tightly connected to the sides of the flow channels 2, 3, 4. The body 25, axes 271 159 B1 formed by a pair of flow channels 16 and 14, is anchored to the pedestals 22, 23 and a second body 24 is fastened thereto by a hinged side hinge 28 comprising a pair of flow channels Д, 2 with the face 24 of the body. 2g and the central partition 26 between them are tightened together by bolts 1.9, the inner sides of the two bodies 24, 26 formed by the free edges of the flanks 5, 6 and J, 8 of the flow channels 1, 2 and 3, 4 respectively. The flow channels 8, 2 and J, 4, having the shape of an Archimedes spiral or other similar curve, are internal orifices through the overflow holes 20, 20. in series bulkhead 26 connected in series; channels 1 and 3 through the overflow opening 20 and channels 2 and 4 through the overflow opening 21, respectively. Sealing It is ensured by pressing the free edges of the sides 5, 6, r 7, 8 and the edges of the inner openings of the ducts 1, 2 and 1, 4 on the gasket.

Ka vnějěím obvodu jsou kanály j., 2 a J, 4 zakončeny dvěma dvojicemi hrdel 9, J.0 а Ц, J.2. Těleso 25 je opatřeno kloubovým závěsem 28. Kloubový závěs 28 slouží к odklopení tělesa * ?4 ^a P^péžky 26, čímž dojde po sejmutí svorníků J.2» ^k rozevření celého děleného spirálového výměníku tepla a ke zpřístupnění jeho průtočných kanálů 1., 2 a J, 4 za účelem jejich čištění· Vzhledem к možnosti odklopení tělesa 2£ bez další demontáže je výhodné připojit hrdla 9, J.0 tohoto tělesa 24 na pružné potrubí, čímž se též usnadní manipulace při čištění.To the external circuit, the channels j, 2 and J, 4 are terminated by two pairs of necks 9, J.0 and Ц, J.2. The body 25 is provided with a hinge on the 28th hinge 28 serves к tilting body *? 4 ^and P ^ péžky 26, whereupon after removing the bolts J.2 ^»to the entire opening of the split spiral heat exchanger and to access the first flow channels 2 and J, 4 for cleaning purposes. Because of the possibility of tilting the body 24 without further disassembly, it is advantageous to attach the necks 9, 10 of the body 24 to a flexible pipe, thereby also facilitating handling during cleaning.

Dělený spirálový výměník tepla pracuje například následujícím způsobem. V tělese 25 jsou vytvořeny třetí a čtvrtý průtočný kanál J, 4 pro výstup ohřívacího a ohřívaného média. Ve druhém tělese 24 výměníku jsou vytvořeny první a druhý průtočný kanál j.> 2 P^{ro vstu}P ohřívaného a ohřívacího média. Ohřívaoí médium vtéká dó výměníku hrdlem j.0 tělesa 24 výměníku, proudí průtočným kanálem 2 přes přepouštěoí otvor 21. ve střední přepážce 26 do průtočného kanálu 4 tělesa výměníku, protéká zde od středu к obvodu a vytéká hrdlem z výměníku. Obdobně protéká výměníkem i ohřívané médium, tj. ohřívané médium vstupuje do výměníku hrdlem J.1 tělesa ££ výměníku, protéká průtočným kanálem Д do středu a přes přopouštěcí otvor 20 ve střední přepážce 26 do průtočného kanálu d tělesa 24 výměníku, proudí zde od středu к obvodu a vytéká hrdlem 2 z výměníku ven· Přitom dochází к výměně tepla na teplosměnných plochách obou těles 24, 2£ výměníku.The split coil heat exchanger operates, for example, as follows. In the body 25, third and fourth flow channels 14, 4 are provided for the output of the heating and heating medium. In the second exchanger body 24 are formed first and second flow ducts> 2 P for the ^inlet P of the heated and heating medium. The heating medium flows into the exchanger through the throat of the exchanger body 24, flows through the flow channel 2 through the overflow opening 21 in the central partition 26 into the exchanger body flow channel 4, flows here from the center to the circumference and flows through the throat. Similarly, the heated medium also flows through the exchanger, i.e. the heated medium enters the exchanger through the neck of the exchanger body. It flows through the flow channel D into the center and through the through hole 20 in the central partition 26 into the flow channel d of the exchanger body 24. In this case, heat exchange takes place on the heat transfer surfaces of the two heat exchanger bodies 24, 24.

Výměník může pracovat jako souproudý nebo i jako protiproudý. Řešení podle vynálezu je možno využít pro konstrukci výměníků systému voda-kal, kal-kal a všude tam, kde je zapotřebí provést výměnu tepla o nízkém potenciálu mezi kapalinami.The exchanger can work as co-current or even counter-current. The solution according to the invention can be used for the construction of water-sludge, sludge-sludge exchangers and wherever heat exchange of low potential between liquids is required.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

1. A split coil heat exchanger composed of flow ducts, the heat transfer surfaces of which are in the form of an Archimedes spiral or similar curve, separated by a central bulkhead with through-holes and connected in series, the flow ducts having necks and end faces closed off the front; the flow channels (1, 2, 3, 4) are formed in two separate bodies (24, 25), where the faces (13, 14) are rigidly connected to the sides of the flow channels (1, 2, 3, 4) and both bodies (24). 24, 25), the inner sides formed by the free edges of the flanks (5, 6, 7, 8) of the flow passages (1, 2, 3, 4) are applied from both sides of the central partition (26) containing the support body (15) provided seals (16, 17) on both sides, the bodies (24, 25, 26) being pulled together by bolts (19).

A split coil heat exchanger according to claim 1, characterized in that one of the bodies (25) comprising a pair of flow channels (3, 4) is anchored to the bases (22, 23) and provided with a hinge (28) for wherein a central partition (26) is rotatably supported and a second body (24) is hinged, comprising a pair of flow channels (1, 2), which is hinged, about a vertical axis, attached to the anchored body (25).

A split coil heat exchanger according to claim 1, characterized in that the necks (9, 10) of the second body (24) are connected to a flexible conduit.

2 drawings

Й-phi

OS 171 159 B1