Opis patentowy opublikowano: 1985 12 31 132 269 Int Cl. F28D7/00 Twórcy wynalazkut Marian Blicharz, Oózaf Strzeleki, Stefen Ouche, Andrzej Taslor, Ignacy Kraclk, Marian Hertel Uprawniony z patentu i Przedeiebioretwo Projektowania 1 Doataw Koaplatnych Obiektów Przanys*owych "CHEMAOEX" w Warazawle, Oddzial w Krakowi*, Kraków /Polaka/ WYMIENNIK CIEPLA Przedmiotem wynalazku Jaat wyslannik ciepla typu pleezczowo-rurowego do czynników ga¬ zowych, zwlaszcza o wysokich temperaturach i o duzych róznicach temperatur, nadajecyele do zastosowania jako podgrzewacz lub schladzacz gazów w przemysla chemicznym, energetycz¬ nym, metalurgicznym itp.Do podgrzewania lub ochladzania gazów o wysokich temperaturach znana ea 1 stosowana wymienniki ciepla wykonywana jako typowa aparaty plaezczowo-rurowe, pracujace w ukladzie poziomym lub pionowym, majace wlezke rur oeedzona w dnach altowych, zamknieta w zewnetrz¬ nym plaszczu z przylaczonymi komorami wlotowymi i wylotowymi jednego czynnika gazowego do przestrzeni rurowej oraz króccami wlotu 1 wylotu drugiego czynnika do przestrzeni miedzy- rurowej osadzonymi w plaszczu wymiennika. Dla wydluzania drogi przeplywu gazu w przestrze¬ ni mledzyrurowej se stosowana przegrody o róznorodnym ksztalcie i róznym rozmieszczaniu wymuszajeca falisty, srubowo-wirowy 1 inny przeplyw gazu.Znany jest z opisu wynalazku ZSRR 686 810 plaezczowo-rurowy wymiennik ciepla, w któ¬ rym w celu zmniejszenia obclezsn cieplnych dna sitowego narazonego na najwyzsze temperatu¬ ry - Jeet oeedzona przed tym dnem dodatkowa plyta altowa. Do utworzonej w tan eposób koso- ry jeet wprowadzony - za pomoce odpowiedniej kierownicy i ukladu dodatkowych rurek z otwo¬ rami oraz szczelin miedzy rurami a dnem altowym - gaz o nizszej temperaturze. Powoduje to obnizanie temperatury tego dna oraz wywoluja Intensywne cyrkulacje chlodniejezego g«u w otrafle dna altowego.Znany jest tez z oflsu patentowego RFN 1 451 198 plaszczowo-rurowy wy«i«mik ciep a, w którym w srodkowej strefie plaszcza zewnetrznego Jest oeadzona wiezke rurowa otoczon scisle przylegajaca do niej Izolowane oslone uaytuowane miedzy dnami sitowymi, p y oslona te Jest krótsza od odstepu den altowych wakutek czego miedzy koncami tej os ony, a dnami altowymi ee utworzona pierscieniowa kanely eluz^ce odpowiednio do wprow i odprowadzenie gazu z przestrzeni miedzyruro*'??J •2 132 269 Do glównych niedogodnosci znanych pleezczowo-rurowych wyroionr-ikc* clte-lo o,, ;jg£•:-¦.* 0 wysokiej temperaturze zaliczyc nalezy i - duze opory przeplywu gazu w przestrzeni miedzyruroirej zaopatrzonej w przegrody i aiala predkosc przeplywu co w efekcie prowadzi do malej intensywnosci wymiany ciepla 1 powiekszenia powierzchni wymiany, - duza awaryjnosc pracy spowodowana deformacje i pekaniem dna sitowego na wlocie go- recego gazu, • koniecznosc stosowania duzych podzlalak rozmieszczenia rur dla utrzymania spadków cisnienia na ekonomicznym poziomie i duza podzlalka rozstawu rur powoduje zwiekszenie wymiarów gabarytowych wymiennika i wymaga wiekszej powierzchni jego zabudowy.Celen wynalazku jest ekonstruowanle wymiennika z ochladzanym dnem sitowym, narazony* na dzialanie najwyzszych temperatur oraz o nalych oporach przeplywu gezu. Wymiennik cie¬ pla wedlug wynalazku na rure centralne, usytuowana w osi pisrscisnicwsj wlezkl rurowej.Rura ta Jest poleczona jednym koncem z przegrode sitowe nasunieta, na rury wlezkl rurowej, zas drugi jaj koniec pozostaje w pewnym odstepie od tej plyty sitowej, która znajduje sie w strefie wlotu gazu do przestrzeni mledzyrurowsj, tworzac otwór przelotowy do tej prze* atrzenl. Przegroda eitowa Jest usytuowane w okrsslonej odleglosci od drugiej plyty sito¬ wej tworzac z te plyte kanal przeplywowy gazu z rury centralnej do komory wylotowej gazu z przestrzeni miedzyrurowej. Przegroda sitowa Jest nasunieta z luzem na rurki wiezki ruro» wej, a Jej srednica zewnetrzna Jest w przyblizeniu równa srednicy zewnetrznej plyty sito¬ wej.Kolektor dolotowy i kolektor wylotowy gazu podgrzewanego z przsstrzenl mfedzyrurowej ma ksztalt pierscieniowy i otacza odpowiednio pierscieniowy otwór wlotowy 1 otwór wyloto¬ wy utworzony miedzy obrzezem plaszcza wymiennika, a plytami sitowymi. Komora wlotowa ga¬ zu ogrzewajecego Jest poleczona z kolektorem wylotowym gazu ogrzewanego z przestrzeni miedzyrurowej za posrednictwem znanego konpenaators wydluzen cieplnych.Wymiennik ciepla wedlug wynalazku charakteryzuje sie malymi operami przeplywu o równo¬ miernym rozprowadzaniem gazu z duze predkoscie w przestrzeni miedzyrurowej. Powoduja to zwiekszenie wspólczynnika wymiany ciepla i pozwala na zmniejszenie podzialki rozstawu rur co prowadzi do zmniejszenia wymiarów gabarytowych wymiennika* Oalsze zalete wymiennika Jest obnizenie temperatury dna sitowego od strony wlotu gazu podgrzewajacego o najwyzszej tsmperaturze co prowadzi do zwiekszenia intensywnosci wymia¬ ny ciepla.Istotne zalete wymiennika Jest znaczne zmniejszenie stopnia awaryjnosci spowodowanej dzialaniem wysokich temperatur. Wymiennik moze byc budowany Jeko aparat jednostopnlowy nawet przy bardzo duzych ilosciach wymienianego ciepla i duzych ilosciach przeplywajecego gazu. Powierzchnia zabudowy wymiennika Jest niewielka, a Jego materialochlonnosc oraz pra¬ cochlonnosc wykonania i montszu mela w porównaniu do dotychczasowych wymienników o tej samej ilosci wymienionego ciepla.Przedmiot wynalazku Jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie pionowy wyslannik ciepla w przekroju oeiowyn, a fig. 2 - zamo¬ cowania rurek w dnia sitowym wedlug szczególu oznaczonego "A" na fig, 1. 3ak uwidoczniono na fig. 1 1 2 w sklad wymlsnnlka ciepla wchodzi plaszcz zewnetrzny 1, w którym jest umieszczona wlezka rurowa 2, zlozona z prostych gladkich rur 3 osadzona w znany sposób, np. przez rozwalcowanle konców rur 3 w plycie sitowej górnej 4 i plycis eltowoj dolnej 5. Do plyty sitowej 5 Jeet przyepawena komora wlotows 6, która od wewnetrz wylozona jest wymurówke zaroodporne 7. Podobna wymurowka jeet osadzona na dolnej plycie sitowej 5. Na górnej plycie sitowej 4 Jeet zamocowana komora wylotowa 8, zakonczona rure wylotowe 8*.Wio-^ gazu dc przestrzeni miedzyrurowej Jeet wykonany w postaci pierscieniowego kolek¬ tora 9 z króccem dolotowym 9*, poleczonego z plyte sitowe 4 i z plaszczem 1. Wylot zas gazu z t*J przestrzeni stonowi równiez pierscieniowy kolektor 10 z króccem odlotowym 10*.132 269 3 Kolektor 10 Jest poleczony bezposrednio z plaszczem 1, a za posrednictwem kompensatora eoczewkowogo 11 z komore wlotowe 6, W 06l wlezkl rurowej 2 Jeet usytuowana rura centralna 12, której dolny koniec jest wsparty 1 poleczony z wewnetrzny* obrzeze* przegrody altowej 13 nasunietej na rury 3.Górny koniec rury centralnej 12 pozostaje w pewny* odeteple od plyty altowej 4 tworzac w ten sposób pierscieniowy otwór przelotowy 14 pomiedzy te, rure, a przestrzenia miedzy- rurowe. Otwór w górnej plycie altowej 4 Jest zamkniety kolpakiem 15 zaopatrzonym w zebra 16 wchodzece do rury 12 etanowlec Jego prowadzania.Przegroda sitowa ij jaat usytuowana w pewnya odstepie od dolnej plyty sitowej 5 two- rzec z te plyte kanal przeplywowy 17• srednica zewnetrzna przegrody 13 Jeet w przybliza¬ niu równa srednicy dolnej plyty altowej 5 1 srednicy plaszcza 1, Ppzagroda 13 Jest weper- ta na podporach plytkowych /nie pokazanych na rysunku/ rozmieszczonych równomiernie wzdluz obwodu. Rury 3 se przepuszczone z luzan przez przegrode 13, przechodze przez kanal 17 1 ee oaadzone trwale np. przez zawalcowenle w plycie altowej 5. Od dolu do rurek 3 ae wpuszczo¬ na tulejki 18, które przechodze przez warstwe wywurówkl 7. Plaezcz 1 Jest krótszy od wza¬ jemnego odstepu plyt sitowych 4 15 wskutek czago pomiedzy obrzezami tego plaszcza, a ply¬ tami sitowymi Jest utworzony odpowiednio otwór wlotowy 19 1 otwór wylotowy 20 o ksztalcie pierscieniowym* Dzieki poleczenlu komory dolnej 6 z kolektorem wylotowym 10 za posrednictwem kompen¬ satora 11 - tworzy ona wraz z wymurówke 7 glowice plywajece, majece mozliwosc awobodnago przemleezczanla ele stanowiec równoczesnie zaapól etelago naclegu wlezkl rurowej 2 nieza¬ leznie od dylatacjl cieplnej rur# Ponadto rozwlezanle to umozliwia usytuowanie calej dol¬ nej plyty sitowej 5, to Jaat p£yty narazonej na dzialania najwyzszych temperatur - w stre¬ fie dzialania temperatur o znacznie nnlejezych róznicach niz w przypadku leczanla den al¬ towych bezposrednio z plaszczem zewnetrznym przez co ograniczono znacznla ujemne skutki nierównomiernego obclezenla cieplnego tej plyty altowej. Wymiennik jeet osadzony na kon¬ strukcji wsporczej, nia pokazanej na ryeunku.Gaz ogrzewajecy Jest doprowadzany do komory wlotowej 6, przeplywa poprzez tulejki 18 1 rurki 3 do komory wylotowej 8, a nastepnie rury wylotowej 8** Gaz tan wymienia cieplo z gazem o nizszej temperaturze /gaz ogrzewany/, który doprowadzany Jest króccem 9* i ko¬ lektorem 9, poprzez pierscieniowy otwór 19 do bezprzegrodowej przestrzeni mledzyrurowej, a nastepnie wylatuje otworem 20 do kolektora 10 sked jeet odprowadzany króccem 10*. Czesc gazu doprowadzanego do przeetrzenl mledzyrurowej Jeet kierowana przez pierscieniowy otwór 14 do rury centrelnej 12, eked gaz przeplywa do kanalu 17, omywa dolne plyte altowe 5 odbierajec od niej bezposrednio cieplo dzieki czemu nestepuje obnizenie temperatury tej plyty. Strumien gazu wyplywajecego z kanalu 17 leczy sie w kolektorze wylotowym 10 z ga¬ zem wyplywajecym bezposrednio z przeetrzenl mledzyrurowej przez otwór 20« Ooblerajec, odpowiednio do parametrów pracy wymiennika - odstep pomiedzy przegrode 13, a dolne plyte sitowe 5 mozna uzyskac okreslony przakrój kanalu 17, a tym samym okreslony stopien ochlodzenia plyty sitowej.Pierscieniowy ksztalt kolektora 9 i otworu 19 zapewnia równomierny naplyw gazu do przestrzeni mledzyrurowej, a brak przegród w tej przestrzeni pozwala na stosowania duzych predkosci przeplywu i znaczne zmniejszenie oporów przeplywu w stosunku do wymienników cispla z przegrodami w przsstrzsni mledzyrurowej.Zastrzezenie patentowa 1. Wymiennik ciepla typu pleezczowo-rurowsgo do czynników gazowych, zwlaszcza o du¬ zych róznicach temperatur, ekledajecy sie z pierscieniowej wlezkl rurowej osadzonej w ply¬ tach sitowych z przyleczonyml do nich komorami wlotj i wylotu gazu i otoczonej plaszczem, przy czym w osi wlezkl rurowej Jaat ueytuowcna rura centralna, znamienny tym, ze Jeden koniec rury centralnej /12/ pozostsje w pswnym odstepie od plyty eltowej4 332 269 /4/ tworzec kanal przelotowy /14/ z przestrzeni tfledzyrurowoj wiczfci rurowej /2/ do tej rury, zas drugi koniec rury centralnej /12/ Jeet oparty o przegrode eftcwe /l3/f które naeunleta Jeet luzno na rury /3/ wlezkl rurowej /2/ 1 pozostaje w okreslonej odleglosci od drugiej plyty altowej /5/ tworzac kanal przeplywowy /l7/ gazu z rury centralnej /12/ do kolektora wylotowego /10/ z przeetrzenl mledzyrurowej• 2« Wymiennik ciepla wedlug zastrz* lf znamienny tym, ze srednica zewne¬ trzna przegrody altowej /13/ Jeet w przyblizeniu równa srednicy zewnetrznej plyty altowej /5/. 3. Wymiennik ciepla wedlug zaatrz, 1, znamienny tym, ze plaszcz zewne¬ trzny /l/ Jeet polaczony z komore wylotowe /8/ 1 komore wlotowe /6/ odpowiednio za posre¬ dnictwem znanego pierscieniowego kolektora wylotowego /10/ 1 wlotowego /9/ otaczajacych odpowiednio otwory wylotowy /20/ 1 wlotowy /19/ uaytuowane miedzy obrzezem plaszcza /l/ a komoramii wylotowe /8/ 1 wlotowe /6/, przy czym kolektor wylotowy /20/ Jest poleczony z komore wylotowe /6/ za posrednictwem kompensatora /li/ wydluzen cieplnych.Rg.1 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL