RU176246U1

RU176246U1 - Heat exchange device with elements based on polymer hollow fibers

Info

Publication number: RU176246U1
Application number: RU2016152646U
Authority: RU
Inventors: Максим Фанисович Гильметдинов; Юрий Леонидович Бондарев
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-01-12

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к теплообменным аппаратам.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to heat exchangers.

Технической задачей является увеличение срока службы нагревательных элементов и повышение срока ремонтопригодности теплообменника.The technical task is to increase the service life of the heating elements and increase the serviceability of the heat exchanger.

Устройство теплообмена с элементами на основе полых полимерных волокон, представленное в разрезе (фиг. 1), содержит бак 1, коллектор подвода 2 диаметром D и коллектор отвода 3 горячего компонента диаметром D₁=(0,8-1,2)D с установленными заглушками-сборниками 4, в которые входит множество теплообменных элементов 5 в виде пучка полых полимерных трубок с диаметром d=(0,0001-0,6)D и длиной (20-2000)D, расположенных вертикально друг от друга на расстоянии с шагом h=(5-15)*D.

The heat exchange device with elements based on hollow polymer fibers, shown in section (Fig. 1), contains a tank 1, a supply manifold 2 with a diameter D and a collector 3 of a hot component with a diameter D ₁ = (0.8-1.2) D with installed plugs-collectors 4, which includes many heat-exchange elements 5 in the form of a bundle of hollow polymer tubes with a diameter of d = (0.0001-0.6) D and a length of (20-2000) D, located vertically from each other at a distance with a step h = (5-15) * D.

Description

Полезная модель относится к средствам обработки воды нагреванием и может быть использована для получения подогретой с последующим использованием при подогреве воды для нужд горячего водоснабжения и аккумулировании тепловой энергии.The utility model relates to water treatment by heating and can be used to produce heated water with subsequent use for heating water for the needs of hot water supply and the storage of thermal energy.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является теплообменник, описанный в SU №1145233 А, МПК F28D 7/02.Closest to the claimed device in technical essence is the heat exchanger described in SU No. 1145233 A, IPC F28D 7/02.

Известное устройство состоит из корпуса, в котором поярусно размещены теплообменные модули в виде свернутых в спирали трубных пучков, отличающееся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и предотвращения гидроударов в горячей зоне теплообменника при применении полимерных труб малого диаметра, путем повышения температурного напора и исключения закипания теплоносителя внутри трубных пучков, трубы последних смежных модулях имеют различную длину, уменьшающуюся в направлении от холодной к горячей зоне теплообменника.The known device consists of a housing in which heat exchange modules in the form of tube bundles coiled in a spiral are placed in tiers, characterized in that, in order to intensify heat transfer and prevent water hammer in the hot zone of the heat exchanger when using polymer pipes of small diameter, by increasing the temperature head and eliminating boiling the coolant inside the tube bundles, the pipes of the last adjacent modules have different lengths, decreasing in the direction from the cold to the hot zone of the heat exchanger.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и сложность разбора и замены элементов, вышедших из строя.A disadvantage of the known device is the complexity of the design and the complexity of parsing and replacing elements that have failed.

Технической задачей является увеличение срока службы нагревательных элементов, повышение срока ремонтопригодности теплообменника.The technical task is to increase the service life of the heating elements, increasing the maintainability of the heat exchanger.

Технический результат достигается тем, что устройство теплообмена с элементами на основе полимерных полых волокон, содержит корпус, коллекторы подвода и отвода рабочего компонента, соединенные множеством элементов теплообмена, выполненных в виде пучков полых полимерных волокон, расположенных вертикально друг над другом, но, в отличие от прототипа, коллекторы подвода и отвода рабочего компонента установлены в корпусе устройства теплообмена, и элементы теплообмена соединены с заглушками-сборниками, установленными с шагом h на коллекторах подвода и отвода с помощью разборного соединения.The technical result is achieved in that the heat exchange device with elements based on polymer hollow fibers contains a housing, collectors for supplying and removing the working component, connected by a plurality of heat exchange elements made in the form of bundles of hollow polymer fibers located vertically one above the other, but, unlike prototype, the inlet and outlet manifolds of the working component are installed in the body of the heat exchange device, and the heat exchange elements are connected with plugs-collectors installed with a step h on the collector ah supply and withdrawal using a collapsible connection.

Конструкция устройства теплообмена содержит полый корпус с коллекторами подвода и отвода рабочего компонента, соединенных множеством элементов теплообмена, выполненных в виде пучков полых полимерных волокон, расположенных вертикально друг над другом диаметром d=(0,0001-0,6)D и количеством N, зависимые от входного диаметра D и расположенные вертикально с шагом h=(5-15)*D, проводящие нагревающий рабочий компонент.The design of the heat transfer device comprises a hollow body with collectors for supplying and removing the working component connected by a plurality of heat transfer elements made in the form of bundles of hollow polymer fibers arranged vertically one above the other with a diameter of d = (0.0001-0.6) D and an amount of N, dependent from the input diameter D and located vertically with a step h = (5-15) * D, conducting the heating working component.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить срок службы нагревательных элементов и создание возможности настройки мощности за счет исполнения нагревательных элементов в виде полимерных полых трубок диаметром d=(0,0001-0,6)D и количеством N, зависимые от входного диаметра D и расположенные вертикально с шагом h=(5-15)*D, проводящие нагревающий компонент.The proposed technical solution allows to increase the service life of the heating elements and the creation of the possibility of adjusting the power due to the design of the heating elements in the form of polymer hollow tubes with a diameter of d = (0.0001-0.6) D and an amount of N, depending on the input diameter D and located vertically with step h = (5-15) * D, conductive heating component.

Техническое решение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображено устройство теплообмена.The technical solution is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a heat exchange device.

Устройство теплообмена с элементами на основе полимерных полых волокон, представленное в разрезе (фиг. 1), содержит корпус 1, коллектор подвода 2 диаметром D и коллектор отвода 3 рабочего компонента диаметром D₁=(0,8-1,2)D с установленными заглушками-сборниками 4, в которые входит множество элементов теплообмена 5 в виде пучка полимерных полых трубок с диаметром d=(0,0001-0,6)D и длиной (20-2000)D, расположенных вертикально друг от друга на расстоянии с шагом h=(5-15)*D.The heat exchange device with elements based on polymer hollow fibers, shown in section (Fig. 1), contains a housing 1, a supply manifold 2 with a diameter D and a collector 3 of a working component with a diameter D ₁ = (0.8-1.2) D with installed plugs-collectors 4, which includes many heat transfer elements 5 in the form of a bundle of polymer hollow tubes with a diameter of d = (0.0001-0.6) D and a length of (20-2000) D, located vertically from each other at a distance with a step h = (5-15) * D.

Поток рабочего компонента подается в коллектор подвода 2 и далее распределяется по теплообменным элементам, выполненных в виде множества полимерных полых волокон. Продвигаясь по полым полимерным трубкам, рабочий компонент взаимодействует со стенками трубки и передает тепловую энергию через стенку нагреваемому компоненту. Трубки сходятся в заглушке-сборнике 4, который устанавливается в коллекторе отвода 3, по которому продолжает свое движение компонент по направлению отвода. Длина L полимерных полых трубок влияет на энергоэффективность элементов теплообмена 5 и меняется в пределах L=(20-2000)D.The flow of the working component is fed into the supply manifold 2 and then distributed among the heat-exchange elements made in the form of a plurality of polymer hollow fibers. Moving along the hollow polymer tubes, the working component interacts with the walls of the tube and transfers thermal energy through the wall to the heated component. The tubes converge in the collection plug 4, which is installed in the outlet manifold 3, along which the component continues to move in the direction of the outlet. The length L of the polymer hollow tubes affects the energy efficiency of the heat transfer elements 5 and varies within L = (20-2000) D.

Увеличение срока службы устройства теплообмена, повышение срока его ремонтопригодности достигают за счет возможности замены вышедших из строя элементов теплообмена 5, поскольку данные элементы соединены с заглушками-сборниками 4, на коллекторах подвода и отвода с помощью разборного соединения.An increase in the service life of the heat exchange device and an increase in its maintainability are achieved due to the possibility of replacing failed heat exchange elements 5, since these elements are connected to the plugs-collectors 4 on the supply and exhaust manifolds using a collapsible connection.

Для обеспечения увеличение срока службы нагревательных элементов и повышения энергоэффективности теплообменного устройства геометрические параметры элементов теплообменного устройства должны удовлетворять следующим соотношениям: диаметр полимерных трубок диаметром d=(0,0001-0,6)D и длиной (20-2000)D; вертикально шаг установки коллектора отвода h=(5-15)*D; диаметр коллектора отвода D₁=(0,8-1,2)D.To ensure an increase in the service life of the heating elements and increase the energy efficiency of the heat exchanger, the geometric parameters of the elements of the heat exchanger must satisfy the following relationships: the diameter of the polymer tubes with a diameter of d = (0.0001-0.6) D and a length of (20-2000) D; vertically installation step of the collector of the outlet h = (5-15) * D; diameter of the exhaust manifold D ₁ = (0.8-1.2) D.

Однозначный подбор геометрических параметров таких, как d, h, D, N зависит от энергомощности теплообменника, и обеспечивает увеличение срока службы нагревательных элементов и повышение ремонтопригодности теплообменника.An unambiguous selection of geometric parameters such as d, h, D, N depends on the energy capacity of the heat exchanger, and ensures an increase in the life of the heating elements and an increase in maintainability of the heat exchanger.

С помощью предлагаемого теплообменника решена поставленная задача по повышению срока службы нагревательных элементов и повышению ремонтопригодности теплообменника, за счет использования полимерных полых волокон, путем выполнения нагревательного элемента в виде множества полимерных полых волокон, соединенных с заглушками-сборниками, установленные на коллекторе подвода и отвода с помощью разборного соединения.Using the proposed heat exchanger, the task was solved to increase the service life of the heating elements and increase the maintainability of the heat exchanger, through the use of polymer hollow fibers, by making the heating element in the form of a multitude of polymer hollow fibers connected to plugs-collectors installed on the inlet and outlet collector with collapsible connection.

Claims

A heat exchange device with elements based on polymer hollow fibers, comprising a housing, collectors for supplying and discharging the working component, connected by a plurality of heat exchange elements made in the form of bundles of hollow polymer fibers located vertically one above the other, characterized in that the collectors for supplying and removing the working component are installed in the case of the heat exchange device, and the heat exchange elements are connected with plugs-collectors installed with step h on the inlet and outlet manifolds using a collapsible joint nenia.