RU1772569C - Спиральный теплообменник - Google Patents

Abstract

Использование: на объектах агропромышленного комплекса, в частности в тепличном хоз йстве. Сущность изобретени : теплообменный аппарат состоит из установленных соосно один в другом с образованием кольцевой камеры 1 внутреннего 2 и наружного корпусор 3. В кольцевой камере 1 размещены по русно секции цилиндрических трубчатых спиралей 4, подключенных к раздающим 5 и собирающим коллекторам 6. Смежные витки спиралей 4 распожены с зазором по отношению друг к другу, причем входные и выходные участки 9 спиралей 4 размещены между витками последних, огиба  их с внутренней и наружной сторон. Цилиндрические трубчатые спирали 4 скомпонованы в объемные пакеты 7, образующиес  вложением трубчатых спиралей 4 меньшего диаметра в спирали большего диаметра . Объемные пакеты 7 расположены с зазором 8 между собой, в котором установ

Description

Изобретение относитс  к области теплоэнергетики , в частности к массотеплооб- менным аппаратам дл  проведени  процессов конденсации в системах, содержащих газы.

Известен спиральный теплообменник, содержащий вертикальный корпус с кольцевой камерой, в которой размещены по рус- но секции цилиндрических трубчатых спиралей, подключенных к раздающим и собирающим коллекторам, у которого коллекторы спиралей каждой секции расположены в нижней части корпуса, а смежные витки спиралей, - с зазором по отношению друг к другу, причем входные и выходные участки спиралей размещены между витками последних , огиба  их с внутренней и наружной сторон.

Недостатком известного спирального теплообменника  вл етс  отсутствие элементов , позвол ющих осуществл ть сепарацию контактирующих фаз и исключающих попадание конденсата с верхних виткоэ спиралей на нижние витки. Указанные факторы привод т к необходимости организации сепарации, т.к. э процессе работы устройства конденсат с верхней части теп- лообменной поверхности с низким температурным потенциалом будет попадать на нижнюю часть теплообменной поверхно-1 сти, вследствие чего будет повышатьс  гидравлическое сопротивление устройства, т.к. направление движени  конденсата противоположно направлению движени  парогазового потока, а также будет снижатьс  теплова  эффективность устройства за счет того, что потенциал парогазового потока будет расхолоттьс  помимо полезного нагрева теплоносител , движущегос  внутри трубок, мл nrprn стекающего вниз конденсата с более низким температурным потен- циалом.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности теплообмена путем

обеспечени  сепарации и удалени  конденсата .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что спиральный теплообменник, содержащий вертикальный корпус с кольцевой камерой,

в которой размещены гю русно секции цилиндрических трубчатых спиралей, подключенных к раздающим и собирающим коллекторам, причем коллекторы спиралей каждой секции расположены в нижней части корпуса, а смежные витки спиралей - с зазором по отношению друг к другу, причем входные и выходные участки спиралей размещены между витками последних, огиба  их с внутренней и наружной сторон, согласно изобретению дополнительно содержит по крайней мере один оператор, секции трубчатых спиралей объединены в группы, расположенные между собой с зазорами, в каждом из которых установлен указанный

сепаратор, выполненный из двух идентичных гофрированных элементов, повернутых один относительно другого на 180° относительно оси, перпендикул рной элементам, выполненным каждый с прерывистыми ребрами . размещенными на вершинах гофр, при этом ребра расположены в полости сепаратора .

На фиг. 1 изображен теплообменный аппарат, поперечный разрез; на фиг,2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - конструкци  сепарирующего элемента (направление сборки сепаратора); на фиг. 4 - движение парогазовой смеси через сепарирующий элемент.

Спиральный теплообменник состоит из установленных соосно один в другом с образованием кольцевой камеры 1 внутреннего 2 и наружного корпусов 3. В кольцевой камере 1 размещены по русно секции цилиндрических трубчатых спиралей 4. Секции спиралей 4 подключены к раздающим 5 и собирающим 6 коллекторам. Смежные витки спиралей 4 расположены с зазором по отношению друг к другу, причем входные и выходные участки 9 спиралей 4 размещены между витками последних, огиба  их с внутренней и наружной сторон. Секции спиралей 4 скомпонованы в объемные пакеты 7 с образованием зазора 8, в котором установлен сепарирующий элемент 10, занимающий всю площадь поперечного сечени  кольцевой камеры 1, Сепарирующий элемент 10 выполнен из двух идентичных гофрированных элементов 11, повернутых один относительно другого на 180° относительно оси, перпендикул рной элементам 11, выполненным каждый с прерывистыми ребрами 12, размещенными на вершинах гофр 13 через одну, и окнами 14 на одной и той же грани гофр 13, при этом ребра 12 расположены в полости сепаратора 10.

Спиральный теплообменник работает следующим образом.

Нагреваема  среда - насыщенна  или ненасыщенна  парогазова  смесь - поступает при равномерной скорости снизу, т.е. с нижерасположенной части теплообменно- го аппарата, омывает теплообменную поверхность нижнего объемного пакета 7. Теплоноситель - вода - подаетс  посредством коллектора 6, протекает внутри всех теплообменных трубок спиралей 4 и отводитс  через коллектор 5. Парогазова  смесь, нагрева  теплоноситель, частично охлаждаетс  и конденсируетс  с образованием капельной жидкости. Каплесодержа- щий поток после нижнего объемного пакета 7 поступает в зазор 8, проход  далее через сепарирующий элемент 10. Проход  через сепаратор 10, каплесодержащий поток движетс  по крутоизогнутой траектории, во внутреннем объеме его капли за счет инерционных сил осаждаютс  на внутренних поверхност х сепаратора 10 и посредством продольных каналов, образованных гофрами 13, отвод тс  через внутренний корпус 2 за пределы устройства. На выходе из сепаратора 10, в св зи с резким увеличением сечени  дл  прохода парогазовой смеси по сравнению с площадью отверстий 14, происходит внезапное снижение скорости парогазового потока, за счет чего происходит дополнительное осаждение жидкой составл ющей на верхней внешней поверхности сепарирующего элемента 11.

Отсепарированный парогазовый поток далее проходит через верхний объемный пакет 7, подвергаетс  охлаждению с возможным образованием конденсата и удал етс 

из устройства в верхней части его. Учитыва  значительное уменьшение скорости движени  парогазового потока в зоне расположени  верхнего объемного пакета 7, вызванное уменьшением объема парогазовой среды вследствие конденсации вод ных паров, образовавшийс  конденсат стекает вниз и попадает на верхнюю внешнюю поверхность сепарирующего элемента 10. где накапливаетс  и по продольным каналам

отводитс  к внутреннему корпусу 2 дл  удалени  его за пределы устройства.

Таким образом, наличие сепарирующего элемента 10, выполненного из двух идентичных гофрированных элементов 11,

повернутых один относительно другого на 180° относительно оси, перпендикул рной элементам 11, выполненным каждый с прерывистыми ребрами 12, размещенными на вершинах гофр 13 через одну, и окнами 14

на одной и той же грани гофр 13, при этом ребра 12 расположены в полости сепаратора 10, позвол ет получить сепарирующий элемент со смещенными входными и выходными отверсти ми дл  прохода парогазового потока. Это позвол ет организовать траекторию движени  всего потока по криволинейной траектории и обеспечивает эффективную сепарацию его при технологически простой конструкции сепарирующего элемента 10. Выполнение отверстий 14 дл  прохода сепарируемой среды на скатах гофр 13, расположенных под некоторым углом к плоскости поперечного сечени  аппарата, позвол ет выполнить их со значительной площадью, что снижает гидравлическое сопротивление сепаратора 10. Кроме того, конструкци  сепарирующего элемента в виде гофрированных пластин 11, занимающих всю площадь поперечного сечени  кольцевой камеры 1, позвол ет предотвратить поступление конденсата с низкимтемпературным потенциалом со спиралей 4 верхнего объемного пакета 7 путем отвода конденсата к внутреннему корпусу 2 посредством продольных каналов, образованных р дом расположенными нисход щими скатами гофр 13, в результате чего достигаетс  высока  степень сепарации движущегос  каплесодержащего потока, а также повышаетс  эффективность теплообмена за гнет исключени  попадани  низкотемпературного конденсата на спирали нижнего обьомного пакета 7, где парогазовый поток рмгет больший температурный потенциал, чем потенциал стекающего конденсата

Claims (1)

1. Формула изобретени  Спиральный теплообменник, содержащий вертикальный корпус с кольцевой камерой , в которой размещены по русно секции цилиндрических трубчатых спиралей, подключенных к раздающим и собирающим коллекторам, причем коллекторы спиралей каждой секции расположены в нижней части корпуса, а смежные витки спиралей - с зазором по отношению друг к другу, а входные и выходные участки спиралей размещены между витками последних, огиба  их с внутренней и наружной сторон, отличающийс  тем, .что, с целью повышени 

   эффективности теплообмена путем обеспечени  сепарации и удалени  конденсата, он дополнительно содержит по крайней мере один сепаратор, секции трубчатых спиралей

   объединены в группы, расположенные между собой с зазорами, в каждом из которых установлен указанный сепаратор, выполненный из двух идентичных гофрированных элементов, повернутых один относительно

   другого на 180° относительно леи, перпендикул рной элементам, выполненным каждый с прерывистыми ребрами, размещенными на вершинах гофр через одну , и окнами на одной и той же грани гофр,

   при этом ребра расположены в полости сепаратора .

   4

   А-А

   I

   ШГ.2

   13

   12

   13

   направление

   образовани  сепаратора

   ФиъЗ

   13

   ФИГ.4