RU2044246C1 - Contact heat exchanger - Google Patents

Contact heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2044246C1
RU2044246C1 RU93006880A RU93006880A RU2044246C1 RU 2044246 C1 RU2044246 C1 RU 2044246C1 RU 93006880 A RU93006880 A RU 93006880A RU 93006880 A RU93006880 A RU 93006880A RU 2044246 C1 RU2044246 C1 RU 2044246C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
truncated cone
nozzles
cone
medium
Prior art date
Application number
RU93006880A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93006880A (en
Inventor
В.И. Щербаков
М.П. Тюрин
В.И. Курин
Original Assignee
Московская государственная текстильная академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московская государственная текстильная академия filed Critical Московская государственная текстильная академия
Priority to RU93006880A priority Critical patent/RU2044246C1/en
Publication of RU93006880A publication Critical patent/RU93006880A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2044246C1 publication Critical patent/RU2044246C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power engineering, recovery of heat of waste gases. SUBSTANCE: installed in the upper and lower parts of chamber 1 along its axis are shells forming heating medium passages. Heating medium is fed to chamber 1 through tangential branch pipes 2 and 3, in branch pipe 3 the medium is sprinkled by liquid. From branch pipe 2 the medium is fed to a contracting passage formed by shell 7. The latter is made as a truncated cone with an opening angle determined from inequality indicated in the description. A slotted cut-out is made in the cone through which liquid sprayer through the nozzles in chamber 1 gets into the flow of medium supplied through lower branch pipe 2. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к контактным теплообменникам и предназначено для использования в промышленности, поскольку обеспечивает высокую эффективность утилизации тепла ходящих газов от теплоиспользующего оборудования. The invention relates to contact heat exchangers and is intended for use in industry, since it provides high efficiency of heat recovery of flue gases from heat-using equipment.

Известен контактный теплообменник, содержащий рабочую камеру с тангенциальными патрубками подвода греющей среды, расположенными в ее верхней и нижней частях, установленные по оси коpпуса соответственно цилиндpический насадок в ее веpхней части и два коаксиальных цилиндра в нижней. Последние образуют направляющие каналы для прохода греющей среды. Распределитель жидкости расположен по оси камеры между патрубками подвода греющей среды. A contact heat exchanger is known that contains a working chamber with tangential nozzles for supplying a heating medium located in its upper and lower parts, mounted along the axis of the housing, respectively, of the cylindrical nozzles in its upper part and two coaxial cylinders in the lower. The latter form guide channels for the passage of the heating medium. The liquid distributor is located along the axis of the chamber between the nozzles for supplying a heating medium.

Благодаря наличию двух встречных закрученных потоков к расположению водораспределителя вдоль оси камеры происходит интенсивный контактный теплообмен по всему объему камеры между газообразной нагретой средой и жидкостью. Due to the presence of two counter-swirling flows to the location of the water distributor along the chamber axis, intense contact heat transfer occurs over the entire chamber volume between the gaseous heated medium and the liquid.

Однако в данной конструкции реализованы не все возможности, обеспечивающие полный поверхностный контакт нагретой среды и орошаемой жидкости. However, not all possibilities are realized in this design, which ensure full surface contact of the heated medium and the irrigated liquid.

Известна одна из модернизаций указанного контактного теплообменника, который дополнительно содержит форсунки, размещенные в патрубках подвода греющего теплоносителя, в верхней части камеры, в зазоре между стенками последней и цилиндрического посадка и в направляющем канале. Known for one of the upgrades of the specified contact heat exchanger, which further comprises nozzles located in the nozzles for supplying the heating medium, in the upper part of the chamber, in the gap between the walls of the last and cylindrical fit and in the guide channel.

Дополнительные форсунки, расположенные в тангенциальных патрубках, обеспечивают дополнительный контактный теплообмен между нагретой газообразной средой и жидкостью на входе в теплообменник, дополнительные форсунки, расположенные внутри корпуса прибора, обеспечивающие вторичное орошение внутри корпуса прибора, позволяют наиболее полно утилизировать тепло уходящих газов технологического оборудования. Additional nozzles located in the tangential nozzles provide additional contact heat transfer between the heated gaseous medium and the liquid at the inlet to the heat exchanger; additional nozzles located inside the device body, providing secondary irrigation inside the device body, allow the most complete utilization of the heat of the exhaust gases of the process equipment.

Однако данная конструкция требует большого расхода воды на орошение, при этом температурный потенциал воды после контакта с газообразными тепловыми потоками невелик (вследствие большого расхода воды). However, this design requires a large flow of water for irrigation, while the temperature potential of the water after contact with gaseous heat flows is small (due to the large flow of water).

Целью изобретения является повышение полной утилизации тепла путем увеличения потенциала технологической воды, после орошения при уменьшении ее расхода и сохранении высокой интенсивности теплообмена между газообразной средой и орошаемой водой. Сущность изобретения заключается в том, что в контактном теплообменнике, содержащем камеру с верхним и нижним тангенциальными патрубками подвода греющей среды, установленные по оси камеры в верхней и нижней частях обечайки, образующие каналы для прохода греющей среды, и распределители жидкости, расположенные по оси камеры между указанными патрубками и в верхнем из последних, нижняя обечайка выполнена в виде усеченного конуса с щелевым вырезом, причем конус большим основанием закреплен в камере над нижним патрубком и обращен щелевым вырезом в сторону последнего, а меньшим основанием к верхней обечайке, при этом усеченный конус выполнен с углом раскрытия, составляющим величину, определяемую из следующего неравенства:
2 arctg

Figure 00000002
> α > 2 arctg
Figure 00000003
где d0 диаметр большего основания усеченного конуса;
d2 диаметр верхней обечайки;
h1 высота усеченного конуса;
h2 расстояние между меньшим основанием конуса и нижнем торцом верхней обечайки.The aim of the invention is to increase the complete utilization of heat by increasing the potential of process water, after irrigation while reducing its flow rate and maintaining a high intensity of heat exchange between the gaseous medium and the irrigated water. The essence of the invention lies in the fact that in a contact heat exchanger containing a chamber with upper and lower tangential nozzles for supplying heating medium, mounted along the axis of the chamber in the upper and lower parts of the shell, forming channels for the passage of the heating medium, and liquid distributors located along the axis of the chamber between the indicated pipes and in the upper of the latter, the lower shell is made in the form of a truncated cone with a slotted cutout, and the cone with a large base is fixed in the chamber above the lower pipe and facing the slotted cut With a move toward the latter, and with a smaller base to the upper shell, the truncated cone is made with an opening angle that is a value determined from the following inequality:
2 arctg
Figure 00000002
>α> 2 arctg
Figure 00000003
where d 0 is the diameter of the larger base of the truncated cone;
d 2 diameter of the upper shell;
h 1 the height of the truncated cone;
h 2 the distance between the smaller base of the cone and the lower end of the upper shell.

В предлагаемой конструкции на орошение в нижний патрубок поступает вода из щелевого зазора, образованного нижним насадком и корпусом, имеющая более высокий температурный потенциал, чем орошаемая вода на входе, что позволяет увеличить на выходе температурный потенциал технологической воды при уменьшении ее расхода. In the proposed design, water from the slotted gap formed by the lower nozzle and the casing, having a higher temperature potential than the irrigated water at the inlet, enters the lower nozzle for irrigation, which allows increasing the temperature potential of the process water at the outlet while reducing its flow rate.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник, общий вид; на фиг. 2 поперечный разрез теплообменника. In FIG. 1 shows the proposed heat exchanger, General view; in FIG. 2 cross section of a heat exchanger.

Теплообменник содержит вертикальную камеру 1, тангенциальные патрубки 2 и 3 для подвода газообразной среды. При этом патрубок 2 расположен в нижней части камеры 1, а патрубок 3 в верхней части. Патрубок 4 служит для отвода газообразной среды, а патрубок 5, совмещенный с коническим основанием рабочей камеры, для отвода нагретой технологической воды. По оси камеры в верхней и нижней частях установлены насадки 6 и 7. Цилиндрический насадок 6 соединен с отводящим патрубком 4 и образует направляющий канал для отводимого потока газа, а насадок 7 образует сужающийся направляющий канал для газообразной смеси, поступающей через нижний тангенциальный патрубок. При этом нижний насадок 7 выполнен в виде усеченного конуса, большим основанием жестко соединен с рабочей камерой 1 и образует с ее внутренней поверхностью щелевой зазор 8, расположенный над нижним тангенциальным патрубком 2. Водораспределитель 9 расположен вдоль оси камеры 1 и имеет участки перфорированных отверстий или форсунку. Форсунка 10 предназначена для дополнительного орошения теплового потока, поступающего через верхний тангенциальный патрубок. The heat exchanger contains a vertical chamber 1, tangential nozzles 2 and 3 for supplying a gaseous medium. In this case, the pipe 2 is located in the lower part of the chamber 1, and the pipe 3 in the upper part. The pipe 4 serves to drain the gaseous medium, and the pipe 5, combined with the conical base of the working chamber, to drain the heated process water. The nozzles 6 and 7 are installed along the chamber axis in the upper and lower parts. The cylindrical nozzles 6 are connected to the outlet pipe 4 and form a guide channel for the exhaust gas stream, and the nozzles 7 form a tapering guide channel for the gaseous mixture entering through the lower tangential pipe. In this case, the lower nozzle 7 is made in the form of a truncated cone, is rigidly connected to the working chamber 1 with a large base and forms a gap 8 with its inner surface located above the lower tangential branch pipe 2. The water distributor 9 is located along the axis of the chamber 1 and has sections of perforated holes or nozzle . The nozzle 10 is designed for additional irrigation of the heat flux entering through the upper tangential branch pipe.

Работает теплообменник следующим образом. The heat exchanger operates as follows.

Нагретая газообразная среда подается одновременно навстречу через верхний 3 и нижний 2 тангенциальные патрубки, благодаря чему она приобретает винтообразное движение. The heated gaseous medium is simultaneously fed towards the upper 3 and lower 2 tangential nozzles, so that it acquires a helical motion.

Благодаря форсунке 10 газообразная смесь, подаваемая через патрубок 3, орошается, что обеспечивает первый контактный теплообмен между газообразной средой и жидкостью. Далее потоки перемещаются по замкнутым траекториям навстречу друг другу и орошаются из водораспределителя 9. Размеры верхнего потока ограничены внутренним диаметром рабочей камеры и цилиндрическим насадком 6, а размеры нижнего потока ограничены коническим насадком 7. Thanks to the nozzle 10, the gaseous mixture supplied through the pipe 3 is irrigated, which provides the first contact heat exchange between the gaseous medium and the liquid. Next, the flows move along closed paths towards each other and are irrigated from the water distributor 9. The dimensions of the upper stream are limited by the inner diameter of the working chamber and the cylindrical nozzle 6, and the sizes of the lower stream are limited by the conical nozzle 7.

При этом усеченный конус 7 выполнен с углом раскрытия, составляющим величину, определяемую из следующего неравенства:
2 arctg

Figure 00000004
> α > 2 arctg
Figure 00000005

Под действием центробежных сил сконденсированная в центральном потоке вода и орошаемая вода переходит в верхний поток воздуха, которым вместе со сконденсированной влагой верхнего потока переносится в нижнюю часть камеры, а также на стенки аппарата, по которым также стекает в зазор между коническим насадком 7 и камерой 1 верхней части аппарата. Воздух верхнего потока подсасывается нижним потоком по всей высоте аппарата (от верхнего торца конуса до нижнего торца верхнего цилиндрического насадка) за счет разрежения, создаваемого нижним потоком. Нижний поток воздуха с перешедшим в него воздухом периферийного потока попадает в верхний отводящий патрубок благодаря указанному условию, т. е. благодаря обхватыванию верхним цилиндрическим насадком образующих усеченного конуса в случае их продолжения. Это условие может быть выражено математически как
2 arctg
Figure 00000006
> α > 2 arctg
Figure 00000007

Вода, подаваемая на орошение под действием центробежных сил, скапливается в верхней части рабочей камеры и через щелевидный зазор, образованный между камерой 1 и коническим насадком 7, орошает тепловой поток, поступающий через тангенциальный патрубок 2. Температурный потенциал воды, поступившей на орошение в патрубок 2, выше, чем потенциал воды, поступившей через другие форсунки, следовательно, повышается полнота утилизации тепла за счет увеличения потенциала выходной технологической воды и уменьшения ее расхода. При этом сохраняется высокая интенсивность теплообмена в объеме рабочей камеры между газообразной средой и орошаемой водой.In this case, the truncated cone 7 is made with an opening angle constituting a value determined from the following inequality:
2 arctg
Figure 00000004
>α> 2 arctg
Figure 00000005

Under the action of centrifugal forces, the water condensed in the central stream and irrigated water passes into the upper air stream, which, together with the condensed moisture of the upper stream, is transferred to the lower part of the chamber, as well as to the walls of the apparatus, through which it also flows into the gap between the conical nozzle 7 and chamber 1 top of the apparatus. The air of the upper stream is sucked in by the lower stream over the entire height of the apparatus (from the upper end of the cone to the lower end of the upper cylindrical nozzle) due to the rarefaction created by the lower stream. The lower air stream with the peripheral stream air transferred into it enters the upper outlet pipe due to the indicated condition, i.e., due to the clipping of the truncated cone by the upper cylindrical nozzle if they continue. This condition can be expressed mathematically as
2 arctg
Figure 00000006
>α> 2 arctg
Figure 00000007

Water supplied to the irrigation under the action of centrifugal forces accumulates in the upper part of the working chamber and through the slit-like gap formed between the chamber 1 and the conical nozzle 7, irrigates the heat flow entering through the tangential branch pipe 2. The temperature potential of the water supplied to the branch pipe 2 for irrigation is higher than the potential of water entering through other nozzles, therefore, the completeness of heat recovery is increased due to an increase in the potential of the outlet process water and a decrease in its consumption. At the same time, a high intensity of heat transfer is maintained in the volume of the working chamber between the gaseous medium and the irrigated water.

Claims (1)

КОНТАКТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий камеру с верхним и нижним тангенциальными патрубками подвода греющей среды, установленные по оси камеры в верхней и нижней частях обечайки, образующие каналы для прохода греющей среды, и распределители жидкости, расположенные по оси камеры между упомянутыми патрубками и в верхнем из последних, отличающийся тем, что нижняя обечайка выполнена в виде усеченного конуса с щелевым вырезом, причем конус большим основанием закреплен в камере над нижним патрубком и обращен щелевым вырезом в сторону последнего, а меньшим основанием к верхней обечайке, при этом усеченный конус выполнен с углом раскрытия α, составляющим величину, определяемую из следующего неравенства:
Figure 00000008

Figure 00000009

где d0 диаметр большего основания усеченного конуса;
d2 диаметр верхней обечайки;
h1 высота усеченного конуса;
h2 расстояние между меньшим основанием конуса и нижним торцом верхней обечайки.
A CONTACT HEAT EXCHANGER containing a chamber with upper and lower tangential nozzles for supplying heating medium, mounted along the axis of the chamber in the upper and lower parts of the shell, forming channels for the passage of the heating medium, and liquid distributors located along the axis of the chamber between the said nozzles and in the upper of the latter, characterized in that the lower shell is made in the form of a truncated cone with a slotted cutout, and the cone with a large base fixed in the chamber above the lower pipe and facing the slotted cut towards the last o, a smaller base to the upper shell, wherein the truncated cone is configured with an angle of opening α, integral value determined from the following inequality:
Figure 00000008

Figure 00000009

where d 0 is the diameter of the larger base of the truncated cone;
d 2 diameter of the upper shell;
h 1 the height of the truncated cone;
h 2 the distance between the smaller base of the cone and the lower end of the upper shell.
RU93006880A 1993-02-04 1993-02-04 Contact heat exchanger RU2044246C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93006880A RU2044246C1 (en) 1993-02-04 1993-02-04 Contact heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93006880A RU2044246C1 (en) 1993-02-04 1993-02-04 Contact heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93006880A RU93006880A (en) 1995-04-30
RU2044246C1 true RU2044246C1 (en) 1995-09-20

Family

ID=20136799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93006880A RU2044246C1 (en) 1993-02-04 1993-02-04 Contact heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2044246C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1638517, кл. F 28C 1/02, 1991. *
Авторское свидетельство СССР N 1719862, кл. F 28C 1/02, 1992. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4314826A (en) Coal gasification apparatus
SU1131473A3 (en) Arrangement for coke dry quenching
RU2044246C1 (en) Contact heat exchanger
TW372881B (en) Gas-liquid contact apparatus
RU2139471C1 (en) Waste-heat boiler
SU1719862A2 (en) Contact heat exchanger
RU2006775C1 (en) Contact heat exchanger
RU1809279C (en) Contact heat exchanger
RU2411061C1 (en) Jet scrubber
SU1457974A1 (en) Heat-mass exchange apparatus
RU1812414C (en) Contact heat exchanger
SU1513303A1 (en) Boiler unit
SU1550199A1 (en) Method and apparatus for processing fuel gas
SU697138A1 (en) Contact arrangement for heat and mass exchange apparatus
SU1605124A1 (en) Direct-contact water heater
RU2017867C1 (en) Chamber for continuous heat treatment of long materials
RU2064146C1 (en) Direct-contact heat exchanger
RU2055293C1 (en) Contact heat-exchanger
SU1601491A2 (en) Wortex chamber for heat treatment of dispersed or fluid materials
SU1386248A1 (en) Gas separator
SU1583150A1 (en) Dust trap for cleaning cupola gases
SU1161160A2 (en) Apparatus for heat-mass transfer
SU1638517A1 (en) Contact heat exchanger
RU19267U1 (en) HORIZONTAL MASS TRANSFER MACHINE
SU1755901A1 (en) Decarbonization apparatus