RU2055293C1

RU2055293C1 - Contact heat-exchanger

Info

Publication number: RU2055293C1
Authority: RU
Inventors: П.М. Лукашевич; И.М. Фокин; Г.И. Дымов
Original assignee: Лукашевич Подэнтиан Михайлович
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1996-02-27

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: cooled liquid is supplied through water-distributor formed as main pipeline with nozzles and is discharged onto turbine blades attached to shaft 5 and positioned in sleeve. Fan blades fixed on outer surface of sleeve are driven for rotation together with turbine blades by flowing liquid. Cooling air is supplied into heat-exchanger from bottom and is directed through two heat-exchange stages. First heat-exchange stage is made in the form of perforated plate 13. Contact between media occurs on plate in foam layer. Air flow is further brought into contact with liquid on the surface of cone 4 while passing through its perforations. Turbine blades are positioned at an angle opposed to that of fan blades. Turbine blades facilitate fractioning of liquid drops in the process of rotation and fan blades provide air draught in heat-exchanger. Plate 13 has overflow device formed as tube 15 with telescopic branch pipe 16. Casing 1 and cone 4 are separated by space 14. Water catcher 7 has plates with hollow fin with walls faced towards casing center and provided with perforations. EFFECT: increased efficiency and enhanced reliability in operation. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для испарительного охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. The invention relates to a power system and can be used for evaporative cooling of water in water recycling systems of industrial enterprises.

Известен контактный теплообменник, содержащий вертикальный корпус, снабженный в верхней части водоподводящими и воздухоподводящими устройствами, а в нижней влагосборником и образующей с соосно установленной в нем обечайкой, и центральным патрубком, имеющим цилиндрическую и конфузорную часть, центральный и периферийный каналы с размещенными в их нижних зонах крыльчатками вентилятора, закрепленными на одном валу, причем лопасти крыльчатки, расположенной в центральном канале, выполнены сплошными, а лопасти крыльчаток в периферийных каналах сетчатыми, при этом последние расположены выше крыльчатки центрального канала и наклонены относительно нее в противоположную сторону, а водоподводящие и воздухоподводящие устройства установлены в периферийных каналах [1]
Известен также контактный теплообменник, содержащий цилиндрический корпус с нижним воздуховходным и верхним воздуховыходным окнами, установленные в корпусе последовательно по ходу воздуха две ступени теплообменной поверхности, вторая из которых выполнена в виде конуса, вал и вентиляторные лопасти, водоуловитель и размещенный в нижней части корпуса поддон с жидкостью, а также водораспределитель с соплами [2]
Недостатком этого теплообменника является невысокая интенсивность тепломассообмена между воздухом и водой вследствие просасывания вентиляторными лопастями небольшого расхода атмосферного воздуха и недостаточного дробления охлаждаемой воды, а также неполного использования кинетической энергии ее струй, выбрасываемых через сопла водораспределителя, ориентированные на конечные участки лопастей вентилятора, при этом неизбежны значительные проскоки струй между лопастями вентилятора из-за большого расстояния между ними.Known contact heat exchanger containing a vertical housing, equipped in the upper part with water supply and air supply devices, and in the lower moisture collector and forming with a shell coaxially mounted therein, and a central pipe having a cylindrical and confuser part, the Central and peripheral channels with located in their lower zones fan impellers mounted on one shaft, the impeller blades located in the central channel being solid and the impeller blades in peripheral Alah sieve, the latter being located above the central channel of the impeller and are inclined relative thereto in the opposite direction, and the water-supply and air distribution unit mounted in the peripheral channels [1]
A contact heat exchanger is also known, comprising a cylindrical body with lower air inlet and upper air outlet windows, two stages of a heat exchange surface installed in the body in series along the air, the second of which is made in the form of a cone, a shaft and fan blades, a water trap and a pallet with liquid, as well as a water distributor with nozzles [2]
The disadvantage of this heat exchanger is the low intensity of heat and mass transfer between air and water due to the suction of a small flow of atmospheric air by the fan blades and insufficient crushing of the cooled water, as well as the incomplete use of the kinetic energy of its jets ejected through the nozzles of the water distributor, oriented to the final sections of the fan blades, while significant jets of jets between the fan blades due to the large distance between them.

Целью изобретения является повышение эффективности путем интенсификации тепломассообмена. The aim of the invention is to increase efficiency by intensifying heat and mass transfer.

Для этого контактный теплообменник, содержащий цилиндрический корпус с нижним воздуховходным и верхним воздуховыходным окнами, установленные в корпусе последовательно по ходу воздуха две ступени теплообменной поверхности, вторая из которых выполнена в виде конуса, оси и вентиляторные лопасти, водоуловитель и размещенный в нижней части корпуса поддон с жидкостью, а также водораспределитель с соплами, снабжен втулкой и закрепленными на ступице турбинными лопатками, на свободных торцах которых жестко закреплена упомянутая втулка, на наружной поверхности последней размещены вентиляторные лопасти, при этом водораспределитель выполнен в виде размещенной над турбинными лопатками соосно корпусу коллекторной трубы, в нижнем торце которой выполнены сопла, ориентированные в сторону лопаток, первая ступень теплообменной поверхности выполнена в виде перфорированной тарелки, а конус выполнен перфорированным, обращен в сторону тарелки и закреплен на стенке корпуса с образованием кольцевого зазора. For this purpose, a contact heat exchanger comprising a cylindrical housing with lower air inlet and upper air outlet windows, two stages of a heat exchange surface installed in the housing in series along the air, the second of which is made in the form of a cone, axes and fan blades, a water trap and a pallet with liquid, as well as a water distributor with nozzles, is equipped with a sleeve and turbine blades fixed on the hub, on the free ends of which the mentioned sleeve is rigidly fixed, on fan blades are located on the surface of the latter, while the water distributor is made in the form of a collector pipe located above the turbine blades, in the lower end of which there are nozzles oriented towards the blades, the first stage of the heat exchange surface is made in the form of a perforated plate, and the cone is made perforated, facing towards the plate and mounted on the wall of the housing with the formation of an annular gap.

Турбинные лопатки могут быть установлены под углом, противоположным углу установки вентиляторных лопастей. Turbine blades can be installed at an angle opposite to the angle of installation of the fan blades.

Тарелка может быть выполнена перфорированной по всей поверхности и снабжена в центре переливным устройством в виде трубы с телескопическим патрубком, заведенной под уровень жидкости в поддоне с образованием гидрозатвора. The plate can be made perforated over the entire surface and provided in the center with an overflow device in the form of a pipe with a telescopic pipe, brought under the liquid level in the pan with the formation of a water seal.

Водоуловитель может быть выполнен в виде радиально установленных по периферии корпуса пластин с отбойными полыми ребрами, причем в стенках последних, обращенных к центру корпуса, могут быть выполнены перфорации. The water trap can be made in the form of plates radially mounted around the periphery of the body with hollow fins, and perforations can be made in the walls of the latter facing the center of the body.

Такое выполнение теплообменника позволяет интенсифицировать теплообмен между средами путем увеличения расхода воздуха на единицу массы охлаждаемой воды и создания более развитой поверхности контакта. This embodiment of the heat exchanger allows you to intensify the heat transfer between the media by increasing the air flow per unit mass of cooled water and creating a more developed contact surface.

На фиг. 1 представлен контактный теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a contact heat exchanger, a longitudinal section; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 1.

Контактный теплообменник содержит цилиндрический корпус 1 с нижним воздуховходным окном 2 и верхним воздуховыходным окном 3, установленные в корпусе 1 последовательно по ходу воздуха две ступени теплообменной поверхности, вторая из которых выполнена в виде конуса 4, ступицу 5, установленную на оси, и вентиляторные лопасти 6, водоуловитель 7 и размещенный в нижней части корпуса 1 поддон 8 с жидкостью, а также водораспределитель 9 с соплами 10, втулку 11 и закрепленные на ступице турбинные лопатки 12, на свободных торцах которых жестко закреплена втулка 11. На наружной поверхности последней размещены вентиляторные лопасти 6, при этом водораспределитель 9 выполнен в виде размещенной над турбинными лопатками 12 соосно корпусу коллекторной трубы, в нижнем торце которой выполнены сопла 10, ориентированные в сторону лопаток 12. Первая ступень теплообменной поверхности выполнена в виде перфорированной тарелки 13, а конус 14 выполнен перфорированным, обращен в сторону тарелки 13 и закреплен на стенке корпуса 1 с образованием кольцевого зазора 14. Турбинные лопатки установлены под углом, противоположным углу установки вентиляторных лопастей 6. Тарелка 13 выполнена перфорированной по всей поверхности и снабжена в центре переливным устройством в виде трубы 15 с телескопическим патрубком 16, заведенной под уровень жидкости в поддоне 8 с образованием гидрозатвора. Водоуловитель 7 выполнен в виде радиально установленных по периферии корпуса 1 пластин 17 с отбойными полыми ребрами 18, причем в стенках последних, обращенных к центру корпуса 1, выполнены перфорации. The contact heat exchanger contains a cylindrical housing 1 with a lower air inlet window 2 and an upper air outlet window 3, two stages of a heat exchange surface installed in the housing 1 in series along the air flow, the second of which is made in the form of a cone 4, a hub 5 mounted on an axis, and fan blades 6 , a water trap 7 and a drip 8 with liquid located in the lower part of the housing 1, as well as a water distributor 9 with nozzles 10, a sleeve 11 and turbine blades 12 mounted on the hub, on the free ends of which are rigidly fixed w 11. Fan blades 6 are placed on the outer surface of the latter, while the water distributor 9 is made in the form of a collector pipe placed above the turbine blades 12, in the lower end of which there are nozzles 10 oriented towards the blades 12. The first stage of the heat-exchange surface is made in the form perforated plate 13, and the cone 14 is perforated, facing the plate 13 and mounted on the wall of the housing 1 with the formation of an annular gap 14. The turbine blades are installed at an angle opposite to false angle of installation of the fan blades 6. The plate 13 is perforated over the entire surface and equipped in the center with an overflow device in the form of a pipe 15 with a telescopic pipe 16, brought under the liquid level in the tray 8 with the formation of a water seal. The water trap 7 is made in the form of plates 17 with radially mounted on the periphery of the housing 1 with fender hollow ribs 18, and perforations are made in the walls of the latter facing the center of the housing 1.

Контактный теплообменник работает следующим образом. Contact heat exchanger operates as follows.

Вода под давлением поступает в коллекторную трубу водораспределителя 9, откуда через сопла 10 истекает на турбинные лопатки 12, в результате чего приводятся во вращение вентиляторные лопасти 6. При этом жидкость распыливается вращающимися турбинными лопатками 12, а тяга воздуха в корпусе 1 осуществляется вентиляторными лопастями 6 в противоположном направлении движению водяных капель в факеле распыления. Далее распыленная жидкость оседает на поверхности конуса 4, где контактирует с охлаждающим воздухом, проходящим через перфорацию конуса 4, и сливается через зазор 14 на перфорированную тарелку 13, где вновь осуществляется контакт с воздухом, сопровождающийся образованием пенного слоя. Накапливающаяся на тарелке 13 жидкость отводится через трубу 15 с телескопическим патрубком 16 в поддон 8, при этом патрубком 16 регулируют высоту порога перелива. Капельная влага, выносимая потоком воздуха из пенного слоя, возвращается в слой, отбиваясь от внутренней поверхности конуса 4. Water under pressure enters the manifold pipe of the water distributor 9, from where it flows out to the turbine blades 12 through nozzles 10, as a result of which the fan blades 6 are driven into rotation. In this case, the liquid is sprayed by the rotating turbine blades 12, and the air draft in the housing 1 is carried out by 6 v fan blades in the opposite direction to the movement of water droplets in the spray plume. Next, the sprayed liquid settles on the surface of the cone 4, where it contacts the cooling air passing through the perforation of the cone 4, and merges through the gap 14 onto the perforated plate 13, where contact with the air is again accompanied by the formation of a foam layer. The liquid accumulating on the plate 13 is discharged through a pipe 15 with a telescopic pipe 16 into a tray 8, while the pipe 16 controls the height of the overflow threshold. Drop moisture carried by the air stream from the foam layer returns to the layer, fighting off the inner surface of the cone 4.

Воздух с капельной влагой удаляется из аппарата тягой, создаваемой вращающимися вентиляторными лопастями 6 через водоуловитель 7, выполненный в виде радиально установленных пластин 17 с отбойными полыми ребрами 18. В водоуловитель 7 происходит сепарация влаги из потока. Капельки влаги через перфорацию в ребрах попадают внутрь последних и далее капельная влага возвращается в теплообменник. Очищенный от капельной влаги воздух выбрасывается в атмосферу, а охлажденная в теплообменнике вода подается потребителю. Air with droplet moisture is removed from the apparatus by draft created by rotating fan blades 6 through a water trap 7, made in the form of radially mounted plates 17 with fender hollow ribs 18. Moisture is separated from the stream into the water trap 7. Moisture droplets through the perforations in the ribs fall inside the latter and then droplet moisture returns to the heat exchanger. The air purified from drip moisture is discharged into the atmosphere, and the water cooled in the heat exchanger is supplied to the consumer.

Claims

1. A CONTACT HEAT EXCHANGER, comprising a cylindrical body with lower air inlet and upper air inlet windows, two stages of a heat exchange surface installed in the housing in series along the air, the second of which is made in the form of a cone, an axis and fan blades, a water trap and a drip tray located in the lower part of the housing liquid, as well as a distributor with nozzles, characterized in that, in order to increase efficiency by intensifying the heat and mass transfer process, it is equipped with a sleeve, a hub mounted on axes, and turbine blades fixed with a given installation angle on the hub, at the free ends of which the mentioned sleeve is rigidly fixed, fan blades are placed on the outer surface of the latter with a given installation angle, while the water distributor is made in the form of a manifold placed coaxially above the turbine blades, in the lower end of which there are nozzles oriented towards the blades, the first stage of the heat exchange surface is made in the form of a perforated plate, and the cone is made per shaped, facing the plate and mounted on the wall of the housing with the formation of an annular gap.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the installation angle of the turbine blades is opposite to the installation angle of the fan blades.

3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the plate is perforated over the entire surface and provided in the center with an overflow device in the form of a pipe with a telescopic pipe, brought under the liquid level in the pan with the formation of a water seal.

4. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the water trap is made in the form of plates radially mounted around the periphery of the casing with fender hollow ribs, and perforations are made in the walls of the latter facing the center of the casing.