RU2062420C1

RU2062420C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2062420C1
Application number: RU94011542A
Authority: RU
Inventors: Б.С. Сажин; Е.Г. Авдюнин
Original assignee: Московская государственная текстильная академия им.А.Н.Косыгина
Priority date: 1994-04-04
Filing date: 1994-04-04
Publication date: 1996-06-20

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: heat exchanger has axially alined chamber, heat- transferring member, displacer, and inlet and outlet branch pipes for cold and hot heat carrier. A heating fluid is supplied tangentially. The surface of the heat transferring member is profiled to form passageways of varying cross-section. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратам для утилизации теплоты сточных вод и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например текстильной и химической. The invention relates to apparatus for utilizing the heat of wastewater and can be used in various industries, for example, textile and chemical.

Известен теплообменник [1] состоящий из корпуса и полого теплопередающего элемента, выполненного в виде цилиндра, имеющего вертикальную ось вращения. Система подвода и отвода нагреваемой среды выполнена в виде двух неподвижных коаксиально расположенных труб. Корпус теплообменника на внутренней поверхности снабжен отражательными перегородками. Known heat exchanger [1] consisting of a housing and a hollow heat transfer element made in the form of a cylinder having a vertical axis of rotation. The system for supplying and discharging the heated medium is made in the form of two fixed coaxially arranged pipes. The heat exchanger housing on the inner surface is provided with reflective partitions.

Недостатком данной конструкции является низкая интенсивность теплообменника со стороны холодного теплоносителя из-за низкой скорости движения пленки жидкости вдоль теплопередающей поверхности, что значительно снижает тепловой поток с горячего теплоносителя к холодному. The disadvantage of this design is the low intensity of the heat exchanger from the side of the coolant due to the low velocity of the fluid film along the heat transfer surface, which significantly reduces the heat flux from the hot to the coolant.

Другим недостатком является сложность конструкции, которая включает систему привода теплопередающего элемента, сложную систему уплотнений, что значительно увеличивает эксплуатационные расходы. Another disadvantage is the design complexity, which includes a heat transfer element drive system, a complex sealing system, which significantly increases operating costs.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является теплообменник [2] состоящий из корпуса, внутри которого коаксиально расположен теплопередающий элемент, имеющий форму цилиндра. Трубы для подвода и отвода нагреваемой среды расположены коаксиально, причем на первой установлен вытеснитель. На внутренней поверхности корпуса и вытеснителя жестко закреплены четыре вертикальные отражательные перегородки, расположенные на равном расстоянии друг от друга. The closest in technical essence and the achieved result is a heat exchanger [2] consisting of a housing, inside of which a heat-transfer element having the shape of a cylinder is coaxially located. Pipes for supplying and discharging the heated medium are located coaxially, with a displacer installed on the first. Four vertical reflective partitions located at an equal distance from each other are rigidly fixed on the inner surface of the housing and the displacer.

Недостатком этого теплообменника является сложность конструкции и ограниченная пропускная способность по сточной воде, так как она движется самотеком. Незначительные размеры теплопередающего элемента также уменьшают возможности аппарата по передаче теплоты. The disadvantage of this heat exchanger is the design complexity and limited waste water throughput, as it moves by gravity. The small size of the heat transfer element also reduces the ability of the apparatus to transfer heat.

Целью данного изобретения является упрощение конструкции, интенсификация процессов переноса и снижение энергетических затрат. The aim of this invention is to simplify the design, the intensification of transfer processes and reduce energy costs.

Указанная цель достигается тем, что теплообменник, содержит цилиндрический корпус, теплопередающий элемент и вытеснитель, расположенные коаксиально друг другу, входной и выходной патрубки для холодного и горячего теплоносителя. Подвод нагревающей среды осуществляется тангенциально, боковая поверхность теплопередающего элемента выполнена профилированной, образуя с вытеснителем каналы переменного сечения в виде чередующихся конфузорных и диффузорных участков. This goal is achieved by the fact that the heat exchanger contains a cylindrical body, a heat transfer element and a displacer located coaxially to each other, inlet and outlet pipes for cold and hot coolant. The heating medium is supplied tangentially, the lateral surface of the heat transfer element is profiled, forming variable displacement channels with the displacer in the form of alternating confuser and diffuser sections.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен общий вид теплообменника в двух проекциях. The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the heat exchanger in two projections.

Теплообменник представляет собой цилиндрическую камеру 1, внутри которой коаксиально расположен теплопередающий элемент 2, имеющий профилированную поверхность. Трубы для подвода 3 и отвода 4 холодного теплоносителя расположены коаксиально. На трубе подвода холодной воды 3 установлен вытеснитель 5, заполненный теплоизолятором. К стенкам корпуса приварены патрубки подвода 6 и отвода 7 горячего теплоносителя. The heat exchanger is a cylindrical chamber 1, inside of which a heat transfer element 2 having a profiled surface is coaxially located. Pipes for supplying 3 and outlet 4 of the cold coolant are located coaxially. A displacer 5, filled with a heat insulator, is installed on the cold water supply pipe 3. To the walls of the housing are welded inlets 6 and outlet 7 of the hot fluid.

Теплообменник работает следующим образом. Охлаждаемая среда подается в корпус 1 через патрубок 6 тангенциально для придания потоку вращательного движения. Протекая через корпус, она нагревает теплопередающий элемент 2 и выводится из теплообменника через патрубок 7. Нагревательная среда через трубу 3 подается в нижнюю часть полости теплопередающего элемента 2 и поступает в зазор, образованный поверхностями вытеснителя 5 и теплопередающего элемента, где нагревается и поступает в отводящую трубу 4. Для удаления из аппарата загрязнений дно корпуса выполнено под углом к оси аппарата. The heat exchanger operates as follows. The cooled medium is fed into the housing 1 through the pipe 6 tangentially to impart a rotational movement to the flow. Flowing through the housing, it heats the heat transfer element 2 and is discharged from the heat exchanger through the pipe 7. The heating medium through the pipe 3 is supplied to the lower part of the cavity of the heat transfer element 2 and enters the gap formed by the surfaces of the displacer 5 and the heat transfer element, where it is heated and enters the discharge pipe 4. To remove contaminants from the apparatus, the bottom of the body is made at an angle to the axis of the apparatus.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет ряд существенных отличий от прототипа, которые заключается в том, что подвод горячего теплоносителя осуществляется тангенциально, т.е. по касательной к окружности корпуса теплообменника, что позволяет придать потоку вращательное движение. Это увеличивает относительную скорость движения стоков вокруг теплопередающего элемента и время из контактирования друг с другом, а также не позволяет загрязнениям отлагаться на теплопередающей поверхности. Кроме того, стенка теплопередающего элемента выполнена профилированной, что позволяет увеличить поверхность теплообмена (до 1,5 раз по сравнению с плоской) и интенсифицировать процессы переноса со стороны холодного теплоносителя (в 2 - 3 раза). Стенки теплопередающего элемента и вытеснителя создают канал переменного сечения в виде последовательно чередующихся конфузорных и диффузорных участков, чередование которых уменьшает толщину пограничного слоя и дополнительно турбулизует поток холодной воды. Дополнительный эффект достигается за счет выполнения дна аппарата под углом к его оси, что позволяет эффективно удалять из теплообменника загрязнения, имеющиеся в стоках. Thus, the present invention has a number of significant differences from the prototype, which consists in the fact that the supply of hot coolant is carried out tangentially, i.e. along the tangent to the circumference of the heat exchanger housing, which allows to give the flow a rotational movement. This increases the relative velocity of the effluents around the heat transfer element and the time from contact with each other, and also does not allow contamination to be deposited on the heat transfer surface. In addition, the wall of the heat transfer element is made profiled, which allows to increase the heat transfer surface (up to 1.5 times compared to a flat one) and to intensify the transfer processes from the side of the coolant (2–3 times). The walls of the heat transfer element and the displacer create a channel of variable cross section in the form of successively alternating confuser and diffuser sections, the alternation of which reduces the thickness of the boundary layer and additionally turbulates the flow of cold water. An additional effect is achieved by performing the bottom of the apparatus at an angle to its axis, which allows you to effectively remove contaminants from drains from the heat exchanger.

Claims

1. A heat exchanger comprising a cylindrical body, a heat transfer element and a displacer located coaxially to each other, inlet and outlet pipes for cold and hot heat transfer agent, characterized in that the inlet pipe of the hot heat transfer fluid is located tangentially, and the side surface of the heat transfer element is shaped and forms displacer channels of variable cross section in the form of alternating confusor and diffuser sections.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the lower wall of the housing is made at an angle to its axis.