RU2072491C1 - Heat exchange device - Google Patents
Heat exchange device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2072491C1 RU2072491C1 SU5063790A RU2072491C1 RU 2072491 C1 RU2072491 C1 RU 2072491C1 SU 5063790 A SU5063790 A SU 5063790A RU 2072491 C1 RU2072491 C1 RU 2072491C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drum
- hollow shaft
- housing
- coolant
- cooling
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к теплообменным аппаратам, преимущественно для охлаждения жидкостей в пищевой промышленности. Может быть использовано в химической промышленности и других областях техники, где требуется малогабаритное высокоэффективное оборудование для охлаждения или нагревание жидкостей. The invention relates to heat exchangers, mainly for cooling liquids in the food industry. It can be used in the chemical industry and other areas of technology where small-sized, high-performance equipment for cooling or heating liquids is required.
Известно устройство для охлаждения рыбы в жидкой среде, содержащее двустенную емкость для хранения рыбы, соединенный с емкостью цилиндрический теплообменник с рубашкой и соосно расположенным в нем ротором, имеющим на торцовой части лопастное колесо насоса, причем теплообменник размещен горизонтально, рубашка имеет конусную форму, а в пространстве между рубашкой и емкостью расположена спираль с образованием винтового канала, при этом лопастное колесо имеет направляющее кольцо, укрепленное на концах лопастей насоса, а ротор выполнен гладкостенным, кроме этого емкость для хранения рыбы соединена с теплообменником гибкими трубопроводами (авт. св. СССР N 1653694, кл. 4/0,6, 21.12.88). A device for cooling fish in a liquid medium is known, comprising a double-walled tank for storing fish, a cylindrical heat exchanger connected to the tank with a jacket and a rotor coaxially located in it, having a pump impeller on the end part, the heat exchanger being placed horizontally, the shirt has a conical shape, and a spiral is located between the jacket and the container with the formation of a helical channel, while the impeller has a guide ring mounted on the ends of the pump blades, and the rotor is made dkostennym, besides the storage tank connected to the heat exchanger fish flexible conduits (auth. binding. USSR N 1653694, cl. 4 / 0.6 12/21/88).
Следующие существенные признаки данного технического решения совпадают с существенными признаками предлагаемого изобретения, а именно: устройство для охлаждения рыбы в жидкой среде содержит теплообменник с рубашкой и соосно расположенный в нем ротор, имеющий на торцовой части лопастное колесо насоса, причем в пространстве между рубашкой и емкостью расположены спираль с образованием винтового канала. The following essential features of this technical solution coincide with the essential features of the present invention, namely: a device for cooling fish in a liquid medium contains a heat exchanger with a jacket and a rotor coaxially located in it, having a pump vane on the end part, and located in the space between the jacket and the tank spiral with the formation of a helical channel.
Недостатком указанного устройства является то, что стенка ротора не является теплообменной, а охлаждение воды осуществляется только на стенке корпуса. Стенку ротора можно использовать для повышения интенсивности теплообмена. The disadvantage of this device is that the wall of the rotor is not heat exchange, and water cooling is carried out only on the wall of the housing. The wall of the rotor can be used to increase the intensity of heat transfer.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является теплообменный аппарат, преимущественно для охлаждения вязких жидкостей, содержащий охлаждаемый корпус с соосно размещенным в нем барабаном, установленным на вращающемся полом валу для циркуляции хладагента, и коллекторные камеры, подключенные к полости корпуса, при этом внутри барабана установлен перфорированный стакан с ложным дном и сеткой на боковой поверхности для распределения хладагента по внутренней поверхности барабана, а в коллекторных камерах установлены лопаточные колеса для прокачивания жидкости через полость корпуса, причем на внутренней поверхности корпуса укреплены радиальные перфорированные ребра, а барабан выполнен в виде усеченного конуса с углом конусности порядка 1 5oC, (авт. св. СССР N 455235, 30.12.74, БИ N 48).The closest technical solution chosen as a prototype is a heat exchanger, mainly for cooling viscous liquids, containing a cooled case with a drum coaxially placed in it, mounted on a rotating hollow shaft for refrigerant circulation, and manifold chambers connected to the body cavity, while inside a perforated glass with a false bottom and a mesh is installed on the side surface of the drum to distribute refrigerant along the inner surface of the drum, and in the collector chambers paddle wheels are installed for pumping fluid through the body cavity, and on the inner surface of the body radial perforated ribs are strengthened, and the drum is made in the form of a truncated cone with a taper angle of the order of 1 5 o C, (ed. St. USSR N 455235, 30.12.74, BI N 48).
Следующие существенные признаки данного технического решения совпадают с существенными признаками предлагаемого изобретения, а именно: теплообменный аппарат для охлаждения жидкостей содержит охлаждаемый корпус с рубашкой и образованную между ними кольцевую полость, соосно расположенный в корпусе барабан, установленный на вращающемся полом валу для циркуляции хладагента, и коллекторные камеры, подключенные к полости корпуса и снабженные лопаточными колесами для прокачивания охлаждаемой жидкости. The following essential features of this technical solution coincide with the essential features of the present invention, namely: a heat exchanger for cooling liquids comprises a cooled case with a jacket and an annular cavity formed between them, a drum coaxially located in the case, mounted on a rotating hollow shaft for refrigerant circulation, and collector chambers connected to the body cavity and equipped with scapular wheels for pumping the cooled liquid.
Недостатком указанного устройства является наличие гладкой внутренней поверхности барабана, а также перфорированного стакана, которые не обеспечивают необходимой турбулизации хладагента на теплообменной поверхности барабана, что препятствует повышению интенсивности теплообмена. The disadvantage of this device is the presence of a smooth inner surface of the drum, as well as a perforated glass, which do not provide the necessary turbulization of the refrigerant on the heat exchange surface of the drum, which prevents an increase in the intensity of heat transfer.
Задача изобретения повышение интенсивности теплообмена. The objective of the invention is to increase the intensity of heat transfer.
Технический результат изобретения повышение интенсивности теплообмена. The technical result of the invention is the increase in heat transfer intensity.
В предлагаемом устройстве технический результат достигается тем, что в теплообменном аппарате для охлаждения или нагревания жидкостей, содержащем корпус с рубашкой и образованную между ними кольцевую полость, соосно расположенный в корпусе барабан, установленный на вращающемся полом валу для циркуляции хладагента, и коллекторные камеры, подключенные к корпусу и снабженные лопаточными колесами для прокачивания охлаждаемой или нагреваемой жидкости, причем внутри барабана, соосно установлен герметичный цилиндр, при этом одна из концевых частей вращающегося полого вала снабжены отверстиями для прохода теплоносителя (хладагента), а между отверстиями на вращающемся полом валу закреплены радиальные пластины для прокачивания теплоносителя (хладагента) через кольцевую полость, образованную барабаном и герметичным цилиндром, основания которого прикреплены к вращающемуся полому валу, причем одно из оснований выполнено в виде усеченного конуса, а внутренняя поверхность барабана снабжена выступами, кроме того, радиальные пластины выполнены в виде трапеций. In the proposed device, the technical result is achieved in that in a heat exchanger for cooling or heating liquids, comprising a housing with a jacket and an annular cavity formed between them, a drum coaxially located in the housing, mounted on a rotating hollow shaft for refrigerant circulation, and manifold chambers connected to case and equipped with impeller wheels for pumping a cooled or heated liquid, moreover, inside the drum, a sealed cylinder is coaxially installed, with one of the ends x parts of the rotating hollow shaft are provided with openings for the passage of coolant (refrigerant), and between the holes on the rotating hollow shaft there are fixed radial plates for pumping the coolant (coolant) through an annular cavity formed by a drum and a sealed cylinder, the bases of which are attached to the rotating hollow shaft, one of the bases is made in the form of a truncated cone, and the inner surface of the drum is provided with protrusions, in addition, the radial plates are made in the form of trapezoids.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый теплообменный аппарат отличается тем, что внутри барабана соосно установлен герметичный цилиндр, при этом одна из концевых частей вращающего полого вала снабжена отверстиями, на вращающемся полом валу закреплены радиальные пластины для прокачивания теплоносителя через кольцевую полость, образованную барабаном и герметичным цилиндром, основания которого прикреплены к вращающемуся полому валу, причем одно из оснований выполнено в виде усеченного конуса, а внутренняя поверхность барабана снабжена выступами, кроме того, радиальные пластины выполнены в виде трапеций. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the proposed heat exchanger is distinguished by the fact that a tight cylinder is coaxially installed inside the drum, while one of the end parts of the rotating hollow shaft is provided with holes, radial plates are fixed on the rotating hollow shaft for pumping the coolant through the annular cavity formed a drum and a sealed cylinder, the bases of which are attached to a rotating hollow shaft, one of the bases being made in the form of a truncated cone, and the inner surface of the drum is provided with protrusions, in addition, the radial plates are made in the form of trapezoids.
Корпус с рубашкой образуют кольцевую полость для циркуляции теплоносителя. Корпус с барабаном образуют кольцевую полость для циркуляции охлаждаемой или нагреваемой жидкости. Барабан служит для турбулизации пограничного слоя охлаждаемой или нагреваемой жидкости на теплообменных стенках корпуса и барабана. Вращающийся полый вал со своими отверстиями, расположенными на одной из концевых частей вала, обеспечивает подачу теплоносителя в полость барабана. The case with the jacket form an annular cavity for circulation of the coolant. The housing with the drum form an annular cavity for the circulation of the cooled or heated fluid. The drum is used to turbulize the boundary layer of the cooled or heated fluid on the heat transfer walls of the housing and the drum. A rotating hollow shaft with its holes located on one of the end parts of the shaft provides a coolant supply to the drum cavity.
Вращающийся полый вал служит для крепления на нем барабана, герметичного цилиндра и радиальных пластин. Коллекторные камеры предназначены для ввода и вывода охлаждаемой или нагреваемой жидкости из полости, образованной корпусом и барабаном. Лопаточные колеса, установленные в коллекторных камерах служат для прокачивания охлаждаемой и нагреваемой жидкости между корпусом и рубашкой. A rotating hollow shaft is used to mount a drum, a sealed cylinder and radial plates on it. Collector chambers are designed for input and output of cooled or heated fluid from the cavity formed by the housing and the drum. The paddle wheels installed in the manifold chambers serve to pump the cooled and heated fluid between the body and the jacket.
Герметичный цилиндр, размещенный соосно внутри барабана, образует узкую кольцевую полость в виде щели, что способствует повышению скорости теплоносителя на внутренней стенке барабана, оребренной выступами. Отверстия, расположенные на одной из концевых частей вращающегося полого вала служат для пропуска теплоносителя из полости вала в полость барабана. Радиальные пластины, закрепленные на вращающемся полом валу, обеспечивают прокачивание теплоносителя через кольцевую полость, образованную барабаном и герметичным цилиндром. The sealed cylinder, placed coaxially inside the drum, forms a narrow annular cavity in the form of a slit, which helps to increase the speed of the coolant on the inner wall of the drum, ribbed with protrusions. The holes located on one of the end parts of the rotating hollow shaft serve to pass the coolant from the shaft cavity into the drum cavity. Radial plates mounted on a rotating hollow shaft provide pumping of the coolant through an annular cavity formed by a drum and a sealed cylinder.
Основания цилиндра прикреплены к вращающемуся полому валу для обеспечения его герметичности. Одно из оснований герметичного цилиндра выполнено в виде конуса для увеличения объема, в котором расположены радиальные пластины. The base of the cylinder is attached to a rotating hollow shaft to ensure its tightness. One of the bases of the sealed cylinder is made in the form of a cone to increase the volume in which the radial plates are located.
Радиальные пластины выполнены в виде трапеций для захвата ими при вращении большого объема теплоносителя. Radial plates are made in the form of trapezoid for capture by them during rotation of a large volume of coolant.
Внутренняя поверхность барабана снабжена выступами для усиления турбулизации теплоносителя и придания ими оребренности теплообменной поверхности для усиления теплообмена. The inner surface of the drum is provided with protrusions to enhance the turbulization of the coolant and give them finned heat exchange surface to enhance heat transfer.
На фиг.1 показан предлагаемый теплообменный аппарат, (продольный разрез); на фиг.2 то же, разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.1. Figure 1 shows the proposed heat exchanger, (longitudinal section); figure 2 is the same, a section along aa in figure 1; in Fig.3 node I in Fig.1.
Теплообменный аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с охлаждаемой рубашкой 2 и соосно размещенным в нем барабаном 3, установленным на вращающемся полом валу 4 для циркуляции теплоносителя. The heat exchanger comprises a cylindrical body 1 with a cooled jacket 2 and a drum 3 coaxially placed therein, mounted on a rotating hollow shaft 4 for circulation of the coolant.
Путь движения охлаждаемой или нагреваемой жидкости в теплообменном аппарате показан сплошными линиями стрелок, а путь движения теплоносителя - пунктирными линиями стрелок. The path of movement of the cooled or heated fluid in the heat exchanger is shown by solid lines of arrows, and the path of movement of the coolant is shown by dashed lines of arrows.
К полости неподвижного корпуса 1 подключены коллекторные камеры 5 и 6 соответственно для ввода и вывода из аппарата охлаждаемой или нагреваемой жидкости. Collector chambers 5 and 6 are connected to the cavity of the stationary housing 1, respectively, for inputting and outputting cooled or heated liquid from the apparatus.
Внутри барабана 3 соосно установлен на вращающемся полом валу 4 герметичный цилиндр 7, имеющий плоское основание 8 и основание 9, выполненное в виде усеченного конуса. Основания 8 и 9 закреплены на вращающемся полом валу 4, на одной из концевых частей которого имеются отверстия 10. Между отверстиями 10 к вращающему полому валу 4 прикреплены радиальные пластины 11, выполненные в виде трапеций, высота которых не превышает радиус герметичного цилиндра 7. Внутренняя поверхность барабана 3 снабжена выступами 12. Inside the drum 3, a pressurized
В коллекторной камере 5 установлено лопаточное колесо 13, закрепленное на торцевой поверхности барабана 3, для прокачки охлаждаемой или нагреваемой жидкости через кольцевую полость 14 между корпусом 1 и барабаном 3. В коллекторной камере 6 установлено лопаточное колесо 15, закрепленное на цилиндрической стенке барабана 3. In the collector chamber 5, a blade wheel 13 is mounted, fixed on the end surface of the drum 3, for pumping a cooled or heated liquid through the
В кольцевой полости 16, образованной корпусом 1 и рубашкой 2, установлены в виде спирали перегородки 17, образующие винтовой канал для циркуляции теплоносителя. In the
Радиальные пластины 11 обеспечивают прокачивание теплоносителя через кольцевую полость 18, образованную барабаном 3 и герметичным цилиндром 7.
Выполнение основания 9 герметичного цилиндра 7 в виде усеченного конуса, а радиальных пластин 11 в виде трапеций, обеспечивает соединение наибольшего насосного эффекта, необходимого для прокачки теплоносителя через кольцевую полость 18, т.к. известно, что насосный эффект при вращении жидкости создается центробежными силами при ее вращения. Величина центробежной силы равна:
F = m•r2•ω
где: F центробежная сила;
m масса вращающейся жидкости;
r2 радиус вращения объема жидкости с массой m;
w угловая скорость вращения.The implementation of the base 9 of the sealed
F = m • r 2 • ω
where: F centrifugal force;
m is the mass of the rotating fluid;
r 2 is the radius of rotation of the volume of liquid with mass m;
w angular velocity of rotation.
Поэтому выполнение основания 9 герметичного цилиндра 7 в виде усеченного конуса обеспечивает увеличение объема, в котором расположены радиальные пластины 11, а, следовательно, и увеличение массы m вращающегося теплоносителя. Благодаря этому происходит увеличение центробежной силы F, т.е. насосного эффекта, что приводит к увеличению скорости движения теплоносителя в кольцевой полости 18. И, как следствие этого, происходит повышение интенсивности теплообмена через боковую поверхность барабана 3 между охлаждаемой или нагреваемой жидкостью и теплоносителем, движущемся в кольцевой полости 18. Therefore, the implementation of the base 9 of the sealed
При обтекании теплоносителем выступов 12, происходит его турбулизация в кольцевой полости 18, что также повышает интенсивность теплообмена. When the coolant flows around the
Предлагаемый теплообменный аппарат работает следующим образом. Например, при охлаждении жидкости. The proposed heat exchanger operates as follows. For example, when cooling a liquid.
Жидкость, подлежащую охлаждению, подают из емкости (не показана) через приемный патрубок 19 в коллекторную камеру 5 и заполняют полость лопаточного колеса 13 и кольцевую полость 14. После этого полый вал с радиальными пластинами 11, барабаном 3 с лопаточным колесом 13, герметичным цилиндром 7 приводят во вращение, в емкость охлаждаемой жидкости. The liquid to be cooled is supplied from a container (not shown) through the inlet pipe 19 to the manifold chamber 5 and the cavity of the blade wheel 13 and the
Барабан 3, вращаясь, турбулизирует охлаждаемую жидкость в кольцевой полости 14. The drum 3, rotating, turbulizes the cooled liquid in the
Лопаточное колесо 13 создает давление и прокачивает охлаждаемую жидкость через кольцевую полость 14. Вихревые потоки охлаждаемой жидкости, образованные в кольцевой полости 14, способствуют повышению интенсивности теплообмена на охлаждаемых стенках корпуса 1 и барабана 3 за счет интенсивного вращения барабана 3. The blade wheel 13 creates pressure and pumps the cooled liquid through the
После установления постоянного режима течения охлаждаемой жидкости в кольцевой полости 14, через приемный патрубок 21 в кольцевую полость 16 подают хладагент. Благодаря тому, что кольцевая полость 16 снабжена перегородкой 17, выполненной в виде спирали, образующей винтовой канал, хладагент движется с большей скоростью по каналу 16, где из-за кривизны канала, возникают вторичные течения хладагента, обеспечивающие увеличение коэффициента теплоотдачи со стороны хладагента, на теплопередающей внешней поверхности корпуса 1. After establishing a constant flow regime of the cooled fluid in the
На внутренней поверхности корпуса 1 повышение интенсивности теплообмена, как отмечалось, происходит за счет турбулизации охлаждаемой жидкости барабана 3 при его вращении. Хладагент проходит кольцевую полость 16, отепляется и выходит через патрубок 22. On the inner surface of the housing 1, an increase in heat transfer intensity, as noted, occurs due to turbulization of the cooled fluid of the drum 3 during its rotation. The refrigerant passes through the
Однако, после этого, хладагент еще имеет достаточно низкую температуру, что позволяет дальнейшее его использование для охлаждения жидкости. Поэтому хладагент через патрубок 22 и канал 23 направляют в подающую камеру 24 коробчатой муфты 23, из которой по вращающемуся полому валу 4 хладагент течет к отверстиям 10, расположенным на концевой части вращающегося полого вала 4. Через отверстия 10 хладагент поступает в пространство между радиальными пластинами 11, которые при вращении барабана, раскручивают хладагент. При этом центробежные силы увеличивают скорость движения хладагента в узкой, щелевой, кольцевой полости 18, что приводит к большей турбулизации хладагента при обтекании выступов 12, повышая тем самым, коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности барабана 3. However, after this, the refrigerant still has a sufficiently low temperature, which allows its further use for cooling the liquid. Therefore, the refrigerant through the
Далее хладагент, охлаждая жидкость, проходит в кольцевую полость 18 и поступает через зазоры 26 и 27 в сливную камеры 28 коробчатой муфты 25 и по напорному патрубку 29 поступает в холодильную установку для повторного охлаждения. После достижения необходимой температуры жидкости в емкости, ее охлаждение прекращают. Further, the refrigerant, cooling the liquid, passes into the
Вращающийся полый вал 4 останавливают после прекращения подачи хладагента. The rotating hollow shaft 4 is stopped after the refrigerant is shut off.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5063790 RU2072491C1 (en) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | Heat exchange device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5063790 RU2072491C1 (en) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | Heat exchange device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2072491C1 true RU2072491C1 (en) | 1997-01-27 |
Family
ID=21614039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5063790 RU2072491C1 (en) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | Heat exchange device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2072491C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007128030A1 (en) * | 2000-09-08 | 2007-11-15 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Heat exchanger |
| CN106767054A (en) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 南京中电环保工程有限公司 | Dish-style heat-exchange device and method |
| CN108775829A (en) * | 2018-07-17 | 2018-11-09 | 南京工业大学 | A kind of rotatable jacket type phase-change accumulation energy storage heater |
-
1992
- 1992-10-01 RU SU5063790 patent/RU2072491C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СССР, авторское свидетельство 1653694, МКИ, A 23B 4/06, опубл.1991. СССР, авторское свидетельство 455235, МКИ, F 28D 11/02, опубл.1975. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007128030A1 (en) * | 2000-09-08 | 2007-11-15 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Heat exchanger |
| CN106767054A (en) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 南京中电环保工程有限公司 | Dish-style heat-exchange device and method |
| CN108775829A (en) * | 2018-07-17 | 2018-11-09 | 南京工业大学 | A kind of rotatable jacket type phase-change accumulation energy storage heater |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0010911B1 (en) | Cooling apparatus for viscous liquids | |
| US5419306A (en) | Apparatus for heating liquids | |
| EP0036213B1 (en) | Annular heat exchanger | |
| US3473603A (en) | Heat exchanger | |
| RU2072491C1 (en) | Heat exchange device | |
| JP2008303814A (en) | Pump | |
| JPH11264680A (en) | Heat exchanger | |
| JPS60221691A (en) | Condenser | |
| RU2029214C1 (en) | Heat-transfer apparatus | |
| SU455235A1 (en) | Heat exchanger | |
| US3295597A (en) | Heat exchangers | |
| US2106295A (en) | Evaporator | |
| SU1481583A2 (en) | Heat exchanger | |
| JP2004020096A (en) | Multi-tube type heat transfer agitating device | |
| KR102524858B1 (en) | Heat Exchanger | |
| SU1454759A1 (en) | Arrangement for heating freezing fluids in vessel | |
| SU827950A1 (en) | Heat exchanger | |
| RU11317U1 (en) | HEAT EXCHANGE DEVICE | |
| SU1060916A1 (en) | Heat transfer device | |
| SU1219909A1 (en) | Heat exchanger | |
| RU2119629C1 (en) | Heat exchange device | |
| SU989296A1 (en) | Air-cooled rotor heat exchanger | |
| SU1740025A1 (en) | Rotary vacuum film evaporator | |
| RU2035682C1 (en) | Heat exchanging apparatus | |
| JP2691748B2 (en) | Heat exchange equipment |