RU2096715C1

RU2096715C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2096715C1
Application number: RU94013104A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Кобелев; И.И. Сокол; Ю.С. Быковцев; А.Н. Кобелев; И.В. Надеин
Original assignee: Курский Политехнический Институт
Priority date: 1994-04-13
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: shell-and-tube air heaters of boiler units. SUBSTANCE: heat exchanger has heat-transfer surface 1 in the form of vertical-tube bundle in bottom part of heat exchanger, coolant feeding device 2 accommodating two contracting nozzles 3 with vortex generators 4 in the form of four strips placed inside them and spaced 90 deg apart along nozzle path. EFFECT: improved heat transfer efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и наиболее эффективно при использовании кожухотрубных воздухоподогревателей котельных агрегатов, особенно при модернизации последних. The invention relates to heat exchangers and is most effective when using shell and tube air heaters of boiler units, especially when upgrading the latter.

Известен теплообменник (см. авт.св. N 992991, кл. F 28 D 7/00. Открытия, изобретения. Бюл. N 4, 1983 г.), содержащий корпус с подводящими и отводящими патрубками среды трубного и межтрубного пространств, размещенный в корпусе трубный пучок и центральные и кольцевые перегородки с распределительными устройствами. Known heat exchanger (see ed. St. N 992991, class F 28 D 7/00. Discoveries, inventions. Bull. N 4, 1983), comprising a housing with inlet and outlet pipes of the medium pipe and annular spaces, located in housing a tube bundle and central and annular partitions with distribution devices.

Недостатком данного теплообменника являются громоздкость, большая металлоемкость конструкции и значительное гидравлическое сопротивление при движении теплоносителя в межтрубном пространстве вследствие сложности его перемещения из-за наличия внутреннего корпуса, центральных и кольцевых перегородок и распределительных устройств. The disadvantage of this heat exchanger is the bulkiness, large metal consumption of the structure and significant hydraulic resistance when the coolant moves in the annulus due to the difficulty of moving it due to the presence of an inner casing, central and annular partitions and distribution devices.

Известен струйный теплообменник (см. авт.св. N 1758390,кл⁵ F 28 F 13/12. Открытия, изобретения. Бюл. N 32, 1992 г.), содержащий теплообменную поверхность с ребрами, расположенное над ней устройство для подачи теплоносителя с отверстиями, в которых установлены сопла с определенными конструктивными отношениями между размерами сопла и расстоянием до теплообменной поверхности.Known jet heat exchanger (see ed. St. N 1758390, class ⁵ F 28 F 13/12. Discoveries, inventions. Bull. N 32, 1992), containing a heat exchange surface with fins, located above it a device for supplying coolant with holes in which nozzles are installed with certain structural relationships between the nozzle dimensions and the distance to the heat exchange surface.

Недостатком известного теплообменника является то, что удаление вязкого подслоя теплоносителя осуществляется за счет усложнения конструкции устройства для подачи теплоносителя, обусловленного необходимым расположением сопл в межреберных промежутках и сложной формой самих ребер теплообменной поверхности из-за размещения в них щелевых каналов. A disadvantage of the known heat exchanger is that the removal of the viscous sublayer of the coolant is carried out due to the complexity of the design of the device for supplying the coolant, due to the necessary location of the nozzles in the intercostal spaces and the complex shape of the ribs of the heat exchange surface due to the placement of slotted channels in them.

В основу изобретения положена задача интенсификации теплообмена в межтрубном пространстве путем разрушения и турбулизации вязкостного подслоя и зон застоя вихреобразно движущимся теплоносителем. The basis of the invention is the task of intensifying heat transfer in the annulus by destroying and turbulizing the viscous sublayer and stagnation zones by swirling moving coolant.

Поставленная задача достигается тем, что теплоноситель перед поступлением в межтрубное пространство теплообменника закручивается и в виде вихреобразного потока подается на теплообменную поверхность, разрушая и турбулизируя находящийся на последней вязкий подслой. The task is achieved in that the coolant is twisted before entering the annular space of the heat exchanger and is fed into the heat exchange surface in the form of a vortex-like flow, destroying and turbulizing the viscous sublayer located on the latter.

Преимущество предлагаемого теплообменника заключается в том, что повышение интенсивности теплообмена достигается без конструктивного усложнения самой теплообменной поверхности аппарата, а за счет размещения в устройстве подачи теплоносителя двух сопл с завихрителями. The advantage of the proposed heat exchanger is that the increase in heat transfer intensity is achieved without constructive complication of the heat exchange surface of the apparatus, but due to the placement of two nozzles with swirls in the coolant supply device.

Применение таких сопл особенно эффективно в вертикальных кожухотрубных воздухоподогревателях котельных установок. Это объясняется тем, что стоимость реконструкции устройства подачи теплоносителя незначительна. The use of such nozzles is especially effective in vertical shell and tube air heaters of boiler plants. This is because the cost of reconstructing the coolant supply device is negligible.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплоомбенник, общий вид; на фиг. 2 - суживающееся сопло с завихрителями в виде четырех полос, развернутых по ходу сопла на 90^o.In FIG. 1 shows the proposed heat meter, General view; in FIG. 2 - tapering nozzle with swirls in the form of four strips, deployed along the nozzle by 90 ^o .

Теплообменник состоит из теплообменной поверхности 1 в виде пучка вертикальных труб, расположенного в нижней части темплообменника устройства 2, для подачи теплоносителя с размещенными в нем двумя суживающимися соплами 3, внутри которых укреплены завихрители 4 в виде четырех полос, развернутых по ходу сопла на 90^o.The heat exchanger consists of a heat exchange surface 1 in the form of a bundle of vertical pipes located at the bottom of the heat exchanger of the device 2, for supplying a heat carrier with two tapering nozzles 3 placed inside it, inside of which are swirlers 4 in the form of four strips, deployed 90 ^° along the nozzle.

Теплообменник работает следующим образом. Теплоноситель, например воздух, нагнетаемый вентилятором (на фиг. не показано) из окружающей среды, поступает во входное устройство 2 и далее к соплам 3. В суживающихся соплах поток ускоряется, закручивается и в виде двух струй подается на теплообменную поверхность 1. Закрутка потоков приводит к увеличению угла раскрытия струи (вследствие центробежных сил) и, следовательно, к увеличению поверхности контакта струи и трубного пучка, тем самым интенсифицируя теплообмен. Помимо этого ускоренный поток теплоносителя, растекаясь по поверхности теплообмена, вызывает турбулизацию вязкого подслоя, его разрушение, ликвидирует застойные зоны, что также интенсифицирует теплообмен. The heat exchanger operates as follows. The coolant, for example, the air pumped by the fan (not shown in Fig.) From the environment, enters the inlet device 2 and further to the nozzles 3. In the converging nozzles, the flow is accelerated, twisted and fed in two jets onto the heat exchange surface 1. The flow swirls to an increase in the opening angle of the jet (due to centrifugal forces) and, therefore, to an increase in the contact surface of the jet and the tube bundle, thereby intensifying heat transfer. In addition, the accelerated coolant flow spreading over the heat exchange surface causes turbulence of the viscous sublayer, its destruction, eliminates stagnant zones, which also intensifies heat transfer.

В целом криволинейное движение потока в межтрубном пространстве приводит к увеличению времени контакта с теплообменной поверхностью и созданию дополнительной турбулизации, что способствует значительной интенсификации теплообмена. In general, the curvilinear flow in the annulus leads to an increase in contact time with the heat exchange surface and the creation of additional turbulization, which contributes to a significant intensification of heat transfer.

Claims

A heat exchanger comprising a heat exchange surface, a device for supplying a heat carrier with holes in which nozzles are located, characterized in that the nozzles are made with swirls rigidly fixed inside in the form of four strips that are rotated 90 ^° along the nozzle.