RU2236656C2 - Вихревой вертикальный форсуночный воздухоохладитель - Google Patents

Abstract

Вихревой вертикальный форсуночный воздухоохладитель предназначен для охлаждения воздуха в камерах холодильников при положительных и отрицательных температурах. Вихревой вертикальный форсуночный воздухоохладитель является усовершенствованным вариантом вихревых форсуночных воздухоохладителей, применяемых в скороморозильных аппаратах. Усовершенствование состоит в установке вентилятора в верхней части воздухоохладителя, профилированные лопасти которого установлены под углом между образующей корпуса вентилятора и касательной к лопасти на выходе воздуха у стенки корпуса, равным φ=40-75°, а в нижней части размещен вертикальный концентричный каплеотделитель с конусом, равномерно вытесняющим поток воздуха через каплеотделитель, причем лопатки каплеотделителя на входе в него потока воздуха установлены под углом α=15-40° к касательной окружности. Кроме того, с целью интенсификации теплообмена в верхней части теплообменника установлен ороситель, трубки которого выполнены с загнутыми, по направлению движения потока воздуха, концами. Все вышеперечисленные факторы способствуют сокращению энергетических и габаритных характеристик предлагаемого воздухоохладителя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано на распределительных холодильниках, холодильниках мясной и плодоперерабатывающей промышленности.

Известны вихревые форсуночные воздухоохладители, используемые в скороморозильных аппаратах (см. а.с. №216764, СССР; а.с. №516883, СССР; а.с. №787828; патент США №4226093). Распыление форсунками жидкости в завихренный поток воздуха в горизонтальных трубах способствует в меньшей степени эжектированию каплями жидкости потока воздуха. В этом случае капли жидкости, попадая на внутреннюю поверхность трубы, стекает в нижнюю ее часть и в виде ручья вытекает в межтрубное пространство. При этом часть энергии потока воздуха расходуется на продвижение потока жидкости в нижней части трубы.

Прототипом является вихревой форсуночный воздухоохладитель, используемый в скороморозильном аппарате (см. а.с. №926462, СССР), представляющий собой теплообменник в виде вертикальной трубы с наружной рубашкой, внутри которой кипит холодильный агент. Внутри теплообменника по всей его высоте установлена гребенка с форсунками, распыляющими жидкость сверху вниз. В верхней части теплообменника на входе воздуха установлен завихритель, завихряющий поток воздуха. В нижней части теплообменника установлены каплеотделитель, отделяющий капли жидкости от потока воздуха, циркуляционный насос для перекачивания жидкости, фильтр и поддон для сбора жидкости.

Недостатком вихревого форсуночного воздухоохладителя являются дополнительные энергетические затраты на вентилятор для преодоления потоком воздуха сопротивления завихрителя, повышенные габаритные размеры, связанные с размещением каплеотделителя по всей длине воздухоохладителя и отсутствие орошения в верхней части теплообменника из-за чего работает не эффективно так как форсунки распыляют жидкость сверху вниз под определенным углом и не орошают его верхней части. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования “Вихревого вертикального форсуночного воздухоохладителя” путем сокращения энергетических затрат на вентилятор, интенсификации теплового обмена и сокращения габаритных размеров. Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков, в вихревом вертикальном форсуночном воздухоохладителе, содержащий вертикальный теплообменник с охлаждающей рубашкой, форсуночную гребенку с форсунками, циркуляционный насос, поддон с фильтром, каплеотделитель, установленный в нижней части воздухоохладителя, вентилятор, достигается тем, что в верхней части воздухоохладителя установлен завихряющий поток воздуха вентилятор с профилированными лопастями, образующими угол между образующей корпуса вентилятора и касательной к лопасти на выходе воздуха у стенки корпуса, равный φ=40°-65°, при этом каплеотделитель с конусом и вертикальными зигзагообразными пластинами, укрепленными на кольцах-основаниях, является концентричным и вертикальным, причем начальные части зигзагообразных пластин каплеотделителя на входе в него потока воздуха установлены под углом α=15°-40° к касательной внутренней окружности кольца-основания каплеотделителя. В его верхней части установлен соединенный с форсуночной гребенкой ороситель, трубки которого выполнены загнутыми, по направлению движения потока воздуха концами, тангенциально к внутренней поверхности трубы теплообменника.

Изъятие из воздухоохладителя такого устройства как завихритель способствует снижению гидравлического сопротивления, а следовательно, снижению энергетических затрат на вентилятор. Устройство в нижней части теплообменника вертикального концентричного каплеотделителя с конусом дает возможность равномерно (по высоте) вытеснять поток воздуха через сравнительно большое сечение (боковая поверхность цилиндра). Это способствует значительному уменьшению скорости потока воздуха, а следовательно, снижению энергетических затрат на вентилятор. Направление потока воздуха на начальном участке зигзагообразных пластин по углом α=15-40° к касательной внутренней окружности кольца-основания каплеотделителя позволяет (в зависимости от режима работы) плавно входить потоку воздуха в зигзагообразные каналы, что также уменьшает гидравлическое сопротивление, а также энергетические затраты на вентилятор.

Установка оросителя в верхней части теплообменника дает возможность орошать всю теплообменную поверхность, что способствует полному ее введению в процесс теплопередачи, а следовательно, позволяет более экономично проводить процесс охлаждения воздуха.

На фиг.1 показан вихревой вертикальный форсуночный воздухоохладитель. На фиг.2 - установка лопасти вентилятора. На фиг.3 показан вид воздухоохладителя в сечении А-А. На фиг.4 показан вид воздухоохладителя в сечении В-В.

Вихревой вертикальный форсуночный воздухоохладитель включает осевой вентилятор 1, лопасти 12 которого установлены под углом между образующей корпуса вентилятора и касательной к лопасти на выходе воздуха у стенки корпуса, равным φ=40-65°, ороситель 2, орошающие трубки которого выполнены с загнутыми, по направлению движения потока воздуха, концами, теплообменник с рубашкой 3, гребенку 4, форсунки 5, вертикальный концентричный каплеотделитель 6, с конусом 7, поддон для сбора жидкости 8, фильтр 9, циркуляционный насос 10, зигзагообразные вертикальные пластины каплеотделителя 11, установленные на входе в них потока воздуха под углом α=15-40° к касательной внутренней окружности кольца-основания 13, каплеотделителя.

Вихревой вертикальный форсуночный воздухоохладитель работает следующим образом. Воздухоохладитель устанавливается в холодильной камере. Отепленный воздух из верхней части камеры засасывается вентилятором 1, лопасти 12 которого, установленные под углом между образующей корпуса вентилятора и касательной к лопасти на выходе воздуха у стенки корпуса, равным φ=40-65°, закручивают и в виде вихря подают поток воздуха в теплообменник 3. Теплообменник 3 имеет охлаждающую рубашку, внутри которой кипит холодильный агент, охлаждая внутреннюю поверхность трубы. В закрученный поток воздуха внутрь теплообменника через форсунки 5, установленные на форсуночной гребенке 4, впрыскивается жидкость (вода при плюсовых температурах воздуха и рассол при отрицательных температурах воздуха). В результате действия в закрученном потоке центробежных сил, капли жидкости, вылетающие из форсунки, пронизывают с большой скоростью в радиальном направлении поток воздуха. В результате высоких относительных скоростей капель и воздуха происходит интенсивный тепло- и массообмен. Капли жидкости, попавшие на внутреннюю поверхность трубы в виде пленки стекают вниз, при этом охлаждаясь, собираются в поддоне 8. Из поддона через фильтр 9 холодная жидкость забирается насосом 10 и подается через гребенку 4 на форсунки 5. Прямоточное движение капель жидкости и потока воздуха способствует дополнительной эжекции воздуха. Последнее также сокращает энергетические затраты на привод вентилятора. Так как верхняя форсунка не может орошать верхнюю часть теплообменника (капли в факеле вылетают под определенным углом), то для ее орошения в верхней части установлен, соединенный с форсуночной гребенкой, специальный ороситель 2. Ороситель состоит из четырех трубочек, загнутых по направлению движения потока воздуха (сечение А-А), тангенциально к внутренней поверхности трубы, через которые подается жидкость для орошения верхней части теплообменника.

Закрученный поток воздуха, выходящий из теплообменника, уносит с собой большое количество капель жидкости. Для отделения капель от потока воздуха на его пути установлен концентричный каплеотделитель 6, состоящий из большого числа зигзагообразных вертикальных пластин 11, расположенных по окружности (в плане сечение В-В). Для уменьшения сопротивления каплеотделителя потоку воздуха, важно чтобы поток равномерно распределялся по всему выходному сечению и плавно входил в зигзагообразные каналы. С этой целью в нижней части воздухоохладителя установлен конус 7, который способствует равномерному вытеснению воздуха по высоте каплеотделителя, а небольшой угол α=15-40° между касательной к внутренней окружности кольца-основания 13 каплеотделителя и начальной частью (на входе воздуха) зигзагообразной пластины плавному входу воздуха в зигзагообразный канал. Поток воздуха, проходя зигзагообразные каналы, меняет несколько раз свое направление и скорость, благодаря чему, под действием сил инерции, капли отбрасываются на зигзагообразные пластины и по ним стекают в поддон 8 воздухоохладителя. Охлажденный воздух выходит в нижнюю часть камеры, где охлаждает пищевые продукты. Наличие всех вышеуказанных признаков создает условия для интенсификации теплообмена, сокращения энергетических и материальных затрат в вихревом вертикальном форсуночном воздухоохладителе.

Claims (2)

1. Вихревой вертикальный форсуночный воздухоохладитель, содержащий вертикальный теплообменник с охлаждающей рубашкой, форсуночную гребенку с форсунками, циркуляционный насос, поддон с фильтром, каплеотделитель, установленный в нижней части воздухоохладителя, вентилятор, отличающийся тем, что в верхней части воздухоохладителя установлен завихряющий поток воздуха вентилятор с профилированными лопастями, образующими угол между образующей корпуса вентилятора и касательной к лопасти на выходе воздуха у стенки корпуса, равный φ=40-65°, при этом каплеотделитель с конусом и вертикальными зигзагообразными пластинами, укрепленными на кольцах-основаниях, является концентричным и вертикальным, причем начальные части зигзагообразных пластин каплеотделителя на входе в него потока воздуха установлены под углом α=15-40° к касательной внутренней окружности кольца-основания каплеотделителя.

2. Вихревой вертикальный форсуночный воздухоохладитель по п.1, отличающийся тем, что в его верхней части установлен соединенный с форсуночной гребенкой ороситель, трубки которого выполнены с загнутыми, по направлению движения потока воздуха концами, тангенциально к внутренней поверхности трубы теплообменника.

Images