RU96641U1

RU96641U1 - DEVICE FOR HEAT EXCHANGE PROCESSES

Info

Publication number: RU96641U1
Application number: RU2010110802/22U
Authority: RU
Inventors: Яков Давидович Золотоносов; Алексей Яковлевич Золотоносов
Original assignee: Яков Давидович Золотоносов
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2010-08-10

Abstract

Аппарат для проведения процессов теплообмена, содержащий вращающийся теплообменный элемент с проточной частью, выполненной в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор», и установленную соосно внешнюю трубу, образующую с ним теплообменное устройство типа «труба в трубе», отличающийся тем, что в межтрубном пространстве смонтирован пакет радиально-кольцевых тарельчатых вставок, имеющих на периферии радиальные прорези. Apparatus for carrying out heat exchange processes, comprising a rotating heat exchange element with a flow part made in the form of alternating sections in the form of a “confuser-diffuser”, and an external pipe installed coaxially, forming a pipe-in-pipe heat exchange device with it, characterized in that An annular tube mounted package of radially annular dish-shaped inserts having radial slots on the periphery is mounted.

Description

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, строительстве и смежных с ними отраслях промышленности.The utility model relates to heat exchangers and can be used in energy, construction and related industries.

Известен теплообменный аппарат типа «труба в трубе», состоящий из трубчатых элементов, образованных двумя гладкими концентрически расположенными трубами (см. А.Г.Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии» М.: Химия 1971 - с 348, 349). Известные теплообменные аппараты весьма громоздки, требуют большого расхода металла на единицу поверхности теплообмена. Значительные затраты энергии на прокачку жидкости. Для увеличения поверхности теплообмена аппарата теплообменные элементы необходимо выполнять из нескольких параллельных секций.Known heat exchanger type "pipe in pipe", consisting of tubular elements formed by two smooth concentrically arranged pipes (see A.G. Kasatkin "Basic processes and apparatuses of chemical technology" M .: Chemistry 1971 - p. 348, 349). Known heat exchangers are very bulky, require a large consumption of metal per unit surface heat transfer. Significant energy costs for pumping fluid. To increase the heat exchange surface of the apparatus, heat exchange elements must be made of several parallel sections.

Наиболее близким к предполагаемому техническому решению является аппарат для проведения процессов теплообмена, содержащий полый теплообменный элемент, выполненный в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор», установленный соосно с цилиндрической поверхностью и образующий с ней теплообменные устройства типа «труба в трубе» (см. патент на пол. модель №90887 опуб. 20.10.2010 Бюл.2)Closest to the proposed technical solution is an apparatus for carrying out heat transfer processes, comprising a hollow heat exchange element made in the form of alternating sections in the form of a “confuser-diffuser” mounted coaxially with a cylindrical surface and forming heat exchanging devices of the “pipe in pipe” type (see patent for floor model No. 90887 publ. 10/20/2010 Bul.2)

Недостатком прототипа является сложность его конструкции, кроме того в аппарате не обеспечивается требуемая эффективность сепарации парожидкостной эмульсии при сбросе конденсатной пленки с внешней овальной поверхности внутренней вращающейся трубы в режиме «пленочно-капельной конденсации.The disadvantage of the prototype is the complexity of its design, in addition, the apparatus does not provide the required separation efficiency of the vapor-liquid emulsion when the condensate film is discharged from the outer oval surface of the inner rotating pipe in the “film-drop condensation” mode.

Задачей полезной модели является интенсификация процесса тонкослойной сепарации парожидкостной эмульсии на внутренней стенке внешней вращающейся трубы.The objective of the utility model is to intensify the process of thin-layer separation of a vapor-liquid emulsion on the inner wall of an external rotating pipe.

Результат достигается тем, что в аппарате для проведения процесса теплообмена, содержащем полый теплообменный элемент, выполненный в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор», установленный соосно с цилиндрической поверхностью и образующий с ней теплообменное устройство типа «труба в трубе» в межтрубном пространстве смонтирован пакет радиально-кольцевых тарельчатых вставок, имеющих на периферии радиальные прорези.The result is achieved in that in the apparatus for carrying out the heat exchange process containing a hollow heat exchange element made in the form of alternating sections in the form of a “confuser-diffuser”, mounted coaxially with a cylindrical surface and forming a tube-in-tube heat-exchange device with it in the annulus mounted a package of radial-ring dish inserts having radial slots on the periphery.

Отличительным признаком предлагаемого теплообменного устройства от указанного прототипа является возможность тонкослойной сепарации парожидкостной эмульсии с размерами частиц от 0,1…0,5 мкм при разности плотности фаз не более 0,1 г/см³ A distinctive feature of the proposed heat exchange device from the specified prototype is the possibility of thin-layer separation of a vapor-liquid emulsion with particle sizes from 0.1 ... 0.5 μm with a phase density difference of not more than 0.1 g / cm ³

Предлагаемый аппарат для проведения процессов теплообмена представлен на фиг.1The proposed apparatus for conducting heat transfer processes is presented in figure 1

Аппарат состоит из внутреннего теплообменного элемента 1, выполненного в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор». Соосно вращающемуся теплообменному элементу 1 установлена внешняя вращающееся труба 2, жестко связанная с элементом 1 и образующая с ним теплообменное устройство типа «труба в трубе», смонтированная в подшипниках 3 и через элемент 1, связанная с электродвигателем 4.The apparatus consists of an internal heat exchange element 1, made in the form of alternating sections in the form of "confuser-diffuser". Coaxial to the rotating heat exchange element 1, an external rotating pipe 2 is mounted, rigidly connected to the element 1 and forming with it a tube-in-pipe heat exchange device mounted in bearings 3 and through an element 1 connected to an electric motor 4.

В межтрубном пространстве 5 элемента 1 и внешней трубы 2 установлен пакет радиально-кольцевых тарельчатых вставок 6, имеющих на периферии радиальные прорези 7 для отвода конденсата. Пакет радиально-кольцевых тарельчатых вставок 6 выполнен с возможностью их перемещения относительно внешней трубы 2 с минимальным зазором.In the annular space 5 of the element 1 and the outer pipe 2, a package of radially annular disk inserts 6 is installed, having radial slots 7 on the periphery for condensate drainage. The package of radial-ring dish-shaped inserts 6 is made with the possibility of their movement relative to the outer pipe 2 with a minimum clearance.

Внутрь теплообменного элемента 1 подают воду, а в межтрубное пространство 5 через штуцер 8, соединенный через сальник 9 с внешней трубой 2, в противоток насыщенный пар, который в виде конденсата выводится через штуцер 10.Inside the heat exchange element 1, water is supplied, and saturated pipe is discharged into the counter-flow space 5 through the nozzle 8, connected through the gland 9 with the external pipe 2, which is discharged through the nozzle 10 in the form of condensate.

Аппарат для процессов теплообмена работает следующим образом, После включения электродвигателя 4 при помощи клиноременной передачи осуществляется одновременное вращение теплообменного элемента 1 и внешней трубы 2. В проточную часть теплообменного элемента 1 подают воду, а в противоток в межтрубное пространство 5 через штуцер 9 - пар.The apparatus for heat transfer processes works as follows: After turning on the electric motor 4 by means of a V-belt transmission, the heat exchange element 1 and the outer pipe 2 are rotated simultaneously. Water is supplied to the flow part of the heat exchange element 1 and steam is supplied into the counter-flow into the annular space 5 through the nozzle 9.

В процессе движения сред происходит нагрев жидкости в трубном пространстве теплообменного элемента 1 и конденсация пара, парожидкостная эмульсия которого в виде полидисперсных капель сбрасывается с внешней поверхности элемента 1 и пройдя межтрубное пространство 5 попадает в полости пакета радиально-кольцевых тарельчатых вставок 6, установленных с шагом между ними равным порядка 0,5…1 мм и далее через радиальные прорези 7 устремляются на внутреннюю поверхность внешней трубы 2. В процессе тонкослойного центрифугирования парожидкостной эмульсии в узком радиально-кольцевом канале происходит сепарация пара и жидкости, эмульсия которой устремляясь к внутренним стенкам внешней трубы 2 за счет центробежных сил дополнительно отстаивается на внутренних стенках внешней вращающейся трубы и через периферийные радиальные прорезы 7 вместе с паром выводится в виде конденсата через патрубок 10.During the movement of the media, the fluid heats up in the tube space of the heat exchange element 1 and steam condenses, the vapor-liquid emulsion of which in the form of polydispersed droplets is discharged from the outer surface of the element 1 and, passing through the annular space 5, enters the cavity of the package of radially annular disk inserts 6, installed in increments between them equal to the order of 0.5 ... 1 mm and then through the radial slots 7 rush to the inner surface of the outer tube 2. In the process of thin-layer centrifugation, vapor-liquid em In the narrow radial-annular channel, steam and liquid are separated, the emulsion of which rushing towards the inner walls of the outer pipe 2 due to centrifugal forces is additionally deposited on the inner walls of the outer rotating pipe and through the peripheral radial cuts 7 together with the steam is discharged in the form of condensate through the pipe 10 .

Тонкослойная сепарация в узких радиально-кольцевых каналах 6 практически исключает обратный заброс капель жидкости с внутренней стенки внешней трубы 2 на внешнюю поверхность элемента 1, что позволяет при наличии пакета радиально-кольцевых тарельчатых вставок 6 реализовать «капельный» режим конденсации, а при отсутствии вставок 6 имеет место «пленочно-капельный» режим конденсации. В термическое сопротивление теплоотдачи, а коэффициенты теплоотдачи, как показали экспериментальные исследования, могут достигать значений порядка 40000 Вт/(м²К).Thin-layer separation in narrow radial-annular channels 6 virtually eliminates the backflow of liquid droplets from the inner wall of the outer pipe 2 onto the outer surface of the element 1, which allows for the presence of a “droplet” condensation mode in the presence of a package of radially-annular plate inserts 6, and in the absence of inserts 6 there is a “film-drop” condensation mode. In thermal resistance of heat transfer, and heat transfer coefficients, as shown by experimental studies, can reach values of the order of 40,000 W / (m ² K).

Предлагаемое конструктивное решение позволяет существенно интенсифицировать процесс теплообмена и тем самым сократить длину проточной части теплообменной поверхности, что влечет за собой общее снижение металлоемкости теплообменного аппарата.The proposed constructive solution can significantly intensify the heat transfer process and thereby reduce the length of the flow part of the heat transfer surface, which entails a general decrease in the metal consumption of the heat exchanger.

Claims

An apparatus for carrying out heat transfer processes, comprising a rotating heat exchange element with a flow part made in the form of alternating sections in the form of a “confuser-diffuser”, and an external pipe installed coaxially, forming with it a pipe-in-pipe heat exchange device, characterized in that An annular tube mounted package of radially annular dish-shaped inserts having radial slots on the periphery is mounted.