SU1740944A1 - Теплообменник - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к теплообменникам и может быть использовано дл  нагрева или охлаждени  различных жидкостей . Цель изобретени  - интенсификаци  теплообмена. Теплообменник содержит корпус 1 с торцевыми крышками 3 и концен- трично установленные теплообменные элементы 2 в виде цилиндров, подключенные к распределительному 7 и собирающему 6 коллекторам Между теплообменными элементами 2 установлены турбулизирую- щие вставки 8 в виде спиралей. Смежные спирали имеют противоположные направлени  закрутки 3 ил., 3 табл

Description

Изобретение относитс  к энергетике машиностроительной, химической, пищевой и другим отрасл м промышленности и может использоватьс  как нагреватель или охладитель.

Известен теплообменник, в котором установлены теплообменные трубы и турбу- лизаторы, образующие движение теплоносителей по винтовой линии.

Недостатком его  вл етс  сложность и дороговизна изготовлени .

Известен теплообменник, в котором в кольцевых каналах расположена камера смешени , а внутренние трубы снабжены коническими насадками.

Его недостатком  вл етс  сложность изготовлени  и невысока  интенсивность теплоотдачи.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  теплообменник, содержащий корпус с торцевыми крышками и каналами дл  рабочих сред, образованными концентрично установленными в корпусе теплообменными элементами в виде цилиндров и подключенными к распределительному и собирающему коллекторам, причем каналы выполнены с уменьшающейс  шириной в направлении к периферии

Рабочие среды последовательно протекают по каналам, но большое количество местных гидравлических сопротивлений на пути теплоносителей увеличивает гидравли ческое сопротивление и снижает интенсивность теплообмена, что приводит к увеличению мета/лоемкости и уменьшению компактности аппарата.

Цель изобретени  - интенсификаци  теплообмена.

Это достигаетс  тем, что в теплообменнике , содержащем корпус с торцевыми крышками и каналами дл  рабочих сред образованными концентрично установленными в корпусе теплообменными элементами в виде цилиндров и подключенными к распределительному и собирающему коллекторам , причем каналы выполнены с

ю

«ш&

уменьшающейс  шириной в направлении к периферии, в каждом канале установлена турбулизирующа  вставка в виде спирали с шириной, равной ширине канала, шаг которой составл ет 9-11 ширины канала, а угол между спиралью и контактирующим с ней цилиндром равен 40 - 50°, при этом в смежных каналах спирали имеют противоположное направление закрутки.

Это позвол ет достигнуть наибольшей турбулизации потоков рабочих сред, а увеличение диаметров концентрически расположенных цилиндров по направлению в периферии аппарата увеличивает коэффициент теплопередачи за счет уменьшени  термических сопротивлений теплоотдачи, св занных с увеличением диаметров цилиндров (так называемый эффект оребрени ).

В аппарате передача тепла от гор чей среды к холодной происходит в кольцевых каналах с двусторонним обогревом дл  холодной среды и двусторонним охлаждением дл  гор чей среды, что значительно повышает интенсивность теплопередачи и производительность аппарата. Установка в кольцевых каналах спиралей разбивает поток на элементарные струйки, движущиес  винтообразно, что также приводит к дополнительной интенсификации теплопередачи.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник со свободными коллекторами; на фиг. 2 - то же, с камерными коллекторами; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Теплообменник содержит корпус 1 с торцевыми крышками 3, концентрично установленные в нем теплообменные элементы 2, распределительные 4, 7 и сборные 5, 6 коллекторы холодной и гор чей сред. Между теплообменными элементами 2 установлены турбулизирующие вставки 8.

Теплообменник работает следующим образом.

Гор ча  среда поступает в теплообменник через распределительный коллектор 4, протекает между теплообменными элементами 2, попадает в сборный коллектор 5 и отводитс  из теплообменника. Холодна  среда поступает через распределительный коллектор 7, протекает между теплообменными элементами 2 и отводитс  в сборный коллектор 6, Наличие турбулизирующих вставок 8 в виде спиралей с шагом, равным 9-11 ширины данного кольцевого канала, и углом между образующей спирали и осью корпуса, равным 40-50°, позвол ет организовать течение рабочих сред по безотрывной винтовой линии с высокой степенью турбулентности. А направление встречной закрутки спиралей в смежно расположенных каналах обеспечивает высокую интенсивность теплопередачи между гор чей и холодной средами, разбитыми на элементарные струйки,

В табл. 1 приведены значени  средних

коэффициентов теплопередачи в теплооб; меннике с поверхностью теплообмена 8 м2 по сравнению с кожухотрубным стандартным теплообменником, производительностью 2 т/ч воды, подогретой на At 50°С.

0 Из данных табл. 1 видно, что коэффициент теплопередачи в предлагаемом теплообменнике при одинаковых услови х намного выше, чем в стандартном Уменьшение ширины кольцевого канала произво5 дитс  в соответствии с уравнением неразрывности,

В табл. 2 приведены значени  средних коэффициентов теплопередачи дл  предлагаемого теплообменника тех же парамеров

0 в зависимости от шага спирали.

Как видно из данных 2, коэффициент теплопередачи принимает наибольшее значение , когда шаг плоской спирали принимает значение 9-11 размеров ширины

5 кольцевого канала.

В табл. 3 приведены значени  средних коэффициентов теплопередачи дл  предлагаемого теплообменника тех же параметров в зависимости от угла между образующей

0 спирали и контактирующим с ней цилиндром .

Как видно из данных табл. 3, оптимальный угол между образующей спирали и цилиндром составл ет 40-50°С при других

5 углах не удаетс  достигнуть высоких коэффициентов теплопередачи.

Улучшение теплообменных характеристик теплообменника достигаетс  также тем, что турбулизирующие вставки в смежно

0 расположенных каналах имеют встречную закрутку,

Изобретение позвол ет достичь значительное увеличение коэффициента теплопередачи , которое снижает металлоемкость и

5 увеличивает компактность аппарата, а простота конструкции улучшает технологичность изготовлени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Теплообменник, содержащий корпус с

   0 торцевыми крышками и каналами дл  рабочих сред, образованными концентрично установленными в корпусе теплообменными элементами в виде цилиндров и подключенными к распределительному исобирающе5 му коллекторам, причем каналы выполнены с уменьшающейс  шириной в направлении к периферии, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации теплообмена, в каждом канале установлена турбулизирующа  вставка в виде спирали с шириной, рав517409446

   ной ширине канала, шаг которой составл ет 40-50°, при этом в смежных каналах спира- 9-11 ширины канала, а угол между спи- ли имеют противоположное направление ралью и контактирующим с ним цилиндром закрутки.

   5Таблица

   Таблица 2

   Таблица 3

   фигЛ

   VHP. 3.