WO2019182472A1 - Устройство для очистки трубки теплообменного аппарата - Google Patents
Устройство для очистки трубки теплообменного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019182472A1 WO2019182472A1 PCT/RU2018/000822 RU2018000822W WO2019182472A1 WO 2019182472 A1 WO2019182472 A1 WO 2019182472A1 RU 2018000822 W RU2018000822 W RU 2018000822W WO 2019182472 A1 WO2019182472 A1 WO 2019182472A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- heat
- tube
- length
- hydraulic resistance
- cleaning
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
- F28G3/00—Rotary appliances
- F28G3/08—Rotary appliances having coiled wire tools, i.e. basket type
Definitions
- the utility model relates to heat exchangers and can be used as part of straight pipe heat exchangers (TA): turbine condensers, heaters, evaporators and other technological heat exchangers for energy, petrochemical, oil and gas extraction, oil and gas processing, metallurgical, pulp and paper and other industries.
- TA straight pipe heat exchangers
- a disadvantage of the known solution and the closest analogue is insufficient: improving heat transfer and preventing deposits; insufficient growth in TA performance, as well as high hydraulic resistance to water flow, due to the design of the spiral element.
- the technical problem to which the claimed utility model is directed is to eliminate the indicated drawbacks, expand the arsenal of technical means, increase the value of the heat transfer coefficient, reduce water consumption, expand the operational characteristics and functionality of the device due to the manufacture and installation of the components of the device.
- the technical result of the patented solution is to prevent the formation of deposits by reducing the hydraulic resistance at the input section of the heat transfer tube and its uniform distribution along the entire length of the heat transfer tube.
- the technical result is achieved through the use of a device that contains a rotating longitudinal element connected to the bearing unit, while the rotating longitudinal element is made in the form of a spirally twisted tape with a width increasing along its length from the bearing assembly.
- the rotation of the spiral element occurs due to the action of a directed fluid flow in the heat transfer tube.
- the implementation of a spirally twisted tape with a varying width - increasing along its length from the bearing assembly avoids excessive turbulization of the liquid at the inlet portion of the heat exchange tube and thereby minimize the increase in hydraulic resistance, while effectively inhibit adhesion of deposits.
- a spirally twisted tape is made with a step of twisting that varies in length, which leads to an additional decrease in the growth of hydraulic resistance, with an improvement in the functional properties of the device.
- FIG. 1 - shows a General view of the device for cleaning the tube of a heat exchanger (heat exchanger tube is conventionally not shown).
- FIG. 2 is a view of an initial tape for manufacturing a rotating longitudinal member.
- the device for cleaning the tube of the heat exchanger contains a rotating longitudinal element in the form of a spirally twisted tape 1 and a bearing assembly 2.
- the spirally twisted tape 1 is connected to the bearing assembly 2, which is located in the adapter housing 3.
- the adapter 3 is made in the form of a metal housings with a ceramic thrust bearing located inside 2.
- the housing is equipped with a technological plug 4, and on the other, with 3 fastening elements 5 and subject to the internal diameter of the heat exchange tubes and an adapter for fixing to the heat exchange tube.
- a decrease in the performance of the TA takes place due to the increasing hydraulic resistance to the flow of water in each heat exchanger tube due to excessive turbulization of the flow through a rotating spiral.
- the water velocity of all SLs is always higher than at the exit.
- a spiral uniformly twisted along the length performed without taking this factor into account, creates excessive turbulization of the flow at the inlet (and, as a result, an unjustifiably increasing hydraulic resistance) and insufficient turbulization of the flow, starting from the middle part of the heat exchange tube.
- ineffective prevention of the formation of deposits and a decrease in the heat transfer coefficient at the “output” sections of the heat transfer tubes are examples of the heat transfer coefficient at the “output” sections of the heat transfer tubes.
- a spirally twisted tape is made with a varying width along the length of the spiral, i.e. has the smallest width at the inlet portion of the tube (the junction of the spirally twisted tape with the bearing assembly), and the largest at the outlet.
- the hydrodynamic pressure on the wall of the heat exchange tube from the spiral rotating in the fluid stream is aligned along the entire length of the tube and effectively prevents the adhesion of deposits.
- the device operates as follows.
- the cleaning device is part of the TA and is installed inside the heat exchanger tube, along its axial direction.
- the device creates an obstacle to the fluid flow, while the circulating fluid acts on the spirally twisted tape 1, which causes it to continuously rotate inside the tube without any additional power source, turning the ordered flow of water into a turbulent one.
- the hydrodynamic pressure on the wall of the heat exchange tube is aligned along its entire length and effectively prevents the adhesion of deposits, which prevents deposits from settling on the pipe walls.
- the width of the tape is selected in accordance with the tube size, while the rotating element is made with a guaranteed clearance of 2-3 mm. to the side in the widest part, i.e. at the output end of the tube.
- each heat exchanger tube TA allows for high efficiency of the heat exchanger due to improved heat transfer and preventing the formation of deposits with high efficiency over a long period of time.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к теплообменным устройствам и может быть использована в составе прямотрубных теплообменных аппаратов (ТА): конденсаторах турбин, подогревателях, испарителях и других технологических теплообменниках энергетической, нефтехимической, нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей, металлургической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Техническим результатом является предотвращение образования отложений за счёт снижения гидравлического сопротивления на входном участке теплообменной трубки и его равномерного распределения по всей длине теплообменной трубки. Устройство содержит вращающийся продольный элемент, соединенный с подшипниковым узлом. При этом вращающийся продольный элемент выполнен в виде спирально закрученной ленты с шириной, увеличивающейся по ее длине от подшипникового узла.
Description
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРУБКИ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА
Полезная модель относится к теплообменным устройствам и может быть использована в составе прямотрубных теплообменных аппаратов (ТА): конденсаторах турбин, подогревателях, испарителях и других технологических теплообменниках энергетической, нефтехимической, нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей, металлургической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.
Из уровня техники известны следующие решения.
Так из описания к патенту Китая Ns 205607231 (опубликован 28.09.2016) известна конструкция теплообменного устройства, содержащего спиральный элемент с возможностью вращения и подшипник.
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принято устройство для увеличения коэффициента теплопередачи, которое спиральный элемент, управляемый скоростью потока текучей среды, подшипники, уплотнительную крышку, опорный стержень и рабочую рукоятку (см. патент Китая Ns 205580290, опубликован 14.09.2016).
Недостатком известного решения и наиболее близкого аналога является недостаточные: улучшение теплообмена и предотвращение отложений; недостаточный рост производительности ТА, а также высокое гидравлическое сопротивление потоку воды, что обусловлено конструкцией спирального элемента.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение указанных недостатков, расширение арсенала технических средств, повышение значения коэффициента теплопередачи, снижение расхода воды, расширение эксплуатационных характеристик и функциональных возможностей устройства за счёт изготовления и установки составных элементов устройства.
Техническим результатом патентуемого решения является предотвращение образования отложений за счёт снижения гидравлического сопротивления на входном участке теплообменной трубки и его равномерного распределения по всей длине теплообменной трубки.
Технический результат достигается за счет использования устройства, которое содержит вращающийся продольный элемент, соединенный с подшипниковым узлом, при этом вращающийся продольный элемент выполнен
в виде спирально закрученной ленты с шириной, увеличивающейся по ее длине от подшипникового узла.
Вращение спирального элемента происходит за счет воздействия направленного потока жидкости в теплообменной трубке. Выполнение спирально закрученной ленты с изменяющейся шириной - увеличивающейся по ее длине от подшипникового узла (лента уже - у входного конца трубки и шире - у выходного) позволяет избежать излишнюю турбулизацию жидкости на входном участке теплообменной трубки и тем самым минимизировать рост гидравлического сопротивления, при этом эффективно препятствовать адгезии отложений.
В частном случае реализации, спирально закрученная лента выполнена с изменяющимся по длине шагом свивки, что приводит к дополнительному снижению роста гидравлического сопротивления, с улучшением функциональных свойств устройства.
На фиг. 1 - представлен общий вид устройства очистки трубки теплообменного аппарата (теплообменная трубка условно не показана).
На фиг. 2 - вид исходной ленты для изготовления вращающегося продольного элемента.
Согласно фигурам устройство для очистки трубки теплообменного аппарата содержит вращающийся продольный элемент в виде спирально закрученной ленты 1 и подшипниковый узел 2. Для обеспечения возможности вращения спирально закрученная лента 1 соединена с подшипниковым узлом 2, который размещен в корпусе адаптера 3. Адаптер 3 выполнен в виде металлического корпуса с расположенным внутри керамическим опорным подшипником 2. При этом с одной стороны корпус оборудован технологической заглушкой 4, а с другой - 3-мя элементами крепления 5, выполняемыми с учетом внутреннего диаметра теплообменной трубки и предназначенными для фиксации адаптера в теплообменной трубке.
Снижение производительности ТА (теплообменного аппарата) имеет место по причине возрастающего гидравлического сопротивления току воды в каждой теплообменной трубке ТА из-за излишней турбулизации потока посредством вращающейся спирали. Причем на входе в теплообменную трубку скорость воды у всех ТА всегда выше, чем на выходе. При этом равномерно закрученная по длине спираль, выполненная без учета этого фактора, создает
избыточную турбулизацию потока на входе (и как следствие - неоправданно возрастающее гидравлическое сопротивление) и недостаточную турбулизацию потока, начиная со средней части теплообменной трубки. Как результат - неэффективное препятствование образованию отложений и снижение коэффициента теплопередачи на «выходных» участках трубок теплообмена. Для улучшения теплообмена и предотвращения образования отложений на стенках трубок теплообменного аппарата спирально закрученная лента выполняется с изменяющейся шириной по длине спирали, т.е. имеет наименьшую ширину на входном участке трубки (место соединения спирально закрученной ленты с подшипниковым узлом), и наибольшую на выходном. При этом гидродинамический напор на стенку теплообменной трубки от вращающейся в потоке жидкости спирали выравнивается по всей длине трубки и эффективно препятствует адгезии отложений.
Также изготовление спирально закрученной ленты с изменяющимся по длине спирали шагом свивки - чем ближе расположение спирально закрученной ленты к адаптеру с подшипниковым узлом, тем шаг свивки больше, позволяет уменьшить сопротивление на входном участке.
Устройство работает следующим образом.
Устройство для очистки является частью ТА и устанавливается внутри теплообменной трубки, вдоль её осевого направления. Устройство создаёт препятствие току жидкости, при этом циркулирующая жидкость воздействует на спирально закрученную ленту 1 , что заставляет её непрерывно вращаться внутри трубки без какого-либо дополнительного источника питания, превращая упорядоченный поток воды в турбулентный. Кроме того, путём вращения спирально закрученной ленты 1 с шириной, увеличивающейся по ее длине от подшипникового узла 2, обеспечивается выравнивание гидродинамического напора на стенку теплообменной трубки по всей её длине и эффективно препятствует адгезии отложений, что не позволяет отложениям оседать на стенках труб. Ширина ленты выбирается в соответствии с типоразмером трубки, при этом вращающийся элемент изготавливается с гарантированным зазором 2-3 мм. на сторону в самой широкой части, т.е. на выходном конце трубки.
Опытным путем установлено, что реализуемая конструкция устройства для очистки по сравнению с конструкцией устройства, раскрытой в наиболее
близком аналоге, позволяет минимизировать рост гидравлического сопротивления ТА (снизить гидравлическое сопротивление на входном участке трубки теплообменного аппарата) на 10-15%, что позволит предотвратить образование отложений и тем самым повысить эффективность работы теплообменного аппарата. Также повышается значение коэффициента теплопередачи (К) на всей длине теплообменной трубки не менее чем на 15% при повышении КПД теплообменника в целом на такую же величину. Также из- за созданного препятствия току воды, уменьшается её расход на 5-10% через ТА в целом, тем самым сокращая размер платы за водопотребление, которая для энергопредприятий возрастает на 8% каждый год.
Таким образом, использование устройства в составе каждой теплообменной трубки ТА позволяет обеспечить высокую эффективность работы теплообменного аппарата за счёт улучшения теплообмена и препятствования образованию отложений, с высоким КПД в течение длительного периода времени.
Claims
1. Устройство для очистки трубки теплообменного аппарата характеризующееся тем, что содержит вращающийся продольный элемент, соединенный с подшипниковым узлом, при этом вращающийся продольный элемент выполнен в виде спирально закрученной ленты с шириной, увеличивающейся по ее длине от подшипникового узла.
2. Устройство для очистки трубки теплообменного аппарата по п.1 , характеризующееся тем, что спирально закрученная лента выполнена с изменяющимся по длине шагом свивки.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018109889 | 2018-03-21 | ||
| RU2018109889 | 2018-03-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019182472A1 true WO2019182472A1 (ru) | 2019-09-26 |
Family
ID=67986319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2018/000822 WO2019182472A1 (ru) | 2018-03-21 | 2018-12-14 | Устройство для очистки трубки теплообменного аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2019182472A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1158846A1 (ru) * | 1981-12-29 | 1985-05-30 | Научно-производственное объединение по крахмалопродуктам | Теплообменник |
| SU1177654A1 (ru) * | 1984-03-30 | 1985-09-07 | Организация П/Я В-8466 | Теплообменна труба |
| CN205580290U (zh) * | 2016-03-31 | 2016-09-14 | 山西中节能潞安电力节能服务有限公司 | 氢冷器在线清洗装置 |
| CN106705744A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-05-24 | 重庆大学 | 一种在线自激式自稳定管式换热器清垢及强化换热装置 |
-
2018
- 2018-12-14 WO PCT/RU2018/000822 patent/WO2019182472A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1158846A1 (ru) * | 1981-12-29 | 1985-05-30 | Научно-производственное объединение по крахмалопродуктам | Теплообменник |
| SU1177654A1 (ru) * | 1984-03-30 | 1985-09-07 | Организация П/Я В-8466 | Теплообменна труба |
| CN205580290U (zh) * | 2016-03-31 | 2016-09-14 | 山西中节能潞安电力节能服务有限公司 | 氢冷器在线清洗装置 |
| CN106705744A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-05-24 | 重庆大学 | 一种在线自激式自稳定管式换热器清垢及强化换热装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Diwan et al. | Heat transfer enhancement in absorber tube of parabolic trough concentrators using wire-coils inserts | |
| CN101968332A (zh) | Eht自清洁节能环保装置及其制造方法 | |
| RU181461U1 (ru) | Устройство для очистки трубки теплообменного аппарата | |
| CN105806110A (zh) | 一种高效的螺旋翅片换热装置 | |
| WO2019182472A1 (ru) | Устройство для очистки трубки теплообменного аппарата | |
| CN1207527C (zh) | 双扰流螺旋式强化换热及自动除垢装置 | |
| CN105651094A (zh) | 一种新型变截面相间螺旋扭曲换热管 | |
| CN205580290U (zh) | 氢冷器在线清洗装置 | |
| CN105526825A (zh) | 一种新型相间螺旋内肋扭曲换热管 | |
| RU2631963C1 (ru) | Самоочищающийся кожухотрубный теплообменник | |
| CN205664708U (zh) | 一种螺旋翅片换热装置 | |
| CN210321328U (zh) | 一种新型集成同轴套管换热器 | |
| RU2707347C1 (ru) | Устройство повышения устойчивости течения и эффективности работы парогенерирующего канала | |
| CN103225933A (zh) | 变齿形内螺纹强化管蒸发器 | |
| CN206378035U (zh) | 带内腔螺旋式扰流子的翅片式换热器 | |
| RU69942U1 (ru) | Завихритель | |
| CN202747904U (zh) | 热流体动力驱动的螺旋齿管在线自动清洗防垢装置 | |
| CN204987958U (zh) | 深度螺旋槽换热管换热器 | |
| CN111536685A (zh) | 一种增大输出功率的电加热装置 | |
| CN206695639U (zh) | 一种循环式热交换器 | |
| CN211120762U (zh) | 导流型卧式热交换器 | |
| Komaki et al. | Effect of the collector tube profile on Pitot pump performances | |
| CN218818872U (zh) | 一种热交换器的进出口水的消音结构 | |
| CN205138267U (zh) | 一种新型螺旋缠绕管换热器 | |
| CN208349905U (zh) | 一种具有防腐功能的翅片管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18910351 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18910351 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |