теплообменник

Формула изобретения

1. ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус, патрубки для ввода и вывода рабочих сред в соответствующие полости и гофрированную перегородку между полостями, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цилиндрической обечайки с наружным винтовым пазом и выемками в нем для уплотнительных прокладок, гофрированная перегородка имеет винтовую форму, смежные боковые стенки гофров на ее торцах герметично соединены между собой и она снабжена полками, соответствующими выемками паза, при этом последний закрыт винтовой крышкой с прокладками, прижатой к обечайке стяжными хомутами, а гофрированная перегородка установлена в винтовом пазу с образованием в нем упомянутых полостей.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что на поверхности гофрированной перегородки выполнены рифли.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности для обеспечения тепловых режимов при переработке, хранении, транспортировке молока и может быть использовано в пищевой промышленности для других продуктов.

Наибольшее распространение в молочной промышленности получили пластинчатые теплообменники [1] Унифицированным элементом служит пластина. Недостатком такого элемента является необходимость выполнять его для обеспечения жесткости с различной формой рифлей. Наличие рифлей приводит к некоторому увеличению теплообменной поверхности (в 1,3 раза), некоторой интенсификации теплообмена, но сопровождается опережающим ростом гидравлического сопротивления, т. е. коэффициент эффективности (отношение приращения теплоотдачи к приросту гидравлического сопротивления) получается меньше единицы [2] Наличие сложного профиля резиновых уплотнений между каждой пластиной является слабым местом, поскольку трудно выдержать идентичность размеров щелевых каналов при стягивании пакетов, нет уверенности в обеспечении герметичности между полостями пастеризованного и сырого молока, в случае интенсивного пригарообразования для механической очистки требуется его полная разработка.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству является теплообменник по [3] Известное устройство состоит из корпуса с патрубками входа и выхода, торцевых фланцев и гофрированной перегородки, герметично присоединенной к боковым стенкам корпуса и торцевым фланцам. Последняя разделяет камеру корпуса на две полости и служит теплопередающей поверхностью, площадь которой развита за счет гофр. Каждую гофру можно рассматривать как своеобразную ламель. Последняя особенность развитие поверхности за счет гофр основная идея данного устройства.

Применительно к работе с молоком устройство обладает следующими недостатками: из-за неразборности отсутствует возможность механической очистки теплоотдающей поверхности, трудно обеспечить санитарно-гигиеническую отмывку поверхности из-за образования застойных зон в результате поворотов потока молока в районе входного и выходного патрубков. Поскольку в пастеризаторах-охладителях основную долю (до 70%) теплопередающей поверхности составляет рекуперационный участок, требуется соединять в группы несколько десятков теплообменников-секций, что сопряжено с соответствующим количеством перемыкающих патрубков и увеличением гидравлического сопротивления трактов. Указанные недостатки обусловлены самой конструкцией прототипа.

Для устранения упомянутых недостатков в устройстве, состоящем из корпуса с патрубками входа и выхода, торцевых фланцев и гофрированной перегородки, герметично присоединенной к боковым стенкам корпуса и торцевым фланцам, предлагается придать новую форму известным элементам, а именно: корпус выполнен в виде цилиндрической обечайки с наружным винтовым пазом и выемками в нем для уплотнительных прокладок, гофрированная перегородка имеет винтовую форму, смежные боковые стороны гофров на ее торцах герметично соединены между собой и она снабжена полками, соответствующими выемкам паза, при этом последний паз закрыт винтовой крышкой с прокладками, прижатой к обечайке стяжными хомутами, а гофрированная перегородка установлена в винтовом пазу с образованием в нем упомянутых полостей.

Таким образом получены две герметические полости одна между крышкой и гофрированной перегородкой, вторая между пазом корпуса и гофрированной перегородкой.

Техническим результатом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом становится следующее:

обеспечена возможность его разработки для механической очистки;

исключены застойные зоны и тем самым обеспечена возможность качественной санитарно-гигиенической отмывки поверхностей;

за счет спиралевидной формы гофрированной перегородки (теплообменная поверхность) может иметь сравнительно большую длину, что исключает введение переходных патрубков при многосекционных конструкциях, обеспечивая тем самым компактность сборки и устранение дополнительных гидравлических потерь.

Поверхность ламели можно снабдить интенсификаторами с коэффициентом эффективности больше единицы, и тем самым заметно уменьшить площадь теплопередающей поверхности.

На фиг.1 изображен теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 вид гофрированной перегородки сверху; на фиг.3 вид гофрированной перегородки с торца; на фиг.4 конструкция узла уплотнения.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с пазом 2, идущим по спирали. На краях паза имеются выемки под прокладки 3. В паз помещается гофрированная перегородка 4, которая закрывается сверху крышкой 5. Прижим крышки к корпусу и герметизация полостей осуществляется стяжными хомутами 6, прокладками 7 (может быть одна П-образная в поперечном сечении прокладка, облегающая полку с обеих сторон). На концах паза предусмотрены входной 8 и выходной 9 патрубки, а на концах крышки соответственно патрубки 10 и 11.

На фиг. 2, 3 показана конструкция гофрированной перегородки, на которой сформированы гофры (ламели) 12, полки 13, на торцах боковые стороны гофр соединены герметично, например, сварным швом 14.

Устройство работает следующим образом. Через патрубок 8 поступает холодное сырое молоко, которое двигаясь в полости между пазом и гофрированной перегородкой подогревается до необходимой температуры и выходит через патрубок 9. Горячее пастеризованное молоко после соответствующей выдержки направляется в патрубок 10 и, двигаясь противотоком в полости между крышкой и гофрированной перегородкой, через поверхность последней отдает тепло сырому молоку и охлажденным выходит на разлив через патрубок 11. Такой порядок работы имеет место в рекуперационной части теплообменника, который составляет большую часть теплообменной поверхности пастеризатора-охладителя. В собственно пастеризованной части нагревателем служит горячая вода, которую подают в патрубок 10.

При необходимости механической очистки теплопередающей поверхности снимают стягивающие хомуты 6, после чего легко снимается крышка и из паза извлекается гофрированная перегородка.

Возможность реализации предлагаемого устройства подтверждена изготовлением и испытаниями лабораторного образца.

Из качественных рассуждений достаточно очевидно, что можно ожидать существенного снижения производственных затрат при изготовлении теплообменных аппаратов за счет избавления от большого количества перемыкающих патрубков в альтернативных многосекционных аппаратах, сократить потери сырья за счет быстрого восстановления работоспособности теплообменника при интенсивном пригарообразовании, снизить вредные стоки за счет уменьшения расходования моющих средств.