теплообменник

Формула изобретения

1. Теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, теплопередающий элемент и вытеснитель, расположенные коаксиально друг к другу, подводящие и отводящие патрубки для холодного и горячего теплоносителя, отличающийся тем, что подводящий патрубок горячего теплоносителя расположен тангенциально, а боковая поверхность теплопередающего элемента выполнена профилированной и образует с вытеснителем каналы переменного сечения в виде чередующихся конфузорных и диффузорных участков.

2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что нижняя стенка корпуса выполнена под углом к его оси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратам для утилизации теплоты сточных вод и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например текстильной и химической.

Известен теплообменник [1] состоящий из корпуса и полого теплопередающего элемента, выполненного в виде цилиндра, имеющего вертикальную ось вращения. Система подвода и отвода нагреваемой среды выполнена в виде двух неподвижных коаксиально расположенных труб. Корпус теплообменника на внутренней поверхности снабжен отражательными перегородками.

Недостатком данной конструкции является низкая интенсивность теплообменника со стороны холодного теплоносителя из-за низкой скорости движения пленки жидкости вдоль теплопередающей поверхности, что значительно снижает тепловой поток с горячего теплоносителя к холодному.

Другим недостатком является сложность конструкции, которая включает систему привода теплопередающего элемента, сложную систему уплотнений, что значительно увеличивает эксплуатационные расходы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является теплообменник [2] состоящий из корпуса, внутри которого коаксиально расположен теплопередающий элемент, имеющий форму цилиндра. Трубы для подвода и отвода нагреваемой среды расположены коаксиально, причем на первой установлен вытеснитель. На внутренней поверхности корпуса и вытеснителя жестко закреплены четыре вертикальные отражательные перегородки, расположенные на равном расстоянии друг от друга.

Недостатком этого теплообменника является сложность конструкции и ограниченная пропускная способность по сточной воде, так как она движется самотеком. Незначительные размеры теплопередающего элемента также уменьшают возможности аппарата по передаче теплоты.

Целью данного изобретения является упрощение конструкции, интенсификация процессов переноса и снижение энергетических затрат.

Указанная цель достигается тем, что теплообменник, содержит цилиндрический корпус, теплопередающий элемент и вытеснитель, расположенные коаксиально друг другу, входной и выходной патрубки для холодного и горячего теплоносителя. Подвод нагревающей среды осуществляется тангенциально, боковая поверхность теплопередающего элемента выполнена профилированной, образуя с вытеснителем каналы переменного сечения в виде чередующихся конфузорных и диффузорных участков.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен общий вид теплообменника в двух проекциях.

Теплообменник представляет собой цилиндрическую камеру 1, внутри которой коаксиально расположен теплопередающий элемент 2, имеющий профилированную поверхность. Трубы для подвода 3 и отвода 4 холодного теплоносителя расположены коаксиально. На трубе подвода холодной воды 3 установлен вытеснитель 5, заполненный теплоизолятором. К стенкам корпуса приварены патрубки подвода 6 и отвода 7 горячего теплоносителя.

Теплообменник работает следующим образом. Охлаждаемая среда подается в корпус 1 через патрубок 6 тангенциально для придания потоку вращательного движения. Протекая через корпус, она нагревает теплопередающий элемент 2 и выводится из теплообменника через патрубок 7. Нагревательная среда через трубу 3 подается в нижнюю часть полости теплопередающего элемента 2 и поступает в зазор, образованный поверхностями вытеснителя 5 и теплопередающего элемента, где нагревается и поступает в отводящую трубу 4. Для удаления из аппарата загрязнений дно корпуса выполнено под углом к оси аппарата.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет ряд существенных отличий от прототипа, которые заключается в том, что подвод горячего теплоносителя осуществляется тангенциально, т.е. по касательной к окружности корпуса теплообменника, что позволяет придать потоку вращательное движение. Это увеличивает относительную скорость движения стоков вокруг теплопередающего элемента и время из контактирования друг с другом, а также не позволяет загрязнениям отлагаться на теплопередающей поверхности. Кроме того, стенка теплопередающего элемента выполнена профилированной, что позволяет увеличить поверхность теплообмена (до 1,5 раз по сравнению с плоской) и интенсифицировать процессы переноса со стороны холодного теплоносителя (в 2 - 3 раза). Стенки теплопередающего элемента и вытеснителя создают канал переменного сечения в виде последовательно чередующихся конфузорных и диффузорных участков, чередование которых уменьшает толщину пограничного слоя и дополнительно турбулизует поток холодной воды. Дополнительный эффект достигается за счет выполнения дна аппарата под углом к его оси, что позволяет эффективно удалять из теплообменника загрязнения, имеющиеся в стоках.