CS222868B1 - Rúrkový výměník tepla so skrutkovicovým prúdením teplonosného média - Google Patents

Abstract

Vynález sa týká rúrkového výmeníka tepla a rieši problém intenzifikácie přestupu tepla, a zabránenia tvorby inkrustov pri přenose tepla medzi dvíomi médiami, ktoré musia byt navzájom oddělené pevnou stěnou. Podstata vynálezu je v tom, že vstup a výstup pre Inkrustujúce médium je voči komorám na oboch koncoch výmenníka usporiadaný tangenciálně a na zosilnenie efektu predrotácie je v oboch komorách, t. j. tak vo· vstupnej ako aj výstupnej komoře usporiadaný deflektor kuželovitého tvaru. Inkrustujúce teplonosné médium vstupuje tangenciálnym vstupom obdížnikového prierezu do rozvádzacej komory rúrkového výmenníka tepla, v ktorej sa rozdělí na jednotlivé rúrky a prúdi nimi po skrutkovicových dráhách s vysokými gradientami rýchlosti pri stene, kým druhé, neinkrustujúce médium·, napr. kondenzujúca para prúdi v medzikruhovom priestore výmenníka tepla.

Description

Vynález sa týká rúrkového výmeníka tepla, u ktorého na straně teplonosného média s nebezpečím tvorby usadenín, inkrustov, alebtí z dovodov nutnosti intenzifikácie přestupu teplla, sa příslušné teplonosné médium uvádza do intenzívnehlo rotačného pohybu.

Je známe, že v celiom radě prípadiov technické]: praxe je potřebné ohrievať, resp. chladit sline inkrustujúce média. Nie zriedkavé sú případy, keď sa súčasne požaduje aj intenzifikácia přenosu tepla..

Pre intenzifikáciu přestupu tepla sú známe spósoby a zariadenia so skrutkovicovým prúdením teplonosnéhio média, používajúcich na vyvinuťie tohoto prúdenia rožne vosltavby, alebo úpravy povrchu stien, napr. drážkováním v tvare skrutkovice. Takéto zariadenia sa osvedčujú v tých prípadoch, ak teplonosné médium nevytvára inkrusty. Obdobné exisitujú výmenníky tepla typu rúra v rúre s vtaženou skrutkovlcovou vestavbou. Sú známe prevedenia aj s rotujúoou vestavbou.

Nevýhodou týchto zariadení je velká tlaková ztrata rezultujúca z vloženej Vostavky roznych tvarov, pracné, alebio vůbec nemožné čistenie teplomosných plóch pri ich použití, napr. v prostředí vytvárajúcom na týchto plochách inkrusty a z hladiska ekonomického' ich vysoká cena.

Spósíob a, zariadenie k výměně tepla, připadne látky medzi plynnou, alebo parnou fázou a kvapalinou podía CSSR pat. číslo 118 428 so skrutkovicovým tokom kontaktujúcich fáz je vhodné pre případy, keď sla požaduje bezprostředný kontakt fáz o různej mernej hmotnosti, napr. pri absorpcii, rektifikácii a pod. Obdobné vlastnosti má zariadenie podfa CSSR — AO čista¹ 163 897 a č. 170 396, ako aj analogických USA — pat. číslo 4 009 751 a VB palt. číslo 1 461 920.

Pre případ ohřevu, alebo ochladzovania inkrustujúcich medií je známe zariadenie podfa ČSSR —^L ÁO č. 187 684, v ktorom sú teplonosné média oddělené pevnou stěnou. Médium, u ktorého hrozí nebezpečie tvorby inkrustu sa uvádza do intenzívneho skrutkovicového pohybu jeho tangenciálně organizovaným vstupom a výsťupom do a. z medzikruhového priestoru. Výmenníky tepla tohoto typu sa v praxi dobré osvědčili pre tepelné výkíony do radu 10⁵ kW obzvlášť u inkrustujúcich médií ako sú napr. liečivé minerálně vody, géotermálne vody, různé priemyselné roztoky solí, suspenzie a pod. Pri zvyšovaní tepelného výkonu výmenníka tepla tohoto typu sa naráža na problémy konštrukčného charakteru a to tým, že so zvyšováním poloměru zakřiveni® kanála medzikruhového prierezu sa znižuje koeficient přestupu tepla a zvyšuje sa nebezpečie tvorby inkrustov. Paralelné zapojenie výmeníkov menších výkooiov naráža na prlojekčnokoncepčné problémy.

Uvedené nevýhody odstraňuje ríešenie podfa vynálezu, ktoré sa zaoberá prohlémami intenzifikácie přestupu tepla a Zabránenia tvorby inkrustov při přenose tepla medzi dvomi médiami, ktoré musia byť navzájom oddělené pevnou stěnou. Výmenník tepla pozostáva z plášťa, z rúrok, zo vstupnej a výstupnej komory, zo vstupného' a výstupného hrdla pre ohrievacie, resp. chladiace médium a jeho podstatou je, že vstup a výstup pre inkrustujúce médium je voči komorám usporiadaný tangenciálně a v daných komorách je pre zosilnenie efektu prsdrotácie umiestnený deflektor kuželovitého tvaru.

Uvedením teplonosného média do rotačného pohybu sa dosahuje posunu maxima rýchlosti smerom ku stene rúrky. Tým vzniká v prisitenovej oblasti vysoký gradient rýchlosti, čo priaznivo ovpllvňuje nie len súčinitefa přestupu tepla ale aj potláča tvorbu usadenín, resp. inkrustov.

Zariadenie podfa predmetu vynálezu pracuje tak, že inkrustujúce teplonosné médium vstupuje tangenciálnym vstupom obdížnikovéhio prierezu do rozvádzacej komory rúrkového výmenníka tepla, v ktorej sa rozdělí na jednotlivé rúrky a prúdi nimi po skrutkovicových dráhách s vysokými gradientami rýchlosti pri stene, zatial' kým druhé, neinkrustujúce médium, napr. kondenzujúca para, prehriata para, voda, vysokoteplotně teplonosné médium prúdia v medzikruhovom priestore výmenníka tepla. Na zosilnenie efektu predrotácie tekutiny vstupujúcej v danej komoře do jednotlivých rúrok je vo vstupnej aj výstupnej kiomore umiestnený deflektor kuželovitého tvaru.

Riešením podfa predmetu vynálezu sa dosiahlo nie len podstatného zmenšenia rozmerov výmenníka tepla voči klasickému prevedemu, t. j. rúrkovému výmenníku bez skrutkovicového toku inkrustu júceho média, ale využitím póviodného principu sa dosiahla aj nová vlastnost a to potlačeníe intenzity tvorby inkrustov na výhrevnej ploché.

Na pripojenom výkrese, obr. 1 je čiastočne v řeze v náryse znázorněné zariadenie podfa vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje v bokoryse v čiastočnom řeze tangenciálny vstup do komory.

Obr. 3 znázorňuje v řeze A — A rozmiestnenle rúrok.

Výmenník tepla, ako je znázorněný na pripojenom výkrese, pozostáva z plášťa i, rúrok 2, vstupnej komory 3 a: výstupnej komory 4, usporiadaných na opačných koncoch výmenníka. Ďalej zo vstupu 5 a výstupu 6 pře inkrustujúce médium, ktoré sú voči komorám 3, 4 usporiadané tangenciálně. V daných komorách 3, 4 je pre zosilnenie efektu predrotácie umiestnený deflektor 9 kuželovitého tvaru a pre přívod a odvod ohrievacieho, resp. chladiaceho média je výmenník opatřený vstupným a výstupným hrdlom 7, 8.

Na ohřev líečivej minerálnej vody o prietoku 14 kg. s^_1 z počiatočnej teploty 24 °C na požadovaná výstupná teplotu 40 °C bol navrhnutý výmenník tepla podl'a predmetu vynálezu, kde ako vykurovacie médium sa použila sýta vodná para o tlaku 1 MPa. Priemer rúriek bol 53 mm, ich počet 7. Priemer plášťa výmenníka D = 200 mm, jeho dížka bola 1800 mm. Teplovýmenniá plocha A = 2|,15 m². Spotřeba páry M_p = 0,47 kg.

Claims (1)

1. jRúrkový výmenník tepla so skrutkovicovým prúdením teplonesného média, pozostávajúci z plášťa, z rúrok, zo vstupnej; a výstupnej komory, usporiadaných na protilehlých koncoch plášťa, zo vstupného a výstupného hrdla pre přívod a odvod ohrieVYNALEZU vacieho média vyznačujúci sa tým, že vstup (5) a výstup (6) pro inkrustujúce médium je voči komorám (3, 4) usporiadaný tangenciálně a v daných komorách je pre zosilnenie efektu predrotácie umiestnený deflektor (9) kuželovitého tvaru.

   1 list výkresov