CS273429B1

CS273429B1 - Spiral heat exchanger

Info

Publication number: CS273429B1
Application number: CS826588A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Ing Billian; Josef Opicka; Miroslav Hamr
Original assignee: Billian Vladimir; Josef Opicka; Miroslav Hamr
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1991-03-12
Also published as: CS826588A1

Abstract

The principle of the solution consists in the fact that the spiral heat duct (4), delimiting in the cover (11), dismountably fixed on support plate of the stand of the heat exchanger body, a heater conduit (5), is composed of a set of pairs of plates (41), arranged along the closed centre support pole (2) with overlap opposite each other perpendicularly to its collateral walls (20), interconnected by means of slanting wings (42), connected on outer edge with circumferential belt (43) sealed against the inner space of the cover (11). The heat duct (4) is linked to intermediate space (23) of the support pole (2), made by positioned central channel (3) connected to heater conduit (5).<IMAGE>

Description

Vynález se týká šroubovicového výměníku tepla, zejména pro ohřev kalu v čistírnách odpadních vod.The invention relates to a helical heat exchanger, in particular for sludge heating in sewage treatment plants.

Pro zajištění vyhnívacího procesu v čistírnách odpadních vod se udržuje teplota kalu kolem 36 C. K ohřevu kalu se používá teplá voda. Vlastní ohřívání kalu probíhá ve výměnících tepla typu voda - kal se spirálovými kanály, s možností čištění kalového prostoru. Přesto, že konstrukce spirálového výměníku vykazuje dobré tepelné a hydraulické poměry a klade malé nároky na prostor, je jejich výroba značně náročná, pracná a drahá. Spirální teplosměnnou plochu nelze předvyrobit, musí se postupně skládat z malých částí, eventuálně se svinuje na zvláštním zařízení. Nevýhodou je potřeha velkého rozměru těsnicího kotouče pod kruhovým víkem výměníku, které u větších výměníků musí být skládáno nejméně ze dvou dílů, Z pevnostních důvodů je rovné víko o velkém průměru opatřena na vnější straně výztuhami, což může vést k jeho zkřivení a může způsobit netěsnosti do venkovního prostoru. Další nevýhodou spirálových výměníků s vertikální nebo horizontální osou je jejich obtížné odvzdušnění a vypouštění ohsahu kalu a vody. Zvláště u provedení s vertikální osou není dobrý přístup ke kalovým kanálům, ze kterých se obtížně odstraňují zbytky kalu.In order to ensure the digestion process in the sewage treatment plants, the sludge temperature is maintained at about 36 C. Hot water is used to heat the sludge. The sludge heating itself takes place in water-sludge heat exchangers with spiral channels, with the option of cleaning the sludge space. Despite the fact that the design of the coil exchanger has good thermal and hydraulic conditions and low space requirements, their production is very demanding, laborious and expensive. The spiral heat transfer surface cannot be pre-fabricated, it must gradually consist of small parts, eventually rolled up on a special device. The disadvantage is the large dimension of the sealing disc under the round cover of the exchanger, which for larger exchangers must consist of at least two parts. For strength reasons, a flat large diameter cover is provided with reinforcements on the outside, which can lead to distortion and leakage. outdoor space. Another disadvantage of vertical or horizontal axis coil exchangers is their difficulty in venting and discharging sludge and water contents. Especially in the vertical axis version, there is no good access to sludge channels from which sludge residues are difficult to remove.

Uvedené nevýhody známého řešení odstraňuje v podstatě řešení podle vynálezu, kterým je šroubovicový výměník tepla, zejména pro ohřev kalu v čistírnách odpadních vod, sestávající z tělesa, tvořeného krytem upevněným na nosné desce podstavce, v jehož vnitřním prostoru je umístěný topný kanál a ohřívací kanál s teplosměnnou plochou odpovídající šroubovicové ploše, uspořádané kolem podélné osy výměníku, kde topný kanál je napojen na vstupní a výstupní topné hrdlo a ohřívací kanál je napojen na vstupní a výstupní ohřívací hrdlo, a jeho podstata spočívá v tom, že v podélné ose krytu je upevněný uzavřený nosný sloupek, vyvedený nosnou deskou mimo vnitřní prostor krytu, se souose umístěným centrálním kanálem, vyvedeným horním víkem z nosného sloupku, vytvářející v něm meziprostor a topný kanál je tvořen dvojicemi desek upevněnými po délce uzavřeného nosného sloupku s přesahem proti sobě a kolmo k protilehlým rovnoběžným stěnám nosného sloupku, navzájem propojenými šikmými křidélky, upevněnými na nosném sloupku a při vnějším okraji jsou dvojice desek a dvojice šikmých křidélek spojeny obvodovým pásem utěsněným vůči vnitřnímu povrchu krytu, přičemž je tento topný kanál napojen na meziprostor nosného sloupku vstupním otvorem ve stěně nosného sloupku v místě nejvýše upevněné dvojice desek, na který je ve spodní části nosného sloupku napojeno vstupní topné hrdlo a výstupním otvorem ve spodní desce nejníže upevněné dvojice desek na nosném sloupku s výstupním topným hrdlem, zatímco ohřívací kanál je vymezen ve vnitřním prostoru krytu jednotlivými závity topného kanálu a v horní části vnitřního prostoru krytu je napojen na centrální kanál, který je ve spodní části nosného sloupku napojen na výstupní ohřívací hrdlo, přičemž vstupní ohřívací hrdlo je napojeno na ohřívací kanál pomocí průchozího otvoru v nosné desce tělesa, ke které je připevněno.The above-mentioned disadvantages of the known solution are substantially eliminated by the solution according to the invention, which is a helical heat exchanger, in particular for sludge heating in wastewater treatment plants, consisting of a body formed by a cover mounted on a base plate. a heat exchange surface corresponding to a helical surface disposed about the longitudinal axis of the exchanger, wherein the heating channel is connected to the inlet and outlet heating spigot and the heating channel is connected to the inlet and outlet heating spigot, the support column, led out by the support plate outside the inside space of the cover, with a central channel coaxially positioned, led out by the upper lid from the support column, forming an interspace therein, and the heating channel consists of pairs of plates fixed over the length of the closed support column with perpendicularly and perpendicularly to the opposite parallel walls of the support pillar interconnected by oblique wings fixed to the support pillar, and at the outer edge, a pair of plates and a pair of oblique ailerons are connected by a peripheral strip sealed to the inner surface of the cover; an inlet opening in the wall of the support pillar at the location of the highest mounted pair of plates to which the inlet heater is connected at the bottom of the support pillar and an outlet opening in the bottom plate of the lowest mounted pair of plates on the support pillar with outlet heater; in the upper part of the inner space of the cover is connected to the central channel, which in the lower part of the support pillar is connected to the outlet heater socket, while the inlet heater socket is connected to the heater VACI channel via the passage hole in the support plate member to which it is attached.

Další podstatou vynálezu je, že mezi obvodovým pásem dvojic desek a dvojic křidélek a vnitřním povrchem krytu je uložena pružná těsnicí šňůra.It is a further object of the invention that a flexible sealing cord is disposed between the circumferential belt of the pairs of plates and aileron pairs and the inner surface of the housing.

Konečně je podstatou vynálezu, že kryt opatřený přírubou je na nosné desce podstavce upevněn rozebíratelně.Finally, it is an object of the invention that the flange-mounted housing is detachably fastened to the base plate of the base.

Vyšší účinek navrhovaného řešení spočívá v dosažení menší pracnosti, a tím i nižších výrobních nákladů při využití běžně vyrobítelných dílců. Použitím pružné těsnicí šňůry se podstatně zjednodušuje a zlevňuje utěsnění kalových kanálů mezi sebou. Nahrazení rovného víka výměníku krytem, zvyšuje jeho pevnost a zaručuje těsnost do venkovního prostoru. Vlastní uspořádání šroubovicového výměníku umožňuje dokonalé odvzdušnění, popřípadě zavzdušnění a následné vypuštění kalu a vody z vnitřního prostoru. Dspořádání šroubovicového výměníku dále usnadňuje dobrý přístup ke kalovým kanálům a jejich řádné vyčištění.The higher effect of the proposed solution is to achieve less labor and hence lower production costs using commonly manufactured parts. By using a flexible sealing cord, the sealing of the sludge ducts between them is considerably simplified and cheaper. Replacing the flat exchanger cover with a cover increases its strength and guarantees tightness to the outside. The actual arrangement of the helical exchanger enables perfect deaeration, eventually aeration and consequent release of sludge and water from the interior. The arrangement of the coil exchanger further facilitates good access to the sludge channels and their proper cleaning.

Příklad konkrétního provedení vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 je boční řez šroubovicovým výměníkem, na obr. 2 je čelní řez šroubovíCS 273 429 Bl covým výměníkem, na obr. 2 je čelní fez šroubovlcovým výměníkem, na obr. 3 je čelní pohled na šroubovicový výměník z obr. 2, na obr. 4 je částečný podélný řez šroubovicovým výměníkem z obr. 1, představující vytvoření topných a ohřívacích kanálů a na obr. 5 je znázorněno prostorové uspořádání funkčních částí šroubovicového výměníku tepla z obr. 1.An example of a specific embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a side section of a helical exchanger; Fig. 2 is a front section of a helical exchanger; CS 273 429 B1; 4 is a partial longitudinal section through the helical heat exchanger of FIG. 1, showing the heating and heating channels, and FIG. 5 shows the spatial arrangement of the functional parts of the helical heat exchanger of FIG. 1; FIG. .

Šroubovicový výměník sestává z tělesa 2s tvořeného krytem 11 s přírubou 112, rozebíratelně upevněným, například šroubovými spoji 110, k nosné desce 12, uložené na podstavci 13 se základovou deskou 131. Ve vnitřním prostoru -krytu 11 je umístěný centrální nosný sloupek 2 se soustředně umístěným centrálním kanálem £, topný kanál £ a ohřívací kanál £. Nosný sloupek 2 s centrálním kanálem 2 3^e vyveden nosnou deskou 12 tělesa 2 do vnějšího prostoru výměníku. Nosný sloupek 2 je uzavřen spodní čelní plochou 21 a horním vlkem 22, kterým prochází centrální kanál £, napojený v horní části vnitřního prostoru krytu 11 na ohřívací kanál £The helical exchanger consists of a body 2s formed by a cover 11 with a flange 112, detachably fastened, for example by screw connections 110, to a support plate 12 mounted on a base 13 with a base plate 131. In the interior of the housing 11 a central channel 8, a heating channel 6 and a heating channel 6. The support post 2 having a central channel ³ and two supporting plate 12 taken out of the body 2 to the outside of the exchanger. The support pillar 2 is closed by a lower face 21 and an upper wolf 22 through which the central channel 8 is connected, connected in the upper part of the interior of the housing 11 to the heating channel 8.

V nosném sloupku 2 je tak vytvořen meziprostor 23, který je napojený na topný kanál £. Topný kanál 4 je vytvořen dvojicemi desek 41, které jsou ve vnitřním prostoru krytu 11 upevněny po délce nosného sloupku 2 s přesazením ti proti sobě a kolmo k protilehlým rovnoběžným stěnám 20 nosného sloupku 2. Dvojice desek 41, upevněných proti sobě na rovnoběžných protilehlých stěnách 20 nosného sloupku 2 s přesazením H jsou navzájem propojeny šikmými kři- . délky 42, upevněnými na nosném sloupku 2· Dvojice desek 41 a dvojice šikmých křidélek 42 jsou při vnějším okraji spojeny obvodovým pásem 43. Tím je ohraničený topný kanál £ a vytvořena souvislá teplosměnné plocha 40 ve tvaru šroubovicové plochy, centrálně uspořádaná kolem podélné osy 201 nosného sloupku 2, jejíž stoupání je rovno dvojnásobku přesazení H protileh- , lých dvojic desek 41. Takto vytvořený topný kanál £ je napojen na meziprostor 23 nosného sloupku 2 stupním otvorem 24, vytvořeným ve stěně 20 nosného sloupku 2 v místě nejvýše upevněné dvojice desek 41, na který je ve spodní části nosného sloupku 2 napojeno vstupní topné hrdlo 44 a výstupním otvorem 411, vytvořeným ve spodní desce 410 nejníže upevněné dvojice desek 41 na nosném sloupkuj» topného kanálu £, na výstupní topné hrdlo 45. Mezi obvodovým pásem 43 topného kanálu 4 a vnitřním povrchem 111 krytu 11 je vložena pružná těsnicí šňůra £. Topným kanálem £ je ve vnitřním prostoru krytu 11 výměníku vymezen ohřívací kanál £, ohraničený vnitřním povrchem 111 krytu 11 a prostorem mezi jednotlivými závity topného kanáluAn intermediate space 23 is thus formed in the support column 2, which is connected to the heating channel 6. The heating channel 4 is formed by pairs of plates 41, which in the interior of the housing 11 are fixed along the length of the support column 2 with offset offset from one another and perpendicular to the opposite parallel walls 20 of the support column 2. The support column 2 with offset H are interconnected by inclined crosses. A pair of plates 41 and a pair of inclined fins 42 are connected at the outer edge by a peripheral strip 43. This delimits the heating channel 8 and forms a continuous heat exchange surface 40 in the form of a helical surface centrally arranged around the longitudinal axis 201 of the carrier. The heating channel 4 thus formed is connected to the intermediate space 23 of the support column 2 by a step opening 24 formed in the wall 20 of the support column 2 at the location of the highest fixed pair of plates 41, to which an inlet heater 44 is connected at the bottom of the support column 2 and an outlet opening 411 formed in the bottom plate 410 of the lowest-fixed pair of plates 41 on the heater support column 8 to an outlet heater 45. Between the peripheral strip 43 and an inner sealing surface 111 of the housing 11 is inserted cord £. In the interior of the heat exchanger housing 11, a heating duct 8 is delimited by the heating duct 8, bounded by the inner surface 111 of the housing 11 and the space between the individual threads of the heating duct.

4. Na ohřívací kanál 5 je v horní částí vnitřního prostoru krytu 11 napojen centrální kanál 2» vyvedený z nosného sloupku 2 horním víkem 22. který je ve spodní části nosného sloupku 2 vyveden stěnou nosného sloupku 2 do vnějšího prostoru výměníku, kde je napojen na výstupní ohřívací hrdlo 51. Vstupní ohřívací hrdlo 52 výměníku je napojené na ohřívací kanál £ pomocí průchozího otvoru 53 v nosné desce 12 tělesa 2 výměníku, ke kterému je vstupní ohřívací hrdlo 52 připevněno. Vstupní ohřívací hrdlo 52 a výstupní ohřívací hrdlo 51 jsou opatřena vypouštěcími 'nástavci 54. K horní části krytu 11 tělesa 2 výměníku je připojena vnější trubka 55 se zabudovanou armaturou 56. Z meziprostoru 23 nosného sloupku je vyvedena vnitřní trubka 25 se zabudovanou druhou armaturou 26.4. The central duct 2 is connected to the heating channel 5 in the upper part of the inner space of the cover 11, which is led out of the support column 2 through the upper lid 22. which is led out through the wall of the support column 2 into the outer space of the exchanger. The inlet heater inlet 52 of the exchanger is connected to the heater duct 52 via a through hole 53 in the support plate 12 of the exchanger body 2 to which the inlet heater inlet 52 is attached. The inlet heater socket 52 and the outlet heater socket 51 are provided with discharge nozzles 54. An outer tube 55 with a built-in fitting 56 is connected to the upper part of the housing 11 of the exchanger body 2.

Chladný kal vstupuje do vnitřního prostoru krytu 11 šroubovicového výměníku vstupním ohřívacím hrdlem 52 a průchozím otvorem 53 v nosné desce 12 tělesa 2 výměníku, na začátek ohřívacího kanálu £, tvořeného nejníže upevněnou dvojicí desek 41 na nosném sloupku 2. Ohřívacím kanálem 2 postupuje podél celé teplosměnné plochy 40 vzhůru do horní části vnitřního prostoru krytu 22» přičemž se postupně ohřívá. Ohřátý kal pod horním vnitřním povrchem 111 krytu 11 vstupuje do centrálního kanálu £ uvnitř nosného sloupku 2 a z něho ve spodní části do Výstupního ohřívacího hrdla 51, kterým vystupuje ohřátý ven z výměníku. Teplá voda vstupuje vstupním topným hrdlem 44 do meziprostoru 23 nosného sloupku 2, ze kterého přechází vstupním otvorem 24 v horní části nosného sloupku 2 do topného kanálu £. Teplá voda sestupuje topným kanálem £ za současného obtékání nosného sloupku 2 do spodní části, přičemž odevzdává teplo· celé teplosměnné ploše £0, čímž se postupně ochlazuje. Ochlazená voda vystupuje z topného kanálu £ výstupním otvorem 411 ve spodní cesce 410 nejníže upevněné dvojice desek 41 na nosném sloupku 2 do výstupního topného hrcla 45 Průtok kalu a vody '5 jřThe cold sludge enters the interior of the helix exchanger housing 11 through the inlet heater neck 52 and through hole 53 in the support plate 12 of the exchanger body 2, at the beginning of the heating channel 8 formed by the lowest plate pair 41 on the support column 2. upwardly into the upper portion of the interior of the housing 22 while gradually heating. The heated sludge beneath the upper inner surface 111 of the housing 11 enters the central duct 6 within the support column 2 and therefrom at the bottom to the outlet heater socket 51 through which it exits heated out of the exchanger. The hot water enters through the inlet heater 44 into the interspace 23 of the support column 2, from which it passes through the inlet opening 24 at the top of the support column 2 to the heating channel 6. The hot water descends through the heating duct 6 while the support pillar 2 flows around the lower part, transferring heat to the entire heat exchange surface 60, thereby gradually cooling. The cooled water exits from the heating channel 4 through the outlet 411 in the lower path 410 of the lowest-fixed pair of plates 41 on the support column 2 to the outlet heater 45 Sludge and water flow 5

CS 273 429 Bl probíhá ve výměníku v protiproudu. Odvzdušnění kalového ohřívacího kanálu £ se provádí otevřením horní armaturou 56 ve vnější trubce 55. Pří odvzdušnění vodního topného kanálu £ se otevře druhá armatura 26, zabudovaná ve vnitřní trubce 25. Vypouštění kalu z vnitřního prostoru krytu tělesa £ výměníku je umožněno otevřením vypouštěcích nástavců 54 na vstupním a výstupním ohřívacím hrdle 52, 51 při současném otevření armatury 56 zabudované ve vnější trubce 55 šroubovicového výměníku. Kontrola teplosměnné plochy 40 se provádí po odstranění krytu 11 tělesa £ uvolněním šroubových spojů 110.CS 273 429 B1 is countercurrent in the exchanger. Venting of the sludge heating duct 6 is effected by opening the upper fitting 56 in the outer pipe 55. When venting the water heating duct 6, the second fitting 26 installed in the inner pipe 25 is opened. the inlet and outlet heater ports 52, 51 while opening the fitting 56 embedded in the outer tube 55 of the helical exchanger. The heat exchange surface 40 is checked after the housing cover 11 has been removed by loosening the screw connections 110.

Claims

A helical heat exchanger, in particular for sludge heating in sewage treatment plants, consisting of a body constituted by a cover mounted on a support plate of a pedestal, in the interior of which a heating channel and a heating channel with a heat exchange surface corresponding to a helical surface The heating channel is connected to the inlet and outlet heating necks, characterized in that in the longitudinal axis (201) of the cover (11) there is fixed a closed supporting column (2), led out by the support plate (12) outside the inner space of the cover (11). ), with the central duct (3) coaxially positioned, led out by the upper cover (22) of the support column (2) forming an interspace (23) therein, and the heating channel (4) is formed by pairs of plates (41) (2) with an overlap (H) opposite to each other and perpendicular to the opposing parallel walls (20) of the support column (2) interconnected obliquely The wings (42) mounted on the support pillar (2) and at the outer edge of the plate pair (41) and the pair of oblique ailerons (42) are connected by a circumferential belt (43) sealed against the inner surface (11.1) of the cover (11). the heating channel (4) being connected to the intermediate space (23) of the support column (2) at the location of the highest fixed pair of plates (41) to which the inlet heater (44) is connected at the bottom of the support column (2) and an outlet opening (411 > in the lower plate (410) of the lowest fixed pair of plates (41) on the support column (2) with the outlet heater (45), while the heating channel (5) is defined in the interior of the housing (11) by threads of the heating channel (4) and in the upper part of the inner space of the cover (11) is connected to the central channel (3), which is connected at the bottom of the support pillar (2) to the outlet heater (51); ) is connected to the heating channel (5) by means of a through hole (53) in the support plate (12) of the body (1) to which it is attached.

A helical heat exchanger according to claim 1, characterized in that a flexible sealing cord (6) is arranged between the circumferential strip (43) of the pairs of plates (41) and the pairs of ailerons (42) and the inner surface (111) of the cover (11).

Helical heat exchanger according to Claims 1 and 2, characterized in that the cover (11) provided with the flange (112) is detachably fastened to the support plate (12) of the base (13).