Теплообмінний апарат

Реферат: UA 75172 U UA 75172 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до теплообмінної апаратури, зокрема до апаратів для нагрівання текучого середовища (рідини, газу, пари або їх суміші). Теплообмінні апарати з теплообмінними трубами, від яких відбувається нагрівання текучого середовища, є одними з найбільш розповсюджених у хімічній, харчовій, теплоенергетичній та інших галузях промисловості. Так, відомий теплообмінний апарат, що містить корпус, щонайменше одну трубну решітку із закріпленими в ній теплообмінними трубами, а також штуцери для підведення теплоносіїв у теплообмінні труби і в міжтрубний простір і відведення теплоносіїв з теплообмінних труб і міжтрубного простору [Теплові процеси та апарати хімічних і нафтопереробних виробництв. Розділ II. Теплові апарати та установки / Ю.Ю. Лукач, І.О. Мікульонок, В.Л. Ракицький, Г.Л. Рябцев. - К.: НМЦВО, 2004. - С 32, рис. 1.19]. Основний недолік цього апарата - потреба в другому теплоносієві, а також значний термічний опір теплопередачі між двома теплоносіями з боку теплообмінних труб. Найближчим до пропонованого технічного рішення є теплообмінний апарат, виконаний з немагнітного матеріалу корпус, змонтовану ззовні корпуса котушку індуктивності, а також щонайменше одну трубну решітку із закріпленими в ній теплообмінними трубами і штуцери для підведення в них і відведення з них теплоносія, при цьому теплообмінні труби виконано з магнітного матеріалу з точкою Кюрі, що відповідає температурі перебігу процесу теплообміну [патент України № 68042 U, МПК F24H1/00, заявл. 09.09.2011, опубл. 12.03.2012]. Перевага цього апарата порівняно з аналогом, що розглянуто, - відсутність другого теплоносія і точне підтримання температурного режиму з боку теплообмінних труб, а недолік наявність лише однієї "робочої" поверхні теплообмінних труб, а саме їх внутрішньої поверхні. У той же час, зовнішня поверхня теплообмінних труб залишається не задіяною в процесі теплообміну і, крім того, у стінках труб через значний градієнт температури виникають значні термічні напруження. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення теплообмінного апарата, в якому його нове конструктивне виконання забезпечує підвищення продуктивності по теплоносієві, а також зменшення термічних напружень у стінках теплообмінних труб, що підвищує надійність апарата в цілому. Поставлена задача вирішується тим, що в теплообмінному апараті, що містить виконаний з немагнітного матеріалу корпус, змонтовану ззовні корпуса котушку індуктивності, а також щонайменше одну трубну решітку із закріпленими в ній теплообмінними трубами і штуцери для підведення в них і відведення з них теплоносія, при цьому теплообмінні труби виконано з магнітного матеріалу з точкою Кюрі, що відповідає температурі перебігу процесу теплообміну, згідно з пропонованою корисною моделлю, новим є те, що корпус споряджено штуцерами для руху теплоносія в міжтрубному просторі. Виконання теплообмінного апарата із зазначеними відмітними ознаками забезпечує рівномірний і стабільний за величиною і в часі нагрів теплообмінних труб по всій їх поверхні (температура труб при цьому відповідає точці Кюрі матеріалу, з якого їх виготовлено). Так, після підключення котушки індуктивності до джерела електричного струму феромагнітні теплообмінні труби внаслідок індукції нагріваються. При досягненні ними температури, що відповідає точці Кюрі матеріалу труб, зазначені труби втрачають магнітні властивості, внаслідок чого вони перестають нагріватися. За подальшого поступового охолодження вони знову набувають магнітних властивостей і знову починають нагріватися. Таким чином підтримується постійна температура труб, а отже і оброблюваного в апараті теплоносія. Спорядження корпуса штуцерами для руху теплоносія в міжтрубному просторі забезпечує контакт теплоносія не лише із внутрішньою, а й із зовнішньою поверхнею теплообмінних труб, що збільшує продуктивність апарата по теплоносієві. При цьому внаслідок близьких умов теплообміну на обох поверхнях теплообмінних труб також зменшуються термічні напруження у стінках теплообмінних труб, що підвищує надійність апарата. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено поздовжній розтин теплообмінного апарата. Теплообмінний апарат містить виконаний з немагнітного матеріалу корпус 1, змонтовану ззовні корпуса 1 котушку індуктивності 2, дві трубні решітки 3 і 4 із закріпленими в ній теплообмінними трубами 5, а також штуцер 6 для підведення в теплообмінні труби 5 теплоносія й штуцер 7 для відведення з теплообмінних труб 5 теплоносія, при цьому теплообмінні труби 5 виконано з магнітного матеріалу з точкою Кюрі, що відповідає температурі перебігу процесу теплообміну. Корпус 1 також споряджено штуцерами 8 і 9 для руху теплоносія в міжтрубному просторі 10. Котушку індуктивності 2 вздовж корпуса 1 може бути виконано з окремих секцій 11 (Фіг.). 1 UA 75172 U 5 10 15 Апарат при цьому може бути споряджено не двома, а однією трубною решіткою, наприклад, у разі виконання апарата з U-подібними теплообмінними трубами (не показано). Теплообмінний апарат працює в такий спосіб. Під час роботи апарата теплоносій, що потребує нагрівання, надходить у штуцери 6 і 8, розподіляється як по теплообмінних трубах 5, так і ззовні них у міжтрубному просторі 10, після чого крізь штуцери 7 і 9 видаляється з апарата (див. Фіг.). Після підключення котушки індуктивності 2 до джерела електричного струму (не показано) теплообмінні труби 5 унаслідок індукції нагріваються. При досягненні ними температури, що відповідає точці Кюрі матеріалу труб 5, зазначені труби втрачають магнітні властивості, внаслідок чого вони перестають нагріватися. За подальшого поступового охолодження вони знову набувають магнітних властивостей і знову починають нагріватися, що забезпечує стабільні умови нагрівання теплоносія, що рухається як всередині, так і зовні теплообмінних труб 5. Виконання котушки індуктивності 2 у вигляді окремих секцій 11 у разі зміни витрати оброблюваного теплоносія забезпечує можливість ефективного нагрівання теплоносія підключенням або відключенням зазначених секцій 11. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Теплообмінний апарат, що містить виконаний з немагнітного матеріалу корпус, змонтовану ззовні корпуса котушку індуктивності, а також щонайменше одну трубну решітку із закріпленими в ній теплообмінними трубами і штуцери для підведення в них і відведення з них теплоносія, при цьому теплообмінні труби виконано з магнітного матеріалу з точкою Кюрі, що відповідає температурі перебігу процесу теплообміну, який відрізняється тим, що корпус споряджено штуцерами для руху теплоносія в міжтрубному просторі. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2