Контактний теплоутилізатор

Реферат: Контактний теплоутилізатор містить корпус з патрубками для підведення та відведення продуктів згоряння, патрубки для підведення та відведення рідини, барботажні тарілки з переливними пристроями. Переливні пристрої виконані у вигляді конфузорів, що виступають над барботажними тарілками на висоту "Н". UA 122101 U (54) КОНТАКТНИЙ ТЕПЛОУТИЛІЗАТОР UA 122101 U UA 122101 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель, яка заявляється, стосується теплообмінної апаратури, зокрема теплообмінних апаратів контактного типу, і може бути використана в теплотехнічних установках і системах утилізації вторинних енергоресурсів для охолодження продуктів згорання та нагрівання рідини. Відомий контактний теплоутилізатор [див. книгу В.Г. Григоров, В.К. Нейман, С.Д. Чураков и др. Утилизация низкопотенциальных тепловых вторичных энергоресурсов на химических предприятиях. - М.: Химия, 1987. - С. 116-119, рис. 4.18] містить циліндричний вертикальний корпус з насадкою, патрубки для підведення та відведення продуктів згоряння, патрубки для підведення та відведення рідини. Недоліком таких теплоутилізаторів є невеликий коефіцієнт теплообміну між газами та водою, нестабільність режимів роботи при зміні витрат теплоносіїв та великий аеродинамічний опір насадки. Найбільш близький за технічною суттю є апарат для контактного нагрівання рідини [див. патент UA № 38852, "Апарат для контактного нагрівання рідини" МПК B01D 1/00, опубл. 15.05.2001], що містить корпус, барботажні тарілки, які оснащені переливними пристроями, патрубки для подачі вхідної рідини, виводу нагрітої рідини і відводу парогазової суміші, занурений пальник. Рідина, яка підлягає нагріванню, через патрубок подачі вхідної рідини потрапляє в корпус водонагрівача і стікає вниз через барботажні тарілки і систему переливних пристроїв та накопичується в нижній частині корпусу. У занурений пальник надходить паливоповітряна суміш. Димові гази, які утворюються при згоранні, барботують через потік рідини на тарілках який стікає через переливні пристрої і рідину, яка знаходиться у нижній частині корпусу. Шляхом тепломасообміну температура продуктів згорання знижується, а температура вхідної рідини, яка стікає з барботажних тарілок підвищується. Недоліком найближчого аналога є те, що при зміні швидкості рідини та продуктів згорання на барботажних тарілках відбувається порушення гідродинамічного режиму роботи, що призведе до нестабільності роботи апарату та зниження його ККД. При малих швидкостях продуктів згорання порушується режим емульгування і відбудеться перехід від струмчатого режиму роботи насадки до ламінарного, що знижує ефективність насадки. При великих швидкостях продуктів згорання перед барботажною тарілкою чи насадкою, продукти згорання рухаються через рідину у вигляді струменів, захоплюють рідину і несуть її вгору, в результаті чого виникне велика кількість крапель, які виносяться з продуктами згорання із апарата. ККД апарата при цьому також знижується. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення контактного теплоутилізатора та інтенсифікація процесу тепломасообміну шляхом виконання переливних пристроїв у вигляді конфузорів, що забезпечить стабільність ефективних гідродинамічних режимів. Поставлена задача вирішується тим, що в контактному теплоутилізаторі, який містить корпус, патрубки для підведення та відведення продуктів згоряння, патрубки для підведення та відведення рідини, яка нагрівається, барботажні тарілки та переливні пристрої, новим є те, що переливні пристрої виконані у вигляді конфузорів, виступаючих над барботажними тарілками на висоту "Н", а сумарна площа вихідних отворів переливних пристроїв кожної барботажної тарілки визначається за залежністю: V , S 4 gH де S - сумарна площа вихідних отворів переливних пристроїв кожної барботажної полицітарілки; V - об'ємна витрата теплоносія, що нагрівається; g - прискорення сили земного тяжіння; H - висота переливного пристрою над барботажною тарілкою. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображений поперечний переріз контактного теплоутилізатора. Контактний теплоутилізатор містить корпус 1, патрубок 2 для підведення гарячих продуктів згорання та патрубок 3 для відведення охолоджених продуктів згорання, патрубок 4 для підведення вхідної рідини та патрубок 5 для відведення нагрітої рідини, барботажні тарілки 6 та переливні пристрої 7 з вихідними отворами 8. Переливні пристрої 7 виконані у вигляді конфузорів, що виступають над барботажними тарілками на висоту "Н", а сумарна площа вихідних отворів 8 переливних пристроїв 7 кожної барботажної тарілки 6 визначається за залежністю: 1 UA 122101 U S 5 10 15 20 25 V , 4 gH де S - сумарна площа вихідних отворів переливних пристроїв кожної барботажної полицітарілки; V - об'ємна витрата теплоносія, що нагрівається; g - прискорення сили земного тяжіння; H - висота переливного пристрою над барботажною тарілкою. Контактний апарат працює наступним чином. Гарячі продукти згорання потрапляють до корпусу 1 апарата через патрубок 2, де вони барботують через шар рідини на барботажних тарілках 6, та відводяться з апарату через патрубок 3. Шляхом активного тепломасообміну температура продуктів згорання знижується, а вхідної рідини - підвищується. Вхідна рідина, яка підлягає нагріванню, через патрубок 4 потрапляє в корпус апарата 1 і стікає по барботажним тарілкам 6 та переливним пристроям 7 у вигляді конфузорів з вихідними отворами 8, контактуючи з гарячими газами. Нагріта рідина через патрубок 5 відводиться з корпусу 1 апарата. Таке виконання контактного теплоутилізатора забезпечує протиток рідини та газу без скидання пінного шару на нижче розташовані барботажні тарілки через переливні пристрої конфузорної форми, які виконують функцію гідрозатвора, що сприяє стабільній роботі апарата при зміні витрат теплоносіїв, високій інтенсивності процесу тепломасообміну, забезпечує очищення вихідних газів від пилових часток, оксидів азоту та сірки. В переливних пристроях (конфузорах), в яких створюється стовп рідини, суттєво зменшується поперечний переріз. Це забезпечує утворення стовпа рідини з якісною сепарацією продуктів згорання та рідини на поверхні конфузора. Крізь вихідні отвори переливних пристроїв рідина переливається на розташовану нижче барботажну тарілку. При зміні витрат рідини поверхня розділу фаз автоматично змінює своє положення в переливних пристроях для забезпечення стабільності роботи теплоутилізатора. Запропоноване рішення знайде ефективне використання контактних теплоутилізаторів в енергетичному та хімічному машинобудуванні. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 1. Контактний теплоутилізатор, який містить корпус з патрубками для підведення та відведення продуктів згоряння, патрубки для підведення та відведення рідини, барботажні тарілки з переливними пристроями, який відрізняється тим, що переливні пристрої виконані у вигляді конфузорів, що виступають над барботажними тарілками на висоту "Н". 2. Контактний теплоутилізатор за п. 1, який відрізняється тим, що сумарна площа вихідних отворів переливних пристроїв кожної барботажної тарілки визначається за залежністю: V S , 4 gH де S - сумарна площа вихідних отворів переливних пристроїв кожної барботажної полицітарілки; V - об'ємна витрата теплоносія, що нагрівається; g - прискорення сили земного тяжіння; H - висота переливного пристрою над барботажною тарілкою. 2 UA 122101 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3