Кожухотрубний теплообмінний апарат з мішалками

Реферат: Кожухотрубний теплообмінник з мішалками містить кожух, кришки, вхідний і вихідний штуцери нагріваного теплоносія, трубні грати, пучок труб, вхідний і вихідний штуцери, грійний теплоносій, теплогенератор, датчик температури, органи дозування, вертикальний вал з нижньою мішалкою, зовнішній вал з верхньою мішалкою, електродвигун, роз'ємна муфта, редуктор та зубчасті передачі. Трубні грати виконані: нижня у вигляді суцільного бака, а верхня - у вигляді бака з осьовим отвором. UA 70493 U (12) UA 70493 U UA 70493 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до теплообмінних апаратів теплофікаційних, хімічних, переробних та інших галузей народного господарства для передачі теплоти від одного теплоносія до другого. Відомий кожухотрубний теплообмінний апарат виконаний у вигляді кожуха, до торців якого приєднані кришки і до циліндричної поверхні - штуцери для входу і виходу одного теплоносія, що рухається по міжтрубному простору, а другий - по трубах. Усередині кожуха поміщений пучок труб малого діаметра, герметично закріплені з двох боків в трубних гратах, до нього приварених (див. кн. Драганов Б.Х., Бассараб О.С., Долінський А.А. та інші (за ред. Б.Х. Драганова) Теплотехніка: Підручник, -2-е вид., перероб. і доп. - К.: Фірма "ІНКОС", 2005. - С. 118-119, рис. 14-2). Однак недоліком відомого теплообмінника є мала інтенсивність теплопередачі між теплоносіями, спричинена їх ламінарним рухом. Тому вони можуть бути ефективно використані з потужними тепловими споживачами при усталеному (стабільному) режимі роботи з підтримуванням заданої температури нагріваного теплоносія, а в малопотужних, - з відхиленням витрати теплоти в значних межах, коливання температури може досягти недопустимих величин, що суттєво погіршує протікання технологічних процесів. Отже, відомий кожухотрубний теплообмінник має низьку ефективність використання і обмежену область застосування. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити ефективність теплообмінника і розширити область цього застосування. Суттєвими ознаками є те, що в ньому інтенсифікується теплопередача від одного до другого теплоносія за рахунок підвищення турбулізації, шляхом комбінованого перемішування нагріваного теплоносія. Поставлена задача вирішується тим, що в ньому трубні грати виконані нижній у вигляді суцільного бака, сполученого через вихідний, а верхній у вигляді бака з осьовим отвором, сполученого через вхідний, штуцери грійного теплоносія з теплогенератором, а пучок труб розміщений концентрично в шахматному порядку по периферії верхнього бака, з утворенням усередині співвісно з кожухом осьового отвору. В останньому додатково розміщені вертикальний вал з нижньою мішалкою, на якому, з можливістю обертатися, вільно посаджений зовнішній вал з верхньою мішалкою, а поза теплообмінником - електродвигун, з'єднаний через редуктор з першою, із більшим передаточним і другою, з меншим передаточним відношенням, зубчастими передачами, причому внутрішній вал зв'язаний з першою, а зовнішній вал - з другою передачею. Крім цього, на вихідному штуцері нагріваного теплоносія додатково установлений датчик його температури, дистанційно зв'язаний капіляром з органами дозування подачі палива і повітря у теплогенератор. Таке технічне рішення дасть можливість інтенсифікувати теплопередачу між теплоносіями за рахунок: - проходження нагріваного теплоносія через пучок труб з грійним теплоносієм із периферії усередину кожуха; - збільшення турбулізації нижньою мішалкою із великою частотою обертання і омивання нагріваним теплоносієм суцільного бака з грійним теплоносієм; - додаткового збільшення турбулізації верхньою мішалкою з відносно меншою частотою обертання. Наявність датчика температури з виконавчими механізмами дозування подачі палива і повітря на горіння забезпечить автоматичне регулювання температури нагріваного теплоносія при будь-яких відхиленнях величини споживаної теплової енергії, що в загальному підвищить ефективність теплообмінника і розширить область його застосування. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого теплообмінника в розрізі. Кожухотрубний теплообмінник складається з кожуха 1, нижня частина якого зв'язана з основою 2, а верхня частина - з кришкою 3. На опорах 4, розміщених через 120°, установлений суцільний нижній бак 5, а до кожуха 1 герметично приєднаний верхній, з осьовим отвором для проходження нагріваного теплоносія, бак 6. Бак 5 через вихідний штуцер 7 грійного теплоносія, гідролінію 8 і кран 9, а бак 6 через вхідний штуцер 10 грійного теплоносія, гідролінію 11 і кран 12 сполучені з теплогенератором 13. Пучок труб 14 розміщений концентрично в шахматному порядку по периферії верхнього бака 6, з утворенням усередині співвісно з кожухом 1 осьового отвору. В отворі на підп'ятнику 15 додатково установлені вертикальний внутрішній вал 16, з нижньою мішалкою 17, на якому з можливістю обертатися, вільно посаджений зовнішній вал 18 з верхньою мішалкою 19. 1 UA 70493 U 5 10 15 20 25 30 35 Зверху теплообмінника додатково установлений електродвигун 20, через роз'ємну муфту 21 з'єднаний з редуктором 22, першою 23 із більшим передаточним і другою 24 з меншим передаточним відношенням, зубчастими передачами, причому внутрішній вал 16 зв'язаний з першою 23, а зовнішній вал 18 - з другою передачею 24. Простір кожуха 1 через вхідний штуцер 25 нагріваного теплоносія, гідролінією 26 і кран 27 в нижній частині і вихідний штуцер 28 нагріваного теплоносія, гідролінію 29 і кран 30 сполучається із споживачем теплової енергії (на схемі не показано). На вихідному штуцері 28 додатково установлений датчик 31 температури нагріваного теплоносія, дистанційно зв'язаний капіляром 32 з органом 33 дозування подачі палива в топку і повітря на горіння теплогенератора 13. Запропонований теплообмінний апарат за напрямком руху теплоносіїв працює за протитечійною схемою. Грійний теплоносій із теплогенератора 13 гідролінією 11 через кран 12 і штуцер 10 надходить у верхній бак 6, від нього пучком труб 14 - у нижній бак 5 і, віддавши тепло, через штуцер 7, кран 9 і гідролінію 8 повертається в теплогенератор. Нагріваний теплоносій насосом (на схемі не показано) під тиском, через гідролінію 26, кран 27 і штуцер 25, подається знизу в простір кожуха 1, рівномірно розподіляється по його периметру і далі, крізь поздовжні отвори пучків труб 14, надходить в осьовий отвір кожуха 1 з турбулентною формою течії. Від обертання з великою швидкістю нижньої мішалки його турбулізація інтенсифікується і по мірі підйому в зону верхньої мішалки з меншою частотою обертання, гальмуванням ще додатково інтенсифікується, забезпечуючи у верхніх більш інтенсивний ніж у нижніх шарах кожуха теплообмін між грійним і нагрівним теплоносіями. Далі нагріваний теплоносій через штуцер 28, кран 30 і гідролінію 29 подається до споживачів. Компенсація відхилення вихідної температури нагріваного теплоносія, залежно від його подачі або температури навколишнього середовища, здійснюється змінюванням величини теплової потужності теплогенератора 13 і відповідно температури грійного теплоносія, які корегуються органом 33 дозування подачі палива і повітря за сигналами датчика температури 31. Використання запропонованого теплообмінного апарата, у порівнянні з відомим, дасть можливість: - зменшити поверхню теплообміну і габаритні розміри теплообмінного апарата, а також час нагрівання теплоносія за рахунок підвищення його турболізації; - підвищити якість протікання технологічних процесів більш стабільним підтриманням заданої температури нагріваного теплоносія; - підвищити ефективність завдяки економії палива в результаті точного регулювання його подачі в теплогенератор; - розширити область застосування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Кожухотрубний теплообмінник з мішалками, що містить кожух з кришками, вхідними і вихідними штуцерами нагріваного теплоносія і трубні грати, з поміщеним усередині пучком труб, кінці яких закріплені на гратах, вхідний і вихідний штуцери грійного теплоносія, теплогенератор з паливним і повітряним дозуючими органами, який відрізняється тим, що в ньому трубні грати виконані: нижня у вигляді суцільного бака, сполученого через вихідний, а верхня - у вигляді бака з осьовим отвором, сполученого через вхідний штуцери грійного теплоносія з теплогенератором, а пучок труб розміщений концентрично в шахматному порядку по периферії верхнього бака з утворенням усередині співвісно з кожухом осьового отвору, з додатково розміщеними в ньому вертикальним валом з нижньою мішалкою, на якому, з можливістю обертатися, вільно посаджений зовнішній вал з верхньою мішалкою, а зверху теплообмінника установлені, з'єднані між собою електродвигун, роз'ємна муфта, редуктор, перша з більшим і друга, з меншим передаточним відношенням, зубчасті передачі, причому внутрішній вал зв'язаний з першою, а зовнішній вал - з другою передачею, а також на вихідному штуцері нагріваного теплоносія додатково установлений датчик його температури, дистанційно зв'язаний капіляром з органами дозування подачі палива і повітря у теплогенератор. 2 UA 70493 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко 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 3