СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известен спиральный теплообменник с штуцерами входа и выхода горячего и холодного теплоносителей (см. А.с. СССР №1156457, МПК F28Д 7/04, F28Д 9/04, Б.И. №15, 2006 г.), содержащий корпус, выполненный в виде двух свернутых по спирали металлических лент, разделительную перегородку, соединяющую внутренние концы спиралей, верхнюю и нижнюю крышки, закрывающие систему спиральных каналов с торцов.
Прототипом является спиральный теплообменник (см. книгу А.Н.Плановского, В.М Рамма, С.З.Кагана. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1967, с.433, рис.12-14), содержащий корпус, выполненный в виде двух свернутых по спирали металлических лент, разделительную перегородку, соединяющую внутренние концы спиралей, верхнюю и нижнюю крышки, закрывающие систему спиральных каналов с торцов.
Общим недостатком указанных спиральных теплообменников является низкая эффективность при однократном использовании для нагрева холодного теплоносителя одного отработанного в технологическом процессе горячего теплоносителя.
Задачей полезной модели является разработка такой конструкции спирального теплообменника, которая обеспечила бы высокую эффективность нагрева холодного теплоносителя отработанными в технологических процессах горячими теплоносителями с неодинаковой температурой, например, конденсатом греющего пара ТЭЦ и вторичных паров многокорпусных выпарных установок.
Поставленная задача решается разработкой спирального теплообменника с штуцерами входа и выхода холодного и горячего теплоносителей, содержащего вертикально установленный корпус, выполненный в виде двух
свернутых по спирали металлических лент, разделительную перегородку, соединяющую внутренние концы спиралей, верхнюю и нижнюю крышки, закрывающие систему спиральных каналов с торцов, в котором, согласно формуле полезной модели, в корпусе аппарата установлены горизонтальные перегородки, разделяющие корпус на секции, штуцер входа холодного теплоносителя установлен на нижней крышке напротив наружного конца спирального канала холодного теплоносителя нижней секции, штуцер выхода холодного теплоносителя установлен на верхней крышке напротив внутреннего конца спирального канала холодного теплоносителя верхней секции, штуцер входа горячего теплоносителя установлен на верхней крышке напротив внутреннего конца спирального канала горячего теплоносителя верхней секции, штуцер выхода горячего теплоносителя установлен на нижней крышке напротив внутреннего конца спирального канала горячего теплоносителя нижней секции, на наружном конце спирального канала горячего теплоносителя верхней секции установлен штуцер выхода горячего теплоносителя, а на нижерасположенной и нижней секциях установлены штуцеры входа горячих теплоносителей, в нижней горизонтальной перегородке напротив внутреннего конца спирального канала холодного теплоносителя выполнено отверстие для выхода холодного теплоносителя из нижней секции в вышерасположенную секцию, а напротив внутреннего конца спирального канала горячего теплоносителя - отверстие, в которое верхним концом вставлена вертикальная труба, с выведенным наружу аппарата нижним концом, и в верхней горизонтальной перегородке напротив наружного конца спирального канала холодного теплоносителя выполнено отверстие для входа холодного теплоносителя в верхнюю секцию из нижерасположенной секции.
На рис.1 изображен спиральный теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1
Аппарат содержит вертикально установленный корпус 1, выполненный в виде двух свернутых по спирали металлических лент 2 и 3, образующих между собой спиральные каналы I для холодного теплоносителя и II для
горячего теплоносителя, разделительную перегородку 4, соединяющую внутренние концы спиралей, нижнюю и верхнюю крышки 5 и 6, закрывающие систему спиральных каналов с торцов.
В корпусе 1 аппарата установлены горизонтальные перегородки 7, разделяющие корпус на секции 8.
На нижней крышке 5 напротив наружного конца спирального канала I нижней секции 8 установлен штуцер 9 входа холодного теплоносителя в нижнюю секцию, а напротив внутреннего конца спирального канала II - штуцер 10 выхода горячего теплоносителя из нижней секции наружу аппарата.
На верхней крышке 6 напротив внутреннего конца спирального канала I верхней секции 8 установлен штуцер 11 выхода холодного теплоносителя из верхней секции наружу аппарата, а напротив внутреннего конца спирального канала II - штуцер 12 входа горячего теплоносителя в верхнюю секцию.
На наружном конце спирального канала II верхней секции 8 установлен штуцер 13 выхода горячего теплоносителя наружу аппарата, а на наружном конце спирального канала II нижерасположенной и нижней секций 8 установлены штуцеры 14 и 15 входа горячих теплоносителей.
В нижней горизонтальной перегородке 7 напротив внутреннего конца спирального канала I выполнено отверстие 16 для выхода холодного теплоносителя из внутреннего конца спирального канала I нижней секции 8 во внутренний конец спирального канала I вышерасположенной секции 8, а напротив внутреннего конца спирального канала II - отверстие 17, в которое вставлена верхним концом вертикальная труба 18 с выведенным наружу аппарата через нижнюю крышку 5 нижним концом.
В верхней горизонтальной перегородке 7 напротив наружного конца спирального канала I выполнено отверстие 19 для входа холодного теплоносителя в наружный конец спирального канала I верхней секции 8 из наружного конца спирального канала I нижерасположенной секции 8.
Спиральный теплообменник работает следующим образом.
Холодный теплоноситель под давлением поступает в наружный конец спирального канала I нижней секции 8 через штуцер 9. При прохождении этого спирального канала 8 от наружного его конца к внутреннему, холодный теплоноситель нагревается теплом горячего теплоносителя, поступающего через штуцер 15 в наружный конец спирального канала II и уходящего из внутреннего его конца через штуцер 10 наружу аппарата. Предварительно нагретый в нижней секции 8 холодный теплоноситель поступает через отверстие 16 во внутренний конец спирального канала I вышерасположенной секции 8. При прохождении этого спирального канала I от внутреннего конца к наружному холодный теплоноситель нагревается до более высокой температуры теплом горячего теплоносителя, поступающего в наружный конец спирального канала II через штуцер 14 и имеющего температуру, превышающую температуру горячего теплоносителя в нижней секции 8. Отработанный горячий теплоноситель уходит из внутреннего конца спирального канала II секции 8, расположенной над нижней секцией, через вертикальную трубу 18 наружу аппарата. Нагретый до более высокой температуры холодный теплоноситель через отверстие 19 в верхней горизонтальной перегородке 7 поступает в наружный конец спирального канала I верхней секции 8. При прохождении этого спирального канала I от внешнего его конца к внутреннему холодный теплоноситель нагревается до еще более высокой температуры теплом горячего теплоносителя, поступающего во внутренний конец спирального канала II верхней секции 8 через штуцер 12 и имеющего температуру, превышающую температуру горячего теплоносителя в нижерасположенной секции 8. Отработанный в верхней секции 8 горячий теплоноситель уходит из наружного конца спирального канала II через штуцер 13 наружу аппарата.
Крышки 5 и 6, закрывающие систему спиральных каналов I и II с торцов, и горизонтальные перегородки 7 исключают попадание горячего теплоносителя в спиральный канал I и холодного теплоносителя в спиральный канал II.
Экономический эффект, получаемый от использования полезной модели, достигается за счет повышения эффективности нагрева холодного теплоносителя отработанными ранее в технологических процессах горячими теплоносителями, имеющими неодинаковую температуру. Это реализовано благодаря установке в корпусе вертикально установленного аппарата горизонтальных перегородок, разделяющих корпус на секции. Отверстия в горизонтальных перегородках обеспечивают переток холодного теплоносителя из одной секции в другую, а штуцеры, установленные на внешних концах спирального канала каждой секции, позволяют использовать для нагрева холодного теплоносителя отработанные горячие теплоносители с неодинаковой температурой.