АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в энергетике, строительстве и смежных с ними отраслях промышленности.
Известен теплообменный аппарат типа «труба в трубе», состоящий из трубчатых элементов, образованных двумя гладкими концентрически расположенными трубами (см. А.Г.Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии» М.: Химия 1971 - 784 с). Известные теплообменные аппараты весьма громоздки, требуют большого расхода металла на единицу поверхности теплообмена. Значительные затраты энергии на прокачку жидкости. Для увеличения поверхности теплообмена аппарата теплообменные элементы необходимо выполнять из нескольких параллельных секций.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является аппарат для проведения процессов теплообмена, содержащий вращающийся теплообменный элемент с проточной частью, выполненный в виде чередующихся секций в форме, «конфузор-диффузор», и установленная соосно внешняя труба, образующая с ним теплообменное устройство типа «труба в трубе» (см. патент РФ №2306518 от 20.09.07. Бюл. №26 - прототип).
Недостатком прототипа является низкая эффективность сепарации парожидкостной эмульсии при сбросе конденсатной пленки с внешней поверхности внутренней вращающейся трубы в режиме «капельной конденсации».
Задачей полезной модели является интенсификация процесса тонкослойной сепарации парожидкостной эмульсии на внутренней стенке внешней вращающейся трубы.
Технический результат достигается тем, что внешняя труба аппарата для проведения процессов теплообмена, установленая соосно вращающемуся теплообменному элементу в форме «конфузор-диффузор» выполнена с автономным приводом вращения.
р
Отличительным признаком предлагаемого теплообменного устройства от указанного прототипа является автономность привода внешней трубы в целях обеспечения тонкослойной сепарации парожидкостной эмульсии в режиме отстойной сверхцентрифуги (в условиях высоких значений фактора разделения К)
Предлагаемый аппарат для проведения процессов теплообмена представлен на фиг.1
Аппарат состоит из внутреннего теплообменного элемента 1, выполненного в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор». Соосно теплообменному элементу 1 установлена внешняя вращающаяся труба 2. Внутренний полый теплообменный элемент 1 выполнен вращающимся, смонтирован в подшипниках 3 и связан с электродвигателем 4.
Внешняя вращающаяся труба смонтирована в подшипниках 5 и связана через клиноременную передачу с электродвигателем 6.
Внутрь теплообменного элемента 1 подают воду, а в межтрубное пространство 7 через штуцер 8, соединенный через сальник 9 с внешней вращающейся трубой 2, в противоток насыщенный пар, который в виде конденсата выводится через штуцер 10.
Герметичность между теплообменным элементом 1 и внешней вращающейся трубой обеспечивается лабиринтным уплотнением 11.
Аппарат для проведения процессов теплообмена работает следующим образом. После включения электродвигателей 4, 6 при помощи клиноременной передачи осуществляется вращение теплообменного элемента 1 и внешней трубы 2.
р
В проточную часть теплообменного элемента 1 подают воду, а впротивоток в межтрубное пространство 7 через штуцер 8 - пар. В процессе движения сред происходит нагрев жидкости в трубном пространстве полого теплообменного элемента 1 и конденсация пара парожидкостная пленка которого сбрасывается с внешней поверхности элемента 1 на внутреннюю поверхность внешней вращающейся трубы 2 для процесса тонкослойной сепарации парожидкостной эмульсии. В процессе сброса парожидкостной пленки с поверхности элемента 1 образуется диспергированная среда с полидисперсным размером капель, которая подвергается процессу тонкослойной сепарации при высоких факторах разделения К на стенке внешней вращающейся трубы 2, исключая, тем самым, обратный заброс капель парожидкостной эмульсии на внешнюю поверхность полого теплообменного элемента 1, поддерживая процесс «капельной» конденсации с высокими коэффициентами теплоотдачи и низким термическим сопротивлением (на порядок ниже при «пленочной» конденсации) теплообмену на внешней поверхности полого теплообменного элемента 1.
Автономное вращение внешней трубы 2 позволяет регулировать процесс тонкослойной сепарации парожидкостной эмульсии в широком диапазоне чисел оборотов внешней трубы в зависимости от расходов теплоносителей, а также изменять интенсивность теплообменных процессов при неизменном расходе теплоносителей.
Кроме того, автономные вращения полого теплообменного элемента и внешней трубы в таких теплообменниках позволяют существенно интенсифицировать процесс теплообмена, для нагрева сред с широким диапазоном их физических, теплофизических и реологических свойств.