Теплообменник
HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в конструкциях емкостных рекуперативных теплообменных аппаратов поверхностного типа – преимущественно водоводяных подогревателей в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения.
Известно, что в конвективных теплообменниках каналы для прохода горячего и холодного рабочих тел чаще всего выполнены в виде гладкостенных труб (RU 2150644, МПК F28D 7/00, опубл. 10.06.2000).
Недостатком известного устройства является то, что при течении загрязненной жидкости на теплообменной поверхности оседают взвешенные вещества, что ухудшает теплообмен.
Известны теплообменники, в каналах  которых для интенсификации теплообмена размещены сложные поверхности – турболизаторы (SU 1383083, МПК F28F1/40, F28F 13/02,опубл. 23.03.1988).
Недостатком известного устройства является сложность изготовления.
Известны теплообменники которые, которые содержат резиновые поршни, полимерные щетки, металлические ерши, специально вращающееся турбинки или сверла для очистки теплопередающих поверхностей (RU 2130155, МПК F28D 7/02, F28G 7/00, опубл. 10.05.1999).
Недостатком известных теплообменников является то, что при механической очистке возможно частное повреждение теплопередающих поверхностей, что ускоряет коррозию, а кроме того для очистки необходима остановка и разборка теплообменника.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является теплообменник, включающий кожух с подводящими и отводящими патрубками у греющего и нагреваемого контуров, внутри которого расположена трубчатая система. Трубчатая система содержит змеевик, жестко установленный на гидромеханическом преобразователе, имеющем боковой отвод, соединенный с нижним фланцем и с отводящим патрубком греющего контура с помощью трубы или шланга, при этом концы змеевика посредством шлангов соединены с подводящим и отводящим патрубками греющего контура. Ударный узел импульсной системы теплоснабжения генерирует гидравлический удар в греющем контуре (RU 136551, МПК F28F 1/00, опубл. 10.01.2014).
Недостатком известного устройства является сложность в изготовлении и низкий срок службы.
Технический результат заключается в повышении коэффициента теплопередачи в теплообменнике между греющей и нагреваемой средой, снижении металлоемкости и упрощении конструкции, а так же наличии эффекта самоочищения теплопередающей поверхности.
Технический результат достигается за счет того, что теплообменник содержит кожух с подводящим и отводящим патрубками нагреваемого контура, трубчатую систему в виде змеевика, с подводящим и отводящим патрубком греющего контура, соединенным с кожухом, ударный узел. Змеевик выполнен в виде конуса, расположенного вертикально по центру в шарнирных опорах, закрепленных жестко на кожухе. Ударный узел установлен после отводящего патрубка греющего контура и соединен с электроприводом.
На чертеже показан общий вид теплообменника.
Теплообменник содержит кожух 1 с подводящим 2 и отводящим 3 патрубком нагреваемого контура, внутри которого расположена трубчатая система в виде конусного змеевика 4 с подводящим 5 и отводящим патрубком 6 греющего контура, расположенного вертикально по центру в шарнирных опорах 7, закрепленных жестко на кожухе 1. Конусный змеевик 4 совершает колебательное движение при резких прерываниях потока перед отводящим патрубком 6 греющего контура, за счет электропривода 8, связанного с ударным узлом 9, установленного после отводящего патрубка 6 греющего контура.  Шарнирные опоры 7 представляют полноценную сборочную единицу, благодаря которым становится возможным поворот конусного змеевика 4, при  гидроударе генерируемого ударным узлом 9.
Теплообменник работает следующим образом. Перед началом работы кожух теплообменника 1 через подводящий патрубок 2 заполняется подогреваемой жидкостью, через отводящий патрубок 3 будет сливаться, нагретая до определенной температуры подогреваемая жидкость. Конусный змеевик 4, установленный в шарнирных опорах 7 в отводящем патрубке 6 греющего контура, заполняется греющей жидкостью и находится неподвижно. При осуществлении пуска электропривода 8 клапан ударного узла 9 открывается. При открытом клапане ударного узла 9 поток греющей жидкости проходит через подводящий  патрубок 5 греющего контура, конусный змеевик 4, нижнюю шарнирную опору 7, в отводящий патрубок 6 греющего контура, ударный узел 9 и далее в систему теплоснабжения. Дальнейшее вращение электропривода 8 приводит к резкому закрытию клапана ударного узла 9. Резкое закрытие клапана ударного узла 9 создает гидроудар, волна которого приводит к многократному росту ускорения потока, что вызовет в конусном змеевике 4 центробежную силу, тангенциальная составляющая которой  создает вращающий момент, под действием которого конусный змеевик 4 поворачивается на некоторый угол вокруг своей оси. Периодическое открытие и закрытие клапана ударного узла 9 под действием электропривода 8 с определенной частотой будет создает пульсирующее вращение змеевика 4. Вращательное пульсирующее движение конусного змеевика 4 создается только в определенной полосе частот (0,5-3,0 Гц). Наибольшая эффективность (2 раза) теплопередачи наблюдают при частоте 2-3 Гц.
По сравнению с известным решением предполагаемое позволяет повысить коэффициент теплопередачи в теплообменнике между греющей и нагреваемой средой, снизить металлоемкость конструкции, упростить конструкцию и повысить эффект самоочищения теплопередающей поверхности.