ТЕПЛООБМЕННИК ЗМЕЕВИКОВЫЙ

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована в энергетической и других отраслях промышленности для охлаждения жидких и газообразных сред, в частности для охлаждения пробы теплоносителя при ее подготовке к автоматическому химическому анализу в составе устройств подготовки проб.
Известен теплообменник с пространственной спиралью в корпусе (патент US 4,895,203, МПК F28D 7/00, опубл. 23.01.1990), состоящий из пространственной спирали в виде змеевика, кожуха, состоящего из корпуса и центральной трубы, штуцеров подвода и отвода охлаждаемой среды, штуцеров подвода и отвода охлаждающей жидкости.
Недостатком данного устройства является его низкая эффективность из-за нерационального использования внутреннего объема центральной трубы, наличие застойных зон в межтрубном пространстве, вызывающих накопление отложений на наружной поверхности змеевика и, как следствие, залипание змеевика внутри кожуха.
В качестве прототипа выбран теплообменник с дефлекторами (патент US 5,845,704 МПК F28D 7/02, опубл. 08.12.1998), состоящий из концентрично расположенных внешней и внутренней пространственных спиралей, выполненных в виде двухходового змеевика, помещенного в кожух, включающий в себя корпус и центральную трубу, связанные с одной стороны жестко с донышком с сливной заглушкой, а с другой стороны болтовым соединением с крышкой и герметизируемые с ней уплотнительным кольцом, внешнего, промежуточного и внутреннего дефлекторов в виде свернутых в трубу листов, причем внешний и внутренний дефлекторы примыкают без образования зазора соответственно к внешней и внутренней пространственным спиралям, между которыми установлен без образования зазора с ними промежуточный дефлектор, штуцеров подвода и отвода охлаждаемой среды и штуцеров подвода и отвода охлаждающей воды, расположенных соответственно на двухходовом змеевике и крышке.
Недостатком устройства-прототипа является низкий коэффициент теплоотдачи межтрубного пространства и высокая вероятность возникновения отложений на наружной поверхности двухходового змеевика из-за образования застойных зон в местах соприкосновения внешней пространственной спирали с внешним и промежуточным дефлекторами, внутренней пространственной спирали с промежуточным и внутренним дефлекторами.
Задачей полезной модели является повышение коэффициента теплоотдачи межтрубного пространства и снижение вероятности появления отложений на наружной поверхности двухходового змеевика.
Поставленная задача решается за счет того, что в известный теплообменник, состоящий из концентрично расположенных внешней и внутренней пространственных спиралей, выполненных в виде двухходового змеевика, помещенного в кожух, включающий в себя корпус и центральную трубу, связанные с одной стороны жестко с донышком с сливной заглушкой, а с другой стороны болтовым соединением с крышкой и герметизируемые с ней уплотнительным кольцом, внешнего, промежуточного и внутреннего дефлекторов в виде свернутых в трубу листов, причем внешний и внутренний дефлекторы примыкают без образования зазора соответственно к внешней и внутренней пространственным спиралям, между которыми установлен без образования зазора с ними промежуточный дефлектор, штуцеров подвода и отвода охлаждаемой среды и штуцеров подвода и отвода охлаждающей воды, расположенных соответственно на двухходовом змеевике и крышке, согласно полезной модели, дополнительно снабжен распределителем охлаждающей воды, выполненным в виде патрубка, вход которого соединен с выходом штуцера подвода охлаждающей воды, а выход соединен с согнутой в дугу трубой, имеющей заглушки на торцах и равномерно расположенные по дуге выходные отверстия, свернутые в трубу листы дефлекторов выполнены гофрированными, внешний и внутренний дефлекторы установлены с зазором относительной соответственно внешней и внутренней пространственных спиралей, между которыми установлен с образованием зазора с ними промежуточный дефлектор, который снабжен окнами со стороны донышка и закреплен в пазах крышки и установленной фиксирующей шайбы, прижатой к донышку.
Заявленное устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение коэффициента теплоотдачи межтрубного пространства за счет равномерного распределения потока охлаждающей воды на входе в межтрубное пространство и турбулизации потока охлаждающей воды с помощью внешнего, промежуточного и внутреннего дефлекторов, выполненных в виде свернутых в трубу гофрированных листов, снижение вероятности возникновения отложений на наружной поверхности двухходового змеевика благодаря наличию зазоров между внешним дефлектором и внешней пространственной спиралью, внешней пространственной спиралью и промежуточным дефлектором, промежуточным дефлектором и внутренней пространственной спиралью, внутренней пространственной спиралью и внутренним дефлектором.
Сущность предполагаемой полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 изображен общий вид теплообменника змеевикового, на фиг. 2 изображен вид А на фиг. 1, на фиг. 3 изображен вид Б на фиг. 1, на фиг. 4 изображен внешний вид распределителя охлаждающей воды.
Теплообменник змеевиковый содержит концентрично расположенные внешнюю 1 и внутреннюю 2 пространственные спирали, образующие двухходовой змеевик. Двухходовой змеевик помещен в кольцевое межтрубное пространство кожуха, образованного корпусом 3 и центральной трубой 4, жестко закрепленными с донышком 5, имеющим сливную заглушку 6. Корпус 3 снабжен канавкой для размещения уплотнительного кольца 7 и отверстиями для крепления к крышке 8 посредством болтовых соединений 9. На концах двухходового змеевика размещены штуцеры подвода 10 и отвода 11 охлаждаемой среды, на наружной поверхности крышки 8 размещены штуцеры подвода 12 и отвода 13 охлаждающей воды.
На входе охлаждающей воды в межтрубное пространство расположен распределитель охлаждающей воды, выполненный в виде соединения патрубка 14 и согнутой в дугу трубы 15. Вход патрубка 14 соединен с выходом штуцера подвода охлаждающей воды 12, а выход соединен с согнутой в дугу трубой 15, имеющей заглушки 16 на торцах и равномерно расположенные по дуге выходные отверстия 17, обращенные к внешней пространственной спирали 1.
Между корпусом 3 и внешней пространственной спиралью 1, внешней 1 и внутренней 2 пространственными спиралями, внутренней пространственной спиралью 2 и центральной трубой 4 расположены с зазорами относительно двухходового змеевика соответственно внешний 18, промежуточный 19 и внутренний 20 дефлекторы, выполненные из свернутых в трубу гофрированных листов. Промежуточный дефлектор 19 снабжен окнами 21 со стороны донышка 5 и закреплен в пазах крышки 8 и фиксирующей шайбы 22, перемещение которой ограничено донышком 5. В одном из окон 21 промежуточного дефлектора 19 расположен переход с внешней 1 на внутреннюю 2 пространственные спирали.
Работа теплообменника происходит следующим образом. Охлаждаемая среда поступает на штуцер подвода охлаждаемой среды 10, далее во внутреннюю пространственную спираль 2, внешнюю пространственную спираль 1 и, направляясь к штуцеру отвода охлаждаемой среды 11, охлаждается посредством теплопередачи с охлаждающей водой, протекающей в межтрубном пространстве. При этом охлаждающая вода подается через штуцер подвода охлаждающей воды 12 на вход патрубка 14, далее в согнутую трубу 15 и через выходные отверстия 17 подается в межтрубное пространство, образованное внешним 18 и промежуточным 19 дефлекторами. После прохождения охлаждающей воды внешней пространственной спирали 1, она поступает через окна 21 промежуточного дефлектора 19 в межтрубное пространство, образованное промежуточным 19 и внутренним 20 дефлекторами и направляется к штуцеру отвода охлаждающей воды 13.
Увеличение коэффициента теплоотдачи межтрубного пространства происходит за счет наличия распределителя охлаждающей воды, который организует равномерный поток охлаждающей воды на входе в межтрубное пространство, а также за счет турбулизации потока охлаждающей воды, возникающей при омывании охлаждающей водой внешнего 18, промежуточного 19 и внутреннего 20 дефлекторов, выполненных в виде свернутых в трубу гофрированных листов.
Благодаря наличию зазоров между внешним дефлектором 18 и внешней пространственной спиралью 1, внутренним дефлектором 20 и внутренней пространственной спиралью 2, промежуточным дефлектором 19 и внешней пространственной спиралью 1, промежуточным дефлектором 19 и внутренней пространственной спиралью 2 исключается наличие застойных зон, склонных к накоплению отложений. Кроме того, наличие зазоров позволяет максимально использовать поверхность внешней 1 и внутренней 2 пространственных спиралей для теплообмена.
Разборка теплообменника осуществляется следующим образом. Межтрубное пространство освобождается от охлаждающей воды путем демонтажа сливной заглушки 6. Далее демонтируются болтовые соединения 9, снимается кожух. Производится снятие внешнего 18 и внутреннего 20 дефлекторов. Далее снимается фиксирующая шайба 22 и из паза крышки 8 извлекается промежуточный дефлектор 19. Через образованную в промежуточном дефлекторе 19 щель производится его демонтаж. После полной разборки внешняя 1 и внутренняя 2 пространственные спирали полностью доступны для осмотра и чистки.