СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к устройствам для проведения теплообменных процессов между двумя средами через стенку и может быть использована в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.
Из предшествующего уровня техники известны спиральные теплообменники (СТ), содержащие каналы для рабочих сред, изготовленные из рулонной ленты, см. RU №2156423, МПК F28D 7/04; 20.09.2000 г., RU №2306517, МПК F28D 7/04; 04.10.2006 г.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предложенной полезной модели, является СТ, включающий цилиндрический корпус, входные и выходные штуцера для ввода и вывода теплоносителей, размещенные в корпусе концентрические спирали из двух спирально изогнутых листов, между витками которых образованы проточные щелевые спиральные каналы, подключенные к соответствующим штуцерам, а также установленный соосно корпусу цилиндрический патрубок в котором закреплена продольная разделительная перегородка разделяющая его полость на два изолированных друг от друга коллектора, снабженных боковыми каналами выполненных в стенке цилиндрического патрубка и сообщенных через спиральные каналы с соответствующими штуцерами, RU №2358218, МПК F28D 9/04, 10.06.2009.
Общим недостатком вышеуказанных СТ является сравнительно высокое гидравлическое сопротивление, обусловленное потерями энергии потоков теплоносителей (рабочих сред) при резких поворотах этих потоков при их прохождении через СП.
Технической задачей, решаемой предложенной полезной моделью является повышение эффективности спиральных теплообменников СТ за счет снижения их гидравлического сопротивления.
Решение указанной технической задачи обеспечено тем, что СТ, включающий цилиндрический корпус, входные и выходные штуцера для ввода и вывода теплоносителей, размещенные в корпусе концентрические спирали из двух спирально изогнутых листов, между витками которых образованы проточные щелевые спиральные каналы, подключенные к соответствующим штуцерам, а также установленный соосно корпусу цилиндрический центральный патрубок в котором закреплена продольная разделительная перегородка разделяющая его полость на два изолированных друг от друга коллектора, снабженных боковыми каналами выполненных в стенке центрального патрубка и сообщенных через спиральные каналы с соответствующими штуцерами. Согласно полезной модели, боковые каналы коллекторов выполнены в виде расположенных диаметрально противоположно (в плане) продольных прорезей в стенке центрального патрубка, продольная разделительная перегородка выполнена в виде S-образно изогнутой пластины, продольные краевые участки которой выполнены в виде направляющих экранов потоков теплоносителей, при этом S-образно изогнутая пластина закреплена в центральном патрубке с тангенциальным примыканием кромок ее краевых участков к кромкам продольных прорезей в центральном патрубке. Целесообразно, чтобы ширина продольных прорезей в стенке центрального патрубка составляла не менее высоты спиральных каналов.
За счет тангенциального ввода/вывода теплоносителей в/из СП, обеспечивается снижение гидравлического сопротивления при прохождении теплоносителей (рабочих сред) через СТ и повышается его эффективность.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - продольный разрез общего вида спирального теплообменника; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.
1
2
1
2
1
2
3
4
1
2
3
4
3
4
3
4
1
2
3
СТ состоит из корпуса 1 с входными 2, 2 и выходными 3 и 3 патрубками, двух концентричных спиралей, навитых из двух спирально изогнутых листов 4 и 5 вокруг сердечника в виде цилиндрического центрального патрубка (ЦП) 6, снабженного двумя коллекторами 6 и 6, отделенными друг от друга продольной S-образно изогнутой перегородкой 7, закрепленной внутри ЦП 6. Между смежными витками двух концентричных спиралей, расположены два спиральных канала 8 и 9 (дистанционные элементы между листами спирали условно не показаны), каждый из которых сообщен через продольные прорези 6 и 6 в стенке ЦП 6 с соответствующим коллектором 6 или 6. Продольные прорези 6 и 6 расположены в стенке ЦП 6 диаметрально противоположно (в плане), при этом их ширина должна составлять не менее высоты спиральных каналов. Продольная разделительная перегородка 7 выполнена из S-образно изогнутой пластины, продольные краевые участки g которой выполнены в виде направляющих экранов потоков теплоносителей. Разделительная перегородка 7 закреплена в ЦП 6 с тангенциальным примыканием кромок ее краевых участков g к первым по направлению навивки кромкам продольных прорезей 6 и 6 в стенке ЦП 6. На внешней поверхности ЦП 6 вдоль направляющей его цилиндрической поверхности, расположенной перед прорезями 6 и 6 закреплена внутренняя (расположенная в центре спирали) кромка спирально изогнутого листа 4, аналогично, но диаметрально противоположно, закреплена внутренняя кромка второго спирально изогнутого листа 5. За счет этого, каждый спиральный канал 8 и 9 сообщен с соответствующим коллектором 6 или 6. Наружные кромки спирально изогнутых листов 4 и 5, приварены к перемычкам 10. Концентричные спирали из спирально изогнутых листов 4 и 5, изготовляют таким образом, что торцы листов лежат строго в одной плоскости. Затем их помещают между фланцами 11 и стягивают болтами. Для лучшей герметизации и устранения перетекания теплоносителей между фланцами и листами по всему поперечному сечению теплообменника помещают прокладку (условно не показана) из резины, паранита, асбеста или мягкого металла. Такая конструкция обеспечивает возможность чистки поверхностей нагрева и работу без перетекания теплоносителей при давлениях до 4·10 Па.
При работе СТ за счет S-образной формы разделительной перегородки обеспечивается тангенциальный ввод/вывод теплоносителей в СТ, что снижает гидравлическое сопротивление и соответственно повышает его эффективность.