УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки наружной теплопередающей поверхности труб теплообменных аппаратов типа «труба в трубе», и может быть использовано в химической, нефтехимической, энергетической, атомной, медицинской и других отраслях промышленности.
Известен теплообменник, содержащий корпус с коаксиальными цилиндрами внутри, образующими внешнюю и внутреннюю кольцевые камеры, в последней из которых размещен ротор с закрепленными на нем ножами, при этом ротор выполнен в виде колец, размещенных по торцам цилиндров и соединенных осевыми шпильками, на которых закреплены траверсы, и ножи присоединены к одному из концов траверсы жестко, а к другому - шарнирно. При вращении обрабатываемой среды, подвижно укрепленные ножи под действием центробежной силы прижимаются к внешней теплопередающей поверхности цилиндра, а жестко укрепленные ножи, в свою очередь, прижимаются к внешней теплопередающей поверхности (авт.св. СССР №615347 F28D 11/02, F28G 1/08, 1978).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неполная и неравномерная очистка всей наружной поверхности по ее длине из-за жесткого крепления ножей на траверсе и отсутствия центробежной силы, прижимающей эти ножи к наружной поверхности.
Известен кожухотрубный теплообменник с горизонтальным пучком труб и прямоугольными трубными решетками, в межтрубном пространстве которого помещен зернистый материал, приходящий во время работы теплообменника в псевдоожиженное состояние, которое позволяет интенсифицировать процесс теплообмена и предупредить отложения на трубах (авт.св. СССР №457367, F28d 7/ 00, 1974).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность создания в межтрубном пространстве равномерного по длине псевдоожиженного слоя зернистого материала.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятым за прототип является устройство для очистки наружной поверхности труб, включающее наружную и внутреннюю трубы с патрубками входа и выхода жидкой рабочей среды и очистными элементами, при этом патрубки входа и выхода наружной трубы установлены тангенциально к ее боковой поверхности, а очистные элементы представляют зернистый материал с положительной плавучестью (патент на полезную модель РФ №104099, B08B 9/ 023, 2010).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неполная очистка всей наружной поверхности особенно поверхностей большой длины, так как из-за гидравлического сопротивления вращение жидкой рабочей среды замедляется на некотором расстоянии от патрубка ее входа и центробежная сила перестает прижимать зернистый материал с положительной плавучестью к очищаемой поверхности.
Техническим результатом предлагаемой конструкции устройства для очистки наружной поверхности труб является повышение качества очистки наружной поверхности по всей ее длине за счет создания локального вращающегося потока жидкой рабочей среды на очищаемом участке этой поверхности, обеспечивающего большую центробежную силу, которая прижимает зернистый материал с положительной плавучестью к этому участку очищаемой поверхности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки наружной поверхности труб, включающем наружную и внутреннюю трубы с патрубками входа и выхода жидкой рабочей среды, установленными тангенциально к боковой поверхности наружной трубы, и очистные элементы, представляющие собой зернистый материал с положительной плавучестью, при этом на крышке наружной трубы параллельно оси труб установлен дополнительный патрубок, в котором закреплена трубка с возможностью продольного перемещения, имеющая на конце щелевую прорезь в боковой поверхности для тангенциальной подачи жидкой рабочей среды с зернистым материалом на очищаемую поверхность.
Установка на крышке наружной трубы параллельно оси труб дополнительного патрубка позволяет в нем закрепить дополнительную трубку с возможность осевого перемещения и подавать по этой трубке жидкую рабочую среду с зернистым материалом в любую зону очищаемой поверхности и проводить локальную очистку этой поверхности.
Щелевая прорезь на конце дополнительной трубки в ее боковой поверхности позволяет подавать поток жидкой рабочей среды на очищаемую поверхность тангенциально, то есть по касательной, что приводит к закручиванию потока среды и созданию центробежной силы, под действием которой зернистый материал очистных элементов, имеющий положительную плавучесть, прижимается к очищаемой поверхности и удаляет с нее отложения.
Таким образом, установка на крышке наружной трубы параллельно оси труб дополнительного патрубка и закрепление в этом патрубке трубки с возможностью осевого перемещения, имеющей на конце в боковой поверхности щелевую прорезь, позволяет проводить локальную подачу жидкой рабочей среды с зернистым материалом с закручиванием потока, с созданием большой центробежной силы в зоне подачи и повысить качество очистки поверхности от отложений в зоне подачи рабочей среды. Перемещая трубку вдоль очищаемой поверхности и меняя время очистки на каждом участке, можно регулировать степень и скорость очистки очищаемой поверхности на всей ее длине.
На фиг.1 показан теплообменник типа «труба в трубе» с устройством для очистки наружной поверхности внутренней трубы, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А в зоне тангенциальной подачи жидкой рабочей среды через щелевую прорезь в трубке.
Теплообменник состоит из наружной трубы 1 и внутренней трубы 2. На входе наружной трубы 1 установлен патрубок 3, на выходе - патрубок 4. На входе внутренней трубы 2 установлен патрубок 5, а на выходе - патрубок 6. Жидкая рабочая среда в межтрубном пространстве труб 1 и 2 содержит зернистый материал 7 с положительной плавучестью, например, плотность которого меньше плотности этой среды, и являющегося очистными элементами. На крышке наружной трубы 1 параллельно оси труб установлен дополнительный патрубок 8, в котором закреплена трубка 9 с возможностью продольного перемещения. На конце трубка 9 имеет щелевую прорезь 10 в боковой поверхности для тангенциальной подачи жидкой рабочей среды с зернистым материалом 7 на очищаемую поверхность трубы 2, при этом сама трубка 9 на конце имеет заглушку.
Устройство для очистки наружной поверхности труб работает следующим образом. Патрубок 3 заглушают, а патрубок 4 открывают. В межтрубное пространство труб 1 и 2 подают жидкую рабочую среду по трубке 9. Жидкая рабочая среда выходит из трубки 9 через щелевую прорезь 10 в боковой поверхности этой трубки тангенциально, создавая окружной поток в зоне щелевой прорези 10. При вращении жидкой рабочей среды в зоне щелевой прорези под действием центробежной силы зернистый материал с положительной плавучестью прижимается к очищаемой наружной боковой поверхности внутренней трубы и удаляет с нее отложения. Перемещая трубку 9 вдоль очищаемой поверхности по всей длине, постепенно очищается вся эта поверхность. Жидкая рабочая среда, вращаясь, перемещается вдоль межтрубного пространства и выходит вместе с зернистым материалом 7 в патрубок 4, при этом из-за гидравлического сопротивления скорость вращения уменьшается, и зернистый материал 7 все в меньшей степени прижимается центробежной силой к очищаемой поверхности трубы 2. То есть наиболее эффективно очистка этой поверхности происходит в зоне выхода жидкой рабочей среды через щелевую прорезь 10 из трубки 9.
Предлагаемая конструкция устройства для очистки наружной поверхности труб позволяет увеличить качество очистки наружной поверхности внутренней трубы по всей ее длине за счет создания вращающегося потока жидкой рабочей среды по всей длине очищаемой поверхности. Перемещая трубку 9 вдоль очищаемой поверхности трубы 2, можно за несколько циклов очистить всю эту поверхность до необходимой степени, при этом одну и ту же жидкую рабочую среду можно использовать многократно, подавая отработанную жидкую рабочую среду из патрубка 4 на рецикл в трубку 9.
Таким образом, одним и тем же небольшим объемом среды с зернистым материалом 7 с положительной плавучестью можно за несколько циклов очистить даже сильно загрязненную наружную поверхность трубы 2. Устройство несложно по конструкции и в эксплуатации. Сама операция очистки наружной поверхности трубы 2 также не вызывает трудностей. После остановки теплообменника на ремонт или техобслуживание при накоплении на наружной поверхности трубы 2 большого слоя загрязнений и отложений по трубке 9 вместо основной технологической среды подают, например, обычную воду с очистными элементами в виде зернистого материала с положительной плавучестью - частицами керамзита. Центробежная сила прижимает частицы керамзита к наружной поверхности трубы 2, которые удаляют загрязнения и отложения, находящиеся на очищаемой поверхности в зоне щелевой прорези 10, а поток воды выносит их в патрубок 4 вместе с частицами керамзита.