ВИХРЕВОЙ ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к тепло-массообменному оборудованию трубчатого типа и может быть использована в пищевой или химической отраслях промышленности для охлаждения газо-жидкостных потоков различного назначения.
Известно устройство для осуществления тепло-массообменного процесса пленочной дистилляции с вихревыми прямо- и противо точными потоками жидкости и пара, содержащие рабочие спирально-ленточные элементы, закручивающие проходящий по неподвижной трубе осевой поток (см., например, описание изобретения к патенту США №3423294, кл. 203-210, опубл.1969).
Существенным недостатком такого устройства являются повышенные потери энергии на трение при движении закрученного потока, что делает устройство малоэффективным в случае охлаждения молока, при движении которого происходит отложение жировых компонентов на его рабочей поверхности.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа вихревой тепло-массообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с зонами подвода и отвода теплоносителя, осевой контактный рассекатель и завихритель потока (см., например, описание изобретения к а.с. СССР №1655532, кл. В 01 D 3/30, заявлено 19.06.1989, опубл. 15.06.1991).
Однако данному устройству присущи сложность конструктивного исполнения и существенный рост энергетических потерь на перемещение закрученного потока в цилиндрическом корпусе.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата.
Технический результат от использования полезной модели - упрощение конструкции и повышение эффективности за счет интенсификации массообменного процесса и снижения энергозатрат при перемещении потока при тех же габаритах устройства.
Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи к достигаемому техническому результату.
Указанный технический результат достигается тем, что вихревой тепло-массообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с зонами подвода и отвода теплоносителя, осевой контактный рассекатель и завихритель потока, снабжен ограничителями осевого перемещения завихрителя потока, который выполнен в виде изогнутой по винтовой линии в направлении перемещения потока контактной пластины, установленной с возможностью вращения, к которой укреплен снабженный концевым наконечником осевой контактный рассекатель потока, состоящий из двух оппозитно расположенных стержней, связанных друг с другом посредством соединения шип-паз.
Кроме того, ограничители осевого перемещения завихрителя потока выполнены в виде укрепленных к корпусу переднего и заднего упоров по направлению движения потока.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники.
Предложенное устройство является промышленно применимым существующими техническими средствами.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели.
Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На чертеже представлен предложенный вихревой аппарат, общий вид.
Предложенный вихревой тепло-массообменный аппарат, обеспечивающий создание закрученного потока и снижение энергетических затрат на перемещение закрученного потока содержит обогреваемый цилиндрический корпус 1 с зонами подвода I и отвода II теплоносителя и установленным в корпусе завихрителем потока, который выполнен в виде изогнутой по винтовой линии в направлении перемещения потока контактной пластины 2, выполняющей роль турбулизатора потока, установленной с возможностью вращения вокруг оси корпуса, к которой закреплен снабженный концевым наконечником (не обозначен) осевой контактный рассекатель потока, состоящий из двух оппозитно расположенных стержней 3 и 4, являющихся опорой для контактной платины 2 и связанных друг с другом посредством соединения шип-паз.
Кроме того, ограничители осевого перемещения завихрителя потока выполнены в виде укрепленных к корпусу переднего и заднего упоров 5 по направлению движения потока.
Работа предложенного устройства осуществляется следующим образом.
Осевой поток I теплоносителя поступает в цилиндрический корпус 1, взаимодействует с контактной пластиной 2 завихрителя и приводит его вращательное перемещение вокруг оси корпуса, например, в направление по часовой стрелке. Вращение контактной платины 2 по часовой стрелке переводит осевой поток I во вращательный поток II, что необходимо для интенсификации тепло-массообменного процесса.
Интенсифицируя процессы тепло-массообмена за счет создания закрученного потока, теряется часть энергии на перемещение закруженного потока по цилиндрической поверхности корпуса 1, т.е. интенсифицируя тепло-массообмен (+), затрачивая часть (-) энергии на перемещение закрученного потока. Сопоставление (+) и (-) дает обоснование для выбора параметров эффективного устройства. При вращении контактной пластины 2 происходит переход потенциальной энергии осевого потока в кинетическую энергию закрученного потока, что приводит к увеличению общих потерь энергии на перемещение потока.
Предложенное устройство позволяет осуществлять интенсивную теплопередачу между контактными поверхностями, при этом повышается интенсивность тепло-массообменного процесса, сопровождающегося выделением (поглощением) тепла, благодаря чему увеличивается выход готового продукта и в целом повышается эффективность тепло-массообмена.
Применение предложенного аппарата позволяет увеличить производительность устройства при уменьшении объема и веса, обеспечивая возможность снижения времени тепло-массообмена контактных фаз.