ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, химической технологии и может быть использована для повышения эффективности теплообменного оборудования в действующих теплообменных аппаратах, где нет существенных ограничений по перепаду давления.
Прототипом является теплообменник типа „труба в трубе", в котором внутренняя труба помимо наружного оребрения имеет внутреннее оребрение, выполненное в виде цельнометаллических стержней, расположенных в шахматном порядке, и содержит интенсификатор потока, представляющий собой заглушенную с двух сторон трубу (патент RU №135101 U1, МПК F28D 7/10, 27.11.2013).
Основным недостатком данного теплообменника является невысокая эффективность вследствие невысокой интенсивности теплоотдачи.
Кроме этого, недостатком является сложность его конструкции, связанная с наличием цельнометаллических стержней на поверхности трубы.
Задачей полезной модели является разработка теплообменника, в котором устранены указанные выше недостатки прототипа.
Техническим результатом является повышение эффективности в теплообменнике за счет интенсификации теплоотдачи.
Технический результат достигается тем, что в теплообменнике, содержащем наружную трубу с патрубками для входа и выхода теплоносителя, и внутреннюю трубу с патрубками для входа и выхода нагреваемой среды, а также интенсификатор потока, согласно настоящей полезной модели, интенсификатор потока выполнен в виде хаотичного насадочного слоя, который расположен во внутренней трубе, при этом хаотичный насадочный слой заполнен по всей длине внутренней трубы.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый теплообменник.
Цифрами на чертеже обозначены:
1 - наружная труба;
2 - внутренняя труба;
3 - патрубок для входа нагреваемой среды;
4 - патрубок для выхода нагреваемой среды;
5 - патрубок для входа теплоносителя;
6 - патрубок для выхода теплоносителя;
7 - интенсификатор потока, выполненный в виде хаотичного насад очного слоя.
Теплообменник содержит наружную трубу 1, внутреннюю трубу 2 с патрубками 3, 4, 5 и 6, соответственно, для входа нагреваемой среды, для выхода нагреваемой среды, для входа теплоносителя, для выхода теплоносителя, интенсификатор 7 потока.
Отличием предлагаемого теплообменника является то, что в качестве интенсификатора 7 потока используется хаотичный насадочный слой, который расположен во внутренней трубе 2, при этом насадочный слой заполнен по всей длине внутренней трубы 2.
Предлагаемый теплообменник работает следующим образом.
Нагреваемая среда через патрубок 3 внутренней трубы 2, а поток теплоносителя в межтрубном пространстве, образованном трубой 1 и 2, через патрубок 5 одновременно поступают навстречу друг другу. Движение потока - ламинарное (при небольших скоростях). Теплоноситель и нагреваемая среда, проходя через хаотичный насадочный слой, подвергаются искусственной турбулентности, при этом существенно интенсифицируется процесс теплообмена. В качестве хаотичного насадочного слоя используют мелкую металлическую нерегулярную насадку «Инжехим» с номинальным размером 5-7 мм для трубы диаметром 25 мм и 15-20 мм для трубы - 100 мм. Интенсификатор потока обеспечивает переход от ламинарного режима к турбулентному, способствуя увеличению коэффициента теплоотдачи. Интенсивность процесса теплопередачи усиливается также при направленных навстречу друг другу потоках теплоносителя и нагреваемой среды. Передав тепло от другого потока, теплоноситель выводится через патрубок 6 из теплообменного аппарата. Нагреваемая среда выводится из теплообменного аппарата через патрубок 4.
Таким образом, использование предлагаемого теплообменника, позволит по сравнению с прототипом обеспечить достижение следующих новых технических результатов:
1. Повышение коэффициента теплоотдачи согласно расчетным данным в 5-7 раз за счет искусственной турбулизации среды, благодаря выполнению интенсификатора потока в виде хаотичного насадочного слоя.
2. Простое аппаратурное оформление теплообменного оборудования с применением небольшого количества деталей, что позволит применять такие аппараты в небольших помещениях и площадках, не снижая при этом эффективности теплообмена.