ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в конструкциях рекуперативных теплообменных аппаратов поверхностного типа - преимущественно водоводяных подогревателей в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения.
Известно, что в конвективных теплообменниках каналы для прохода горячего и холодного рабочих тел чаще всего выполнены в виде гладкостенных труб (RU №2150644, F28D 7/00, опубл. 10.06.2000).
Недостатком известного устройства является то, что при течении загрязненной жидкости на теплообменной поверхности оседают взвешенные вещества, что ухудшает теплообмен.
Известны теплообменники, в каналах которых для интенсификации теплообмена размещены сложные поверхности - турбулизаторы (SU №1383083, F28F 1/40, F28F 13/02, опубл. 23.03.1988).
Недостатком известного устройства является сложность изготовления.
Известны теплообменники, которые содержат резиновые поршни, полимерные щетки, металлические ерши, специальные вращающиеся турбинки или сверла для очистки теплопередающих поверхностей (RU №2130155, F28D 7/02, F28G 7/00, опубл. 10.05.1999).
Недостатком этих устройств является то, что при механической очистке возможно частное повреждение теплопередающих поверхностей, что ускоряет коррозию, а кроме того для очистки необходим останов и разборка теплообменника.
Наиболее близким техническим решением является теплообменник, содержащий кожух с подводящим и отводящим патрубками, внутри которого трубчатая система соединена с ее подводящим и отводящим патрубками через демпферно-упругие элементы. Ограничитель хода вынужденных колебаний установлен на внутренней поверхности трубчатого кожуха, а ударный узел - в отводящем патрубке трубчатой системы (RU №95814, F28F 1/00, F28F 13/08, опубл. 10.07.2010).
Недостатком известной конструкции является гашение ударной волны объемом жидкости внутри трубчатой системы, что снижает эффект самоочищения теплопередающей поверхности ввиду ее малой амплитуды движения, а следовательно и снижается коэффициент теплопередачи.
Технический результат заключается в повышении коэффициента теплопередачи в теплообменнике между греющей и нагреваемой средой, снижении металлоемкости конструкции, реализации эффекта самоочищения теплопередающей поверхности.
Технический результат достигается за счет того, что теплообменник содержит кожух с подводящим и отводящим патрубками у греющего и нагреваемого контура, внутри которого расположена трубчатая система. Трубчатая система содержит змеевик, жестко установленный на гидромеханическом преобразователе, имеющем боковой отвод, соединенный с нижним фланцем и с отводящим патрубком греющего контура с помощью трубы или шланга. Концы змеевика посредством шлангов соединены с подводящим и отводящим патрубками греющего контура. Гидромеханический преобразователь может содержать корпус с крышкой, между которыми жестко зажаты концы мембраны, прижатой с помощью возвратной пружины к диску, жестко соединенному со штоком. Гидромеханический преобразователь может содержать сильфон, жестко соединенный с верхним фланцем.
На фиг. 1 показан общий вид теплообменника с гидромеханическим преобразователем мембранного типа, на фиг. 2 - общий вид теплообменника с гидромеханическим преобразователем сильфонного типа.
Теплообменник содержит (фиг. 1) кожух 1 с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками греющего контура и отводящим 4 и подводящим 5 патрубками нагреваемого контура. Внутри кожуха расположена трубчатая система, содержащая змеевик 6, концы которого посредством шлангов 7 соединены с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками греющего контура. Змеевик 6 жестко соединен с гидромеханическим преобразователем, боковой отвод 8 которого жестко соединен с нижним фланцем 9 и с отводящим 3 патрубком греющего контура с помощью трубы или шланга 10. Гидромеханический преобразователь может быть мембранного типа и включает (фиг. 1) мембрану 11, концами жестко зажатую между крышкой 12 и корпусом 13 и прижатую с помощью возвратной пружины 14 к диску 15, жестко соединенному со штоком 16. Гидромеханический преобразователь сильфонного типа (фиг. 2) включает сильфон 17, жестко соединенный с верхним фланцем 18.
Теплообменник работает следующим образом. Предполагается работа теплообменника в комплексе с импульсной системой теплоснабжения, благодаря которой создается импульсный режим течения в греющем контуре и пульсирующий режим в нагреваемом контуре. При этом происходит очищение теплопередающей поверхности и увеличение коэффициента теплопередачи. Ударный узел импульсной системы теплоснабжения генерирует гидравлический удар в греющем контуре. В теплообменнике с гидромеханическим преобразователем мембранного типа поток теплоносителя выходит из отводящего патрубка 3 греющего контура, проходит через трубу или шланг 10, боковой отвод 8 и нижний фланец 9 гидромеханического преобразователя к ударному узлу. При закрытии клапана ударного узла возникает отраженная ударная волна, часть кинетической энергии которой преобразовывается в потенциальную энергию змеевика 6. Мембрана 11 прогибается, установленный на ней диск 15 перемещается вместе с жестко соединенным с ним штоком 16, на котором жестко установлен змеевик 6. Возвратная пружина 14 перемещает мембрану 11 со штоком 16 и змеевик 6 в первоначальное положение. В теплообменнике с гидромеханическим преобразователем сильфонного типа поток теплоносителя выходит из отводящего патрубка 3 греющего контура, проходит через трубу или шланг 10, боковой отвод 8 и нижний фланец 9 гидромеханического преобразователя к ударному узлу. При закрытии клапана ударного узла возникает отраженная ударная волна, часть кинетической энергии которой преобразовывается в потенциальную энергию змеевика 6. Сильфон 17 растягивается и перемещает жестко связанный с ним змеевик 6, а затем под действием силы упругости сильфон 17 принимает первоначальную форму и перемещает змеевик 6 в исходное положение. За счет разности инерционных масс металла змеевика 6 и жидкости, как находящейся в нем, так и омывающей его, на границе раздела сред металл - отложения возникает сдвигающий момент, благодаря которому отложения отделяются от поверхности теплообмена.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить коэффициент теплопередачи в теплообменнике между греющей и нагреваемой средой, снизить металлоемкость конструкции, реализовать эффект самоочищения теплопередающей поверхности.