УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки наружных теплообменных поверхностей и может быть использовано для очистки труб теплообменных аппаратов типа труба в трубе в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, фармакологической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах утилизаций тепла газов и жидкостей.
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 горизонтальном межтрубном пространстве теплообменника типа «труба в трубе» псевдоожиженного слоя зернистого материала, предупреждающего отложения на поверхности труб.
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 (описание изобретения к патенту РФ №615347 F28D 11/02, F28G 1/08, 1978).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и эксплуатации, а главное - невозможность качественной очистки наружной поверхности труб из-за жесткого крепления ножей, скользящих по наружной поверхности, и износа рабочей поверхности ножей.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является устройство для очистки наружной поверхности труб, содержащее наружную и внутреннюю трубы с патрубками входа и выхода теплоносителей, размещенный в жидкой рабочей среде полый корпус, выполненный с возможностью вращения, и очистные элементы со средством их прижима к очищаемой поверхности, причем средство прижима очистных элементов выполнено в виде плавающих втулок, установленных в выполненных в корпусе радиальных пазах с возможностью радиального перемещения, (авт. св. СССР №1389892, В08В 9/02, 1988).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и эксплуатации полого корпуса и очистных элементов со средством их прижима к очищаемой поверхности, а главное - невозможность качественной очистки наружной поверхности труб из-за износа и загрязнения рабочих поверхностей очистных элементов, например, стрежнями из абразивного материала.
Техническим результатом предлагаемой конструкции устройства для очистки наружной поверхности труб является повышение качества очистки за счет интенсификации процесса удаления отложений.
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 и очистные элементы, при этом патрубки входа и выхода наружной трубы установлены тангенциально к ее боковой поверхности, а очистные элементы представляют зернистый материал с положительной плавучестью. Установка патрубков входа и выхода жидкой рабочей среды позволяет закрутить рабочую среду в межтрубном пространстве наружной и внутренней труб по всей их длине. Очистные элементы в виде зернистого материала с положительной плавучестью под действием центробежной силы прижимаются к внешней поверхности внутренней трубы и удаляют с нее загрязнения и различные отложения.
Это позволяет повысить качество очистки и эффективность работы теплообменника за счет интенсификации процесса удаления отложений, так как при увеличении скорости подачи среды, содержащей зернистые элементы с положительной плавучестью, увеличивается центробежная сила, прижимающая зернистые элементы к очищаемой поверхности. Так как среда вращается при тангенциальной установке патрубков ее входа и выхода на всей длине очищаемой поверхности, то и отложения, и загрязнения будут удаляться со всей наружной поверхности внутренней трубы.
Таким образом, предлагаемое устройство для очистки наружной поверхности труб позволяет интенсифицировать процесс очистки наружной поверхности трубы в межтрубном пространстве на всей ее длине. Кроме того, скорость очистки несложно регулировать путем изменения расхода среды в межтрубном пространстве. Устройство несложно по конструкции, так как вместо обычной установки патрубков входа и выхода среды требует их тангенциальной установки (как в гидроциклонах), а очистные элементы с положительной плавучестью, например частицы зернистого материала, плотность которых меньше плотности рабочей среды, также не дефицитны.
На фиг.1 показан теплообменник с устройством для очистки наружной поверхности труб, общий вид; на фиг.2 - аксонометрический вид в разрезе.
Теплообменник состоит из наружной трубы 1 и внутренней трубы 2. На входе наружной трубы 1 установлен тангенциально к ее поверхности патрубок 3, а на выходе также тангенциально установлен патрубок 4. На входе внутренней трубы 2 установлен патрубок 5, а на выходе - патрубок 6.
Устройство для очистки наружной поверхности труб работает следующим образом. В межтрубное пространство труб 1 и 2 подают жидкую рабочую среду по патрубку 3. Жидкая рабочая среда содержит зернистый материал 7 с положительной плавучестью, например, плотность которого меньше плотности этой рабочей среды, и являющегося очистными элементами. Так как патрубки 3 и 4 установлены к боковой поверхности наружной трубы 1 тангенциально, то рабочая среда двигается в межтрубном пространстве вдоль оси труб с вращением. Под действием центробежной силы зернистый материал 7 с положительной плавучестью прижимается к внешней поверхности внутренней трубы 2 и удаляет с нее частицы ржавчины, накипи, солевого камня, продуктов деструкции и других отложений, которые потоком рабочей среды выносится в патрубок 4.
Предлагаемая конструкция устройства для очистки наружной поверхности труб позволяет интенсифицировать процесс удаления отложений и загрязнений за счет увеличения скорости среды в межтрубном пространстве, так как с увеличением этой скорости возрастает центробежная сила и сила, прижимающая зернистый материал 7 с положительной плавучестью к внешней поверхности внутренней трубы 2. Кроме того, устройство может работать в режиме рецикла, то есть в прямом и обратном направлении, когда патрубки 3 и 4 периодически становятся то подводящими, то отводящими среду.
Таким образом, одним и тем же небольшим объемом среды с зернистым материалом 7 с положительной плавучестью можно за несколько циклов удалить даже сильно загрязненную наружную поверхность трубы 2. Устройство несложно по конструкции и в эксплуатации. Тангенциальная установка патрубков 3 и 4 по отношению к наружной трубе 1 несложно при изготовлении, а очистные элементы в виде зернистого материала с положительной плавучестью хорошо известны. Сама операция очистки наружной поверхности трубы 2 так же не вызывает трудностей. После остановки теплообменника на ремонт или техобслуживание при накоплении на наружной поверхности трубы 2 большого слоя загрязнений и отложений по парубку 3 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 поверхности, а поток воды выносит их в патрубок 4.