ТЕПЛООБМЕННИК
HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов.
Известен теплообменник, содержащий корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок, установленных коаксиально с кольцевым зазором и образующих полость для рабочего тела, подводящего и отводящего коллекторов с патрубками, теплообменные элементы, выполненные в виде двухслойных цилиндрических оболочек, соединенные между собой и корпусом при помощи пилонов, установленных на концах теплообменных элементов, при этом в пилонах выполнены каналы для подвода и отвода рабочего тела (патент РФ№2569990, Заявка №: 2014149786/06 от 09.12.2014, МПК: F28D 7/10 - прототип).
Предложенный теплообменник работает следующим образом. Во внутреннюю полость теплообменника подается теплоноситель. Теплоноситель равномерно распределяется в полости теплообменника и движется в кольцевых зазорах, расположенных между теплообменными элементами и внутренней стенкой корпуса. Рабочее тело через подводящий патрубок поступает в подводящий коллектор и далее в кольцевой зазор, расположенный между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса. В кольцевом зазоре рабочее тело разделяется на два потока. Первый поток рабочего тела проходит в кольцевом зазоре между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса, нагревается и отводится в отводящий коллектор. Второй поток рабочего тела поступает по пилонам в кольцевые зазоры, расположенные между стенками теплообменных элементов. Проходя по кольцевым зазорам, рабочее тело нагревается, после чего поток по пилонам поступает в отводящий коллектор. В отводящем коллекторе два потока рабочего тела смешиваются между собой. Рабочее тело выходит из отводящего коллектора через отводящий патрубок.
Основными недостатками является сложность конструкции, значительные габаритные размеры, обусловленные значительными конструктивными зазорами между кольцевыми теплообменными элементами, неравномерность нагрева оболочек, вызванная последовательностью прохождения теплоносителя от периферийной оболочки к центральной, невозможность получения дополнительного потока теплоносителя с промежуточной температурой между холодным и горячим теплоносителями, что, в конечном итоге, снижает эффективность работы теплообменника.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей теплообменника.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный теплообменник, согласно изобретению, содержит корпус с входными и выходными патрубками ввода и вывода горячего и холодного компонентов, пояса подачи горячего и холодного компонентов, соединенные с соответствующими полостями компонентов при помощи каналов, причем пояса подачи горячего и холодного компонентов выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами, и образующими замкнутые кольцевые полости, при этом в центральной части корпуса, между поясами подачи компонентов, установлен пояс подачи дополнительного компонента, с одной стороны взаимодействующий с обечайкой пояса подачи горячего компонента, с другой стороны с обечайкой пояса подачи холодного компонента, при этом на торцах обечаек со стороны входа установлены торцевые профилированные днища, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости разной длины, причем длина упомянутых полостей равномерно уменьшается от входного коллектора к центральной части теплообменника, при этом в указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы, соединяющие упомянутые торцевые полости подачи горячего и холодного компонентов через одну между собой, при этом указанные кольцевые полости компонентов соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид теплообменника, продольный разрез, на фиг. 2 - входная часть теплообменника в увеличенном масштабе, на фиг. 3 - выходная часть теплообменника в увеличенном масштабе.
Теплообменник содержит корпус 1 с входными 2, 3 и выходными 4,5 патрубками ввода и вывода горячего и холодного компонентов соответственно. Теплообменные элементы 6 выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек 7, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами 8, образующими кольцевые полости 9 и 10 горячего и холодного компонентов соответственно. Кольцевые полости горячего 9 и холодного 10 компонентов равномерно чередуются между собой. На торцах обечаек 7 установлены торцевые профилированные днища 11, скрепленные между собой и с корпусом 1, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости 12 и 13. В указанных днищах 11 выполнены изолированные каналы 14 и 15, соединяющие упомянутые торцевые полости через одну между собой. Кольцевые полости 9 и 10 теплообменных элементов соединены с полостями входных 1, 3 и выходных 4, 5 патрубков горячего и холодного потоков соответственно через упомянутые торцевые полости 12 и 13, образованные профилированными днищами 11. В центральной части корпуса 1, между поясами подачи горячего и холодного компонентов, установлен пояс 16 подачи дополнительного компонента, с одной стороны взаимодействующий с обечайкой 7 пояса 9 подачи горячего компонента, с другой стороны с обечайкой 7 пояса 10 подачи холодного компонента,
Предложенный теплообменник работает следующим образом.
Горячий компонент подается внутрь корпуса 1 теплообменника через патрубок ввода 2 горячего компонента и через торцевые полости 12 и каналы 14 поступает в кольцевые полости 9 горячего компонента. Горячий поток компонента проходит через кольцевые полости 9 и отдает тепло стенкам теплообменных элементов 6, выполненным в виде нескольких коаксиально установленных обечаек 7. На выходе из теплообменника, горячий поток собирается в аналогичных торцевых полостях 12 и через аналогичные каналы 14 поступает в выходной патрубок 4 вывода горячего потока.
Холодный компонент подается внутрь корпуса 1 теплообменника через патрубок ввода 3 холодного компонента потока и через торцевые полости 13 и каналы 15 поступает в кольцевые полости 10 холодного компонента. Холодный поток компонента проходит через кольцевые полости 10 и, за счет теплопередачи, снимает тепло со стенок теплообменных элементов 6, выполненных в виде нескольких коаксиально установленных обечаек 7. На выходе из теплообменника, холодный поток собирается в аналогичных торцевых полостях 13 и через аналогичные каналы 15 поступает в выходной патрубок 5 вывода холодного компонента.
Дополнительный компонент подается в пояс 16 подачи дополнительного компонента, с одной стороны взаимодействующий с обечайкой 7 пояса 9 подачи горячего компонента, с другой стороны с обечайкой 7 пояса 10 подачи холодного компонента. Проходя через указанный пояс, дополнительный компонент приобретает заданную температуру выше температуры холодного потока теплоносителя, но ниже температуры горячего потока теплоносителя. Таким образом, на выходе из теплообменника получается два потока с различной температурой.
Использование предложенного технического решения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности теплообменника.