ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в конструкциях рекуперативных теплообменных аппаратов поверхностного типа - преимущественно водо-водяных 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 данного 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 (а.с. СССР №1383083, F28F 1/40, F28F 13/02, опубл. 23.03.1988).
Недостатком данного 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, F28D7 /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 данной конструкции является несоосность демпферно-упругих элементов, что приводит к возникновению вращающего момента, приложенного к одной стороне трубчатой системы. В результате значительные колебания трубчатой системы будут наблюдаться лишь со стороны демпферно-упругого элемента, граничащего с ударным узлом.
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 соответственно греющего и нагревательного контура, внутри которого расположена трубчатая система, содержащая демпферно-упругие элементы. Трубчатая система дополнительно содержит змеевик, одним концом жестко соединенный с одним из концов ударного коллектора. Другие концы змеевика и ударного коллектора установлены соответственно в отводящем и подводящем патрубках греющего контура соосно на демпферно-упругих элементах посредством сальникового соединения и резиновых гофр. Ударный коллектор содержит перфорированную пластину, к верхней части которой жестко присоединены отводы, делящие поток теплоносителя.
На фиг.1 показан общий вид теплообменника, на фиг.2 - ударный коллектор.
Теплообменник (фиг.1) содержит 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, состоящая из змеевика 6 и ударного коллектора 7, соединенная с отводящим 3 и подводящим 2 патрубками греющего контура посредством сальникового соединения 8 и резиновых гофр 9 и опирающаяся на демпферно-упругие элементы 10. Ударный коллектор (фиг.2) состоит из отводов 11, делящих поток теплоносителя, и перфорированной пластины 12.
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. Для решения поставленной задачи трубчатая система теплообменника снабжена ударным коллектором 7, поглощающим часть кинетической энергии теплоносителя. Ударный узел импульсной системы теплоснабжения генерирует гидравлический удар в греющем контуре. Проходя по отводам 11 ударного коллектора 7, поток теплоносителя разделяется и теряет часть кинетической энергии на перфорированной пластине 12. Эта энергия преобразовывается в упругие колебания трубчатой системы, установленной на демпферно-упругих элементах 10. За счет разности инерционных масс металла трубчатой системы и жидкости, как находящейся в ней, так и омывающей ее, на границе раздела сред металл - отложения возникает сдвигающий момент, благодаря которому отложения отделяются от поверхности теплообмена. Демпферно-упругие элементы 10, граничащие с трубчатой системой, и сальниковые соединения 8 с резиновыми гофрами 9, посредством которых подводящие 2 и отводящие 3 патрубки греющей среды подсоединены к трубчатой системе, обеспечивают равномерное распределение нагрузки на трубчатую систему теплообменника при механических колебаниях, вызванных гидроударом в импульсной системе теплоснабжения. Комбинированное подвижное соединение, состоящее из сальникового соединения 8 и резиновых гофр 9, обеспечивает герметичность и малое сопротивление движению трубчатой системы. Применение ударного коллектора 7 позволяет избавиться от вращающего момента, действующего на трубчатую систему, что позволяет максимально эффективно использовать кинетическую энергию теплоносителя и способствует меньшему сопротивлению в сальниковом соединении 8.
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.