RU2015482C1

RU2015482C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2015482C1
Authority: RU
Inventors: Л.М. Торгов; В.П. Капустин; И.Ю. Капитонов; О.В. Герц
Original assignee: Ивановский научно-исследовательский институт хлопчатобумажной промышленности; Л.М.Торгов; В.П.Капустин
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: thermal power engineering. SUBSTANCE: steam-air mixture enters vertical chamber 1 through lower branch pipe 8 brought inside chamber 1 to form an annular water header. The steam-air mixture passes through channels of a heat exchanger packing made in the form of a row of inclined plates 4 and is removed through vertical branch pipe 9. The steam-air mixture heats the water flowing down plates 4 into chutes 5. The water from the chutes enters water header 6. The width of each chute 5 is 0.8-1.2 of the distance between adjacent chutes 5 in the row. The side walls of chutes 5 are mounted at an angle to the longitudinal axis of chamber 1. EFFECT: improved structure. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратам для утилизации тепла паровоздушных выбросов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в текстильной промышленности. The invention relates to apparatus for heat recovery of steam and air emissions and can be used in various sectors of the economy, for example in the textile industry.

Известны смесительные теплообменники, использующие тепло газа для нагрева воды. Они представляют собой вертикальную камеру, внутри которой расположены водораспределитель, насадки, на поверхности которых происходят теплообменные процессы, сборник нагретой воды. Данные теплообменники различаются видами насадок: кольцами Рашига, с кольцами Паля, с седлообразными насадками, с насадками фирмы "Зульцер" и др. Known mixing heat exchangers using gas heat to heat water. They are a vertical chamber, inside of which there is a water distributor, nozzles, on the surface of which heat exchange processes occur, and a collection of heated water. These heat exchangers differ in the types of nozzles: Raschig rings, with Pale rings, with saddle nozzles, with Zulzer nozzles, etc.

Однако известные теплообменники с перечисленными видами насадок нельзя использовать для утилизации тепла паровоздушных смесей, удаляемых из машин отделочного обоpудования текстильной промышленности по причине забивания этих насадок пухом, содержащимся в паровоздушной смеси. Другим недостатком этих теплообменников является высокое суммарное аэродинамическое сопротивление теплообменника и участка с системой подводящего к теплообменнику и отводящего от него газ воздуховодов, т.к. происходит неизбежное увеличение длины воздуховодов и возрастает количество поворотов на 90^о на пути движения газа (три поворота воздуховодов и один поворот внутри теплообменника) по причине того, что входной патрубок газа находится сбоку в нижней части аппарата, а выходной - в верхней части.However, well-known heat exchangers with the listed types of nozzles cannot be used to recover the heat of vapor-air mixtures removed from finishing machinery of the textile industry due to clogging of these nozzles with fluff contained in the vapor-air mixture. Another disadvantage of these heat exchangers is the high total aerodynamic resistance of the heat exchanger and the section with the system of air ducts leading to and from the heat exchanger, as there is an inevitable increase in the length of the air ducts and the number of turns by 90 ^° in the path of gas movement increases (three turns of the air ducts and one turn inside the heat exchanger) due to the fact that the gas inlet pipe is on the side at the bottom of the device and the outlet at the top.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является контактно-поверхностный водоподогреватель, который содержит вертикальный корпус с нижним газоподводящим и верхним газоотводящим патрубками, размещенную между последними теплообменную насадку с вертикальными зигзагообразными каналами, лотки, каждый из которых образован примыкающими к основанию боковыми стенками, и патрубок отвода нагреваемой среды. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a contact-surface water heater, which contains a vertical casing with a lower gas inlet and upper gas outlet pipes, located between the last heat exchange nozzle with vertical zigzag channels, trays, each of which is formed by side walls adjacent to the base, and a pipe outlet of the heated medium.

Однако указанный водоподогреватель имеет существенный недостаток, присущий аппаратам, рассмотренным выше. Наличие нескольких поворотов на пути движения газа в подводящем и отводящем воздуховодах и внутри теплообменника, связанных с тем, что входной патрубок газа находится сбоку в нижней части аппарата, а выходной - в верхней его части, создает высокое дополнительное аэродинамическое сопротивление теплообменника и системы вытяжных воздуховодов. Это требует установки дополнительных мощностей на вытяжную вентиляцию. However, the specified water heater has a significant drawback inherent in the apparatuses discussed above. The presence of several turns in the path of gas in the inlet and outlet ducts and inside the heat exchanger due to the fact that the gas inlet pipe is located on the side in the lower part of the device and the gas outlet in its upper part creates a high additional aerodynamic resistance of the heat exchanger and the exhaust duct system. This requires the installation of additional capacities for exhaust ventilation.

Целью изобретения является уменьшение энергозатрат путем снижения аэродинамического сопротивления теплообменника и системы воздуховодов. The aim of the invention is to reduce energy consumption by reducing the aerodynamic drag of the heat exchanger and duct system.

Указанная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем вертикальный корпус с нижним газоподводящим и верхним газоотводящим патрубками, размещенную между последними теплообменную насадку с вертикальными зигзагообразными каналами, лотки, каждый из которых образован примыкающими к основанию боковыми стенками, и патрубок отвода нагреваемой среды, насадка выполнена в виде рядов, наклоненных к продольной оси корпуса, планок, между которыми образованы упомянутые каналы, патрубки размещены соосно корпусу, причем газоподводящий патрубок заведен внутрь корпуса с образованием кольцевого водосборника, причем лотки размещены под нижними планками, а патрубок отвода нагреваемой среды подключен к водосборнику. Ширина основания лотка составляет 0,8 - 1,2 расстояния между соседними лотками, а боковые стенки лотков установлены под углом к продольной оси корпуса. This goal is achieved by the fact that in a heat exchanger containing a vertical casing with a lower gas supply and upper gas discharge pipes, placed between the last heat exchange nozzle with vertical zigzag channels, trays, each of which is formed by side walls adjacent to the base, and a pipe of the outlet of the heated medium, the nozzle is made in the form of rows inclined to the longitudinal axis of the housing, strips between which the said channels are formed, nozzles are placed coaxially to the housing, and the gas supply cutting wound inside the casing to form an annular sump, wherein the trays are placed under the lower slats, and the heated medium outlet pipe connected to the sump. The width of the base of the tray is 0.8 - 1.2 distances between adjacent trays, and the side walls of the trays are installed at an angle to the longitudinal axis of the housing.

Расположение газоподводящего патрубка, зигзагообразных каналов теплообменной насадки и газоотводящего патрубка вдоль одной продольной оси снижает аэродинамическое сопротивление теплообменника, а также участка воздуховодов, на котором он располагается, т.к. устраняется необходимость изменения направления движения газа в теплообменнике, а также в подводящем и отводящем воздуховодах и связанные с этим увеличение пути движения газа. Это позволяет отказаться от установки дополнительных мощностей на вытяжную вентиляцию. Предлагаемая конструкция является частью прямого участка вертикального воздуховода. The location of the gas supply pipe, zigzag channels of the heat exchanger nozzle and the gas discharge pipe along one longitudinal axis reduces the aerodynamic resistance of the heat exchanger, as well as the duct section on which it is located, because eliminates the need to change the direction of gas movement in the heat exchanger, as well as in the inlet and outlet ducts and the associated increase in the path of gas movement. This eliminates the need to install additional capacities for exhaust ventilation. The proposed design is part of a straight section of the vertical duct.

Признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого теплообменника, в известных технических решениях не обнаружено. Signs similar to the hallmarks of the inventive heat exchanger, in the known technical solutions were not found.

На фиг.1 изображен продольный разрез теплообменника; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - продольный разрез теплообменника, в котором боковые стенки лотков установлены под углом к продольной оси. Figure 1 shows a longitudinal section of a heat exchanger; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 is a longitudinal section of a heat exchanger in which the side walls of the trays are installed at an angle to the longitudinal axis.

Теплообменник представляет собой вертикальную камеру 1, в верхней части которой расположен водораспределитель 2 с патрубком 3 подвода к теплообменнику холодной воды. Средняя часть аппарата представляет собой зону теплообмена, содержащую ряды расположенных под углом к продольной оси по направлению движения теплоносителей планок 4, образующих зигзагообразные каналы. Под каждой планкой нижнего ряда установлен лоток 5. В нижней части теплообменника по периметру его основания расположен кольцевой лотковый водосборник 6, имеющий патрубок 7 отвода нагретой воды потребителю. В центре водосборника расположен патрубок 8 подвода к теплообменнику газа. Патрубок 9 отвода от теплообменника отработанного газа находится над водораспределителем. The heat exchanger is a vertical chamber 1, in the upper part of which there is a water distributor 2 with a pipe 3 for supplying a cold water heat exchanger. The middle part of the apparatus is a heat exchange zone containing rows located at an angle to the longitudinal axis in the direction of movement of the coolant strips 4, forming a zigzag channels. A tray 5 is installed under each strip of the bottom row. At the bottom of the heat exchanger along the perimeter of its base there is an annular chute water collector 6 having a pipe 7 for discharging heated water to the consumer. In the center of the catchment is located pipe 8 supply to the gas heat exchanger. The pipe 9 of the outlet from the exhaust gas heat exchanger is located above the water distributor.

Теплообменник работает следующим образом. The heat exchanger operates as follows.

Горячий газ, удаляемый из отделочного оборудования, подведенный к вертикальной камере 1 в нижней ее части через патрубок 8, поднимается по зигзагообразным каналам, образуемым лотками 5 и планками 4. Отработанный газ удаляется в атмосферу через патрубок 9. Холодная вода через патрубок 3 поступает в водораспределитель 2 и, стекая из него ровной планкой по наклонным планкам, нагревается при непосредственном контакте с поднимающимся вверх газом. Горячая вода стекает с планок нижнего ряда насадки в лотки 5 и далее направляется в кольцевой лотковый водосборник 6, а оттуда через патрубок 7 направляется к потребителю. Установка лотков предотвращает попадание воды с планок нижнего ряда насадки в патрубок 8 подвода к теплообменнику газа, а наклон лотков к вертикальной оси благодаря более сильной турбулизации газового потока в зоне их расположения позволяет обеспечить дополнительный догрев воды непосредственно в этих лотках. Hot gas removed from the finishing equipment, brought to the vertical chamber 1 in its lower part through the nozzle 8, rises along the zigzag channels formed by the trays 5 and straps 4. The exhaust gas is removed into the atmosphere through the nozzle 9. Cold water through the nozzle 3 enters the water distributor 2 and, flowing down from it with an even bar along the inclined bars, heats up in direct contact with the rising gas. Hot water flows from the strips of the lower row of the nozzle into the trays 5 and then goes to the annular chute water collector 6, and from there through the pipe 7 it goes to the consumer. The installation of the trays prevents water from the strips of the lower row of the nozzle in the pipe 8 for supplying a gas heat exchanger, and the inclination of the trays to the vertical axis due to more turbulent gas flow in the zone of their location allows for additional heating of water directly in these trays.

Использование предлагаемого изобретения имеет существенные преимущества по сравнению с прототипом. Благодаря расположению патрубка подвода газа, зигзагообразных каналов насадки и патрубка отвода газа вдоль одной продольной оси снижается аэродинамическое сопротивление участка, на котором располагается теплообменник, т. к. устраняется необходимость изменения направления движения газа в теплообменнике, а также в подводящем и отводящем воздуховодах и связанное с этим увеличение пути движения газа. Это позволит отказаться от установки дополнительных мощностей на вытяжную вентиляцию. The use of the invention has significant advantages compared with the prototype. Due to the location of the gas supply pipe, zigzag channels of the nozzle and the gas pipe along one longitudinal axis, the aerodynamic resistance of the section where the heat exchanger is located is reduced, since the need to change the direction of gas movement in the heat exchanger, as well as in the inlet and outlet ducts and associated with this increases the path of gas. This will allow to refuse to install additional capacities for exhaust ventilation.

Claims

1. HEAT EXCHANGER, comprising a vertical casing with a lower gas supply and upper gas discharge pipes, located between the latter with a heat exchange nozzle with vertical zigzag channels, trays, each of which is formed by side walls adjacent to the base, and a pipe for removing the heated medium, characterized in that, for the purpose of to reduce aerodynamic drag, the nozzle is made in the form of rows of slats inclined to the longitudinal axis of the housing, between which the said channels are formed, the nozzles are aligned with the housing, wherein the gas supply pipe is wound inside the casing to form an annular sump trays arranged under the lower slats, and the heated medium outlet pipe connected to the sump.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the width of the base of the tray is 0.8 - 1.2 distances between adjacent trays.

3. The heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the side walls of the trays are installed at an angle to the longitudinal axis of the housing.