Теплообменник

(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие БЕЛНИКТИММП(72) Авторы Дымар Олег Викторович Трофимов Владимир Сергеевич Белущенко Александр Иванович(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие БЕЛНИКТИММП(57) Теплообменник, содержащий корпус, состоящий из трех или более коаксиально расположенных труб, обтекатель, фланцы, переходники переменного сечения, входные и выходные патрубки для нагревающей и нагреваемой сред, отличающийся тем, что он дополнительно содержит направляющие потока, причем вторая от центра труба закреплена консольно.(56) 1. Патент Республики Беларусь на полезную модель 119 от 23.07.1999 г. 2. Патент Республики Беларусь на полезную модель 685 от 28.02.2002 г. (прототип). 1192 Полезная модель относится к теплообменным устройствам, а именно к устройствам для пастеризации и стерилизации жидких и газообразных сред путем рекуперации. Известен теплообменник для рекуперации тепла, пастеризации и стерилизации пищевых продуктов, содержащий коаксиально расположенные трубы с входными и выходными патрубками, торцы труб заглушены шайбами, образованные трубами полости, соединяются перепускными патрубками 1. Недостатками этого устройства являются отсутствие возможности разборки устройства для проведения санитарно-гигиенической обработки, низкая эффективность теплообмена, высокая энергоемкость проведения процесса. Наиболее близким, к предлагаемому, является теплообменник для рекуперации тепла,пастеризации и стерилизации пищевых продуктов, содержащий корпус, состоящий из трех или более коаксиально расположенных труб, обтекатель, фланцы, переходники переменного сечения, входные и выходные патрубки для нагревающей и нагреваемой сред 2. Недостатком этого устройства является низкая эффективность теплообмена, высокая энергоемкость проведения процесса. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение эффективности теплообменных процессов и снижение энергоемкости проведения процесса. Поставленная задача достигается тем, что теплообменник содержит корпус, состоящий из трех или более коаксиально расположенных труб, направляющие потока в межтрубном пространстве, входные и выходные патрубки для нагревающей и нагреваемой сред. В центральной трубе расположен обтекатель, вторая от центра труба закреплена консольно и является переливной, межтрубные пространства между центральной и переливной трубами и переливной и третьей от центра трубами сообщаются между собой переливом через свободный торец переливной трубы. Остальные межтрубные пространства сообщаются между собой перепускными каналами во фланцах, причем отдельные коаксиально расположенные трубы соединены с фланцами переходниками переменного сечения. Отличительными признаками предлагаемого теплообменника от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является наличие направляющих потока. Направляющие потока позволяют интенсифицировать теплообменные процессы путем увеличения скорости движения и турбулентности сред в зазорах. Направляющие потока могут быть выполнены в виде спиральных навивок с постоянным или переменным шагом, быть закрепленными на соответствующих трубах или находится в межтрубном пространстве свободно,иметь высоту, равную или меньшую величины межтрубного зазора. Направления навивки в смежных межтрубных пространствах может быть как одинаковым так и разным. Возможно исполнение направляющих потока в виде выдавленных на коаксиальных трубах или выполненных совместно с ними выступов любой необходимой конфигурации. Межтрубные зазоры могут иметь различные величины, в зависимости от требований к работе устройства,например, обеспечивая при этом постоянные скорости течения сред в зазорах, числоили коэффициент теплопередачи и др., снижение в определенном проходе гидравлического сопротивления или иное. Закрепление второй от центра трубы консольно делает ее переливной, что позволяет организовать поток обрабатываемой среды таким образом, что в устройстве происходит рекуперация тепла, подведенного к ней. В зависимости от условий эксплуатации в качестве нагревающей среды может выступать жидкость, пар, газ или другие тепловыделяющие элементы. На фиг. показан общий вид теплообменника (семитрубная конструкция) с направляющими потока, выполненными в виде спиральных навивок с постоянным шагом,имеющими разное направление навивки в смежных межтрубных пространствах. Теплообменник содержит коаксиально расположенные трубы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, причем труба 2 является переливной. Входной 8 и выходной 9 патрубки для нагревающей среды,входной 10 и выходной 11 патрубки для обрабатываемой среды, фланцы 12, 13, обтекатель 14, переходники переменного сечения 15, направляющие потока 16. Пространства 2 1192 между трубами 5 и 6 и трубами 3 и 4 сообщаются перепускными каналами во фланце 12. Пространства между трубами 3 и 4 и трубами 1 и 2 сообщаются перепускными каналами во фланце 11. Пространства между трубами 1 и 2 и трубами 2 и 3 сообщаются переливом через торец переливной трубы 2. Пространства между трубами 2 и 3, трубами 4 и 5 сообщаются перепускными каналами во фланце 11. Пространства между трубами 4 и 5 и трубами 6 и 7 сообщаются перепускными каналами во фланце 12. Для снижения гидравлических сопротивлений соединения труб и фланцев выполнены соответствующими переходниками переменного сечения 15. Устройство работает следующим образом. Обрабатываемая среда через входной патрубок 10 подается в пространство между трубами 5 и 6, содержащее направляющие потока 16, где происходит ее нагрев через стенки труб 5 и 6 теплом охлаждающейся обрабатываемой среды текущей в смежных зазорах. Далее через перепускные каналы фланца 12 обрабатываемая среда поступает в пространство между трубами 3 и 4, содержащее направляющие потока 16, где происходит ее нагрев через стенки труб 3 и 4 теплом охлаждающейся обрабатываемой среды текущей в смежных зазорах. Далее через перепускные каналы фланца 13 обрабатываемая среда поступает в пространство между трубами 1 и 2, содержащее направляющие потока 16, где происходит ее нагрев через стенки труб 1, от нагревающей среды, и 2, теплом охлаждающейся обрабатываемой среды текущей в смежном зазоре. Обогнув торец переливной трубы 2, обрабатываемая среда поступает в пространство между трубами 2 и 3, содержащее направляющие потока 16, где охлаждается через стенки труб 2 и 3, отдавая тепло обрабатываемой среде, текущей в смежных зазорах. Далее через перепускные каналы во фланце 13 обрабатываемая среда поступает в пространство между трубами 4 и 5, содержащее направляющие потока 16, где охлаждается через стенки труб 4 и 5, отдавая тепло обрабатываемой среде, текущей в смежных зазорах. Далее через перепускные каналы во фланце 12 обрабатываемая среда поступает в пространство между трубами 6 и 7, содержащее направляющие потока 16, где охлаждается через стенку трубы 6, отдавая тепло обрабатываемой среде, текущей в смежном зазоре, и выводится из теплообменника. Нагревающая среда подается в теплообменник через входной патрубок 8 и поступает в полость центральной трубы 1. Далее она поступает в пространство между центральной трубой 1 и обтекателем 14, содержащее направляющие потока 16, и, наконец, выводится из теплообменника через патрубок 9. Теплообмен происходит через стенку трубы 1. Предлагаемая конструкция теплообменника позволяет повысить эффективность теплообмена и снизить энергоемкость проведения процесса. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3