Учеными кафедры «Технологическое оборудование и транспортные системы» Дзержинского политехнического института НГТУ им. Р.Е. Алексеева получен патент № 2847848 на изобретение «Тепломассообменное устройство с завихрителем». Авторами изобретения являются пять сотрудников ДПИ НГТУ: Сидягин Андрей, Бухаров Денис, Степыкин Антон, Тутанина Екатерина и Горюнов Никита.
Разработка не имеет мировых аналогов и позволяет повысить эффективность теплообмена на 20 %.
Устройство относится к области контактных устройств для проведения тепло и массообменных процессов в гетерогенных системах «газ (пар) – жидкость». Оно особенно эффективно в процессах с умеренными тепловыми эффектами, таких как сорбция, хемосорбция и ректификация. Разработка входит в систему проектирования контактных устройств со встроенными теплообменными элементами и призвана существенно повысить управляемость тепло и массообменными процессами.
Конструктивно устройство представляет собой цилиндрический корпус с центральной вертикальной трубой коллектором. Внутри трубы установлена горизонтальная перегородка, которая разделяет подводящую и отводящую зоны. В корпусе вертикально размещены теплообменные модули прямоугольной формы, в которые через коллектор поступает теплоноситель. Снаружи модулей находится гофрированная насадка — на её поверхности протекает совмещённый тепло массообменный процесс между газовой и жидкой фазами.
Принципиальное отличие разработки от аналогов заключается в двух ключевых инновациях. Во первых, в центральную трубу интегрированы завихрители в виде спиральной навивки — они структурируют поток теплоносителя и увеличивают скорость его движения. Во вторых, горизонтальная перегородка в коллекторе позволяет пространственно разделить зоны подачи и отвода теплоносителя, исключая застойные места. Благодаря этим решениям устраняются застойные зоны (что сохраняет до 20 % площади теплообмена) и повышается скорость движения теплоносителя, а значит, растёт интенсивность теплоотдачи.
Кроме того, новая разработка позволяет снизить капитальные затраты: теплообменная и массообменная части объединены в одном аппарате, что обеспечивает более эффективную передачу тепла в основную зону химического процесса.
Устройство имеет широкий потенциал применения в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Оно предназначено для высокоэффективного тепло и массообмена между газовой (паровой) и жидкой фазами. Изобретение соответствует современным требованиям энергоэффективности и может использоваться как в новых промышленных установках, так и при модернизации существующих. При этом по сравнению с аналогами устройство отличается относительной простотой конструкции и технологичностью изготовления.
