кожухотрубный теплообменник
Классы МПК: | F28D7/00 Теплообменные аппараты с неподвижными трубчатыми каналами для двух теплоносителей, причем оба теплоносителя контактируют с разделяющими стенками канала F28F1/00 Трубчатые элементы; комплекты трубчатых элементов |
Автор(ы): | Шеин И.Г., Перелыгин В.Г., Калиновский В.В., Кокоев М.К. |
Патентообладатель(и): | Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-07-23 публикация патента:
20.09.1997 |
Использование: в химической, энергетической и др. отраслях промышленности. Сущность изобретения: достижение более равномерного теплообмена на всей поверхности трубного пучка и повышение эксплуатационный эффективности обеспечивается тем, что в корпусе 1 с выходным и входным патрубками 2 для межтрубной среды размещены секции-пучки 3 теплообменных трубок 5, имеющие каждая автономный ввод 6 и вывод 9 трубной среды и закрепленные с одной стороны в стенке корпуса 1. Трубы 5 в каждой секции-пучке 3 имеют свой переменный шаг расположения, уменьшающийся последовательно по ходу движения потока межтрубной среды как внутри отдельной секции 3, так и от секции к секции. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Кожухотрубный теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным патрубками для межтрубной среды и размещенные в нем секции-пучки теплообменных трубок, имеющие каждая автономный ввод и вывод трубной среды и закрепленные с одной стороны в стенке корпуса, отличающийся тем, что трубы в каждой секции-пучке имеют свой переменный шаг расположения, уменьшающийся последовательно по ходу движения потока межтрубной среды как внутри отдельной секция, так и от секции к секции. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что секции-пучки теплообменных трубок установлены в корпусе встречно-параллельно относительно друг друга.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению, а именно к теплообменным аппаратам (ТА) и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности. Известен кожухотрубный ТА, содержащий корпус с горловинами подвода и отвода рабочей среды и размещенный в нем трубный пучок, закрепленный в трубных решетках, с патрубками подвода и отвода другой среды. Один теплоноситель (хладагент) течет внутри труб, другой в межтрубном пространстве [1]Недостатком указанного типа ТА являются значительные затраты времени на переналадку и замену трубного пучка из-за невозможности его извлечения без нарушения целостности тракта. При выходе из строя хотя бы одной трубки требуется остановка в работе ТА для его разборки с целью извлечения пучка для ремонта или замены, что снижает эксплуатационную эффективность ТА и всей системы. Известен кожухотрубный ТА, в котором для интенсификации теплообмена используются перегородки, придающие поперечное обтекание средой пучка труб [2]
Недостатком указанного типа ТА является наличие застойных зон в местах сопряжения перегородок с корпусом, а также неравномерность теплообмена на трубах пучка по ходу движения среды в межтрубном пространстве, что снижает эффективность теплообмена. Известен теплообменный аппарат, наиболее близкий к предложенному, содержащий теплообменные секции, расположенные с чередованием на противоположных стенках и закрепленные с одной стороны в стенках корпуса [3]
Недостатком указанного типа ТА является неравномерность теплообмена на пучках по ходу движения среды в межтрубном пространстве, а также неоптимальное использование теплоносителя внутри труб, снижающее эффективность теплообмена. Задача изобретения заключается в достижении более равномерного теплообмена на всей поверхности трубного пучка и повышении эксплуатационной эффективности ТА. В ряде случаев (например, при использовании ТА в газопроточном тракте йодно-кислородного лазера) необходимо удалить (выморозить) воду из газового потока, давление паров которой на входе в ТА составляет 1,0.1,5 Тор при общем давлении газа 2.10 Тор. Для достижения поставленной задачи предлагается конструкция кожухотрубного теплообменника, корпус которого выполнен с входным и выходным патрубками для прохода рабочей среды. В нем размещены автономные секции-пучки, состоящие из трубок, закрепленных в трубных решетках, имеющие одностороннее крепление к наружной поверхности корпуса и установленные встречно-параллельно поперек движения рабочей среды, причем трубки в каждой секции-пучке имеют свой переменный шаг расположения, уменьшающийся последовательно по ходу движения потока рабочей (межтрубной) среды как внутри отдельной секции, так и от секции к секции. Встречно-параллельное расположение секций пучков поперек движения рабочей среды придает компактность конструкции ТА, позволяет полнее и эффективнее использовать всю площадь поверхности теплообмена трубных секций-пучков, исключает наличие застойных зон и способствует разрушению всевозможных нетурбулизованных слоев рабочей среды. Шаг расположения трубок в секциях-пучках, уменьшающийся последовательно по ходу движения потока рабочей среды, как внутри отдельной секции, так и от секции к секции, способствует более равномерному теплообмену на всем пути следования рабочей среды. Использование ТА в газопроточном тракте йодно-кислородного лазера позволяет нормализовать количество намерзаемой на каждую трубу воды (льда) и тем самым увеличить время непрерывной работы теплообменника. Из вышеизложенного можно сделать вывод, что предложенное решение является новым и имеет изобретательский уровень. На фиг.1 схематично представлен теплообменник; на фиг.2 элемент расположения трубок в секции-пучке по ходу движения рабочей среды. Конструкция ТА состоит из корпуса с горловинами 2, соединяющими его с другими узлами системы и служащими для подачи и отвода рабочей среды. Внутри корпуса 1 поперек движения рабочей среды установлены встречно-параллельно с двух сторон автономные секции-пучки 3, состоящие из трубных решеток 4 и четырех рядов трубок 5. Расположение трубок 5 в каждой секции-пучке 3 выбрано с переменным шагом, уменьшающимся последовательно по ходу движения потока межтрубной среды как внутри отдельной секции, так и от секции к секции. По двум рядам трубок 5 автономной секции-пучка 3 подается теплоноситель через штуцер 6 и объединяющий коллектор 7 и отводится, аналогично, по двумя рядам через коллектор 8 и штуцер 9. Сообщение трубок 5 и поворот теплоносителя осуществляется через общий коллектор 10. При значительных длинах трубок 5 для облегченной сборки и исключения возможного провисания предусмотрено использование направляющих. Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. Рабочая среда подается в корпус 1 через горловину 2, где она движется в межтрубном пространстве. Одновременно с этим в секциях-пучках 3 по трубкам 5 циркулирует теплоноситель (хладагент), автономная подача которого в каждую секцию-пучок 3 позволяет оптимизировать его использование путем варьирования температуры, добиваясь равномерности теплообмена на всем пути следования рабочей среды. Перемещаясь в межтрубном пространстве секций-пучков 3, рабочая среда в результате теплообмена на выходе из корпуса 1 приобретает необходимую температуру. При этом, благодаря переменному шагу расположения трубок 5 в каждой секции-пучке 3, уменьшающемуся последовательно по ходу движения потока рабочей среды как внутри отдельной секции, так и от секции к секции, осуществляется равномерный теплообмен на всем пути следования рабочей среды, а при использовании ТА в газопроточном тракте йодно-кислородного лазера имеющиеся пары воды вымораживаются равномерно на всех трубках 5 ТА, а их давление на выходе из него уменьшается до необходимой величины. Таким образом, используемые конструктивные улучшения позволяют обеспечить более равномерный теплообмен, оптимизировать использование теплоносителя, повысить эксплуатационную эффективность ТА и выполнить его компактным.
Класс F28D7/00 Теплообменные аппараты с неподвижными трубчатыми каналами для двух теплоносителей, причем оба теплоносителя контактируют с разделяющими стенками канала
теплообменный аппарат - патент 2527772 (10.09.2014) | |
газожидкостный кожухотрубный теплообменник с автоматической системой управления процессом теплообмена - патент 2523454 (20.07.2014) | |
теплообменный элемент - патент 2522759 (20.07.2014) | |
кожухотрубный теплообменник - патент 2516998 (27.05.2014) | |
устройство для компримирования и осушки газа - патент 2516675 (20.05.2014) | |
трубчатый теплообменник - патент 2511840 (10.04.2014) | |
теплообменник-реактор - патент 2511815 (10.04.2014) | |
теплообменная система для дезодоратора - патент 2506513 (10.02.2014) | |
теплообменник типа "труба в трубе" - патент 2504723 (20.01.2014) | |
теплообменник - патент 2504717 (20.01.2014) |
Класс F28F1/00 Трубчатые элементы; комплекты трубчатых элементов
теплообменный аппарат - патент 2527772 (10.09.2014) | |
холодильный контур - патент 2526139 (20.08.2014) | |
способ формирования, введения и закрепления ребер в бойлерных трубах - патент 2522261 (10.07.2014) | |
теплообменная панель и способ ее сборки - патент 2520775 (27.06.2014) | |
теплообменная труба - патент 2511859 (10.04.2014) | |
теплообменная труба - патент 2508516 (27.02.2014) | |
теплообменник труба в трубе - патент 2502931 (27.12.2013) | |
струйный теплообменник типа труба в трубе - патент 2502930 (27.12.2013) | |
теплообменник - патент 2500965 (10.12.2013) | |
теплообменная труба - патент 2496072 (20.10.2013) |