Кожухотрубный теплообменник

 

КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННЖ, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода теплообменивающихся сред и размещенный в корпусе сердечник с навитыми на него трубками, имеющими наружное оребрение, заключёнными в обечайку и закрепленными в трубных решетках, отличающийся тем, что, с целью интенсифика1щи теплообмена и повьшения надежности , трубки в зоне навивки дополнительно оребрены «знутри, при этом наружное оребрение имее суммарную поверхность, в 4-5 раз«превышающую поверхность внутреннего оребрения , а каждая трубка имеет относительную длину 6 . 300-1100, где 6 - длина трубки, d - ее эквивалентный диаметр. л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (! 1) (Si)4 F 28 D 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:

К ABTOPCKOMY. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3500947/24-06 (22) 15. 10. 82 (46) 07.10.85. Бюл. Ф 37 (72) В.А. Гарин, В. В.Иаэаев, В.Е.Позняк и В.Н.Савельев (53) 621.57(088.8) (56) 1. Разделение воздуха. Под ред. В.И.Епифановой. И;: Иашиностроение, 1964, т. I с. 300.

2. Патент ФРГ 9 2841188, кл. F 28 D 7/10, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 851081, кл. F 28 D 7/02. 1979. (54)(57) КОЖУХОТРУБНЬЙ ТЕПЛООБИЕННИК, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода теплообменивающихся сред и размещенный в корпусе сердечник с навитыми на него трубками, имеющими наружное оребрение, заключенными в обечайку и закрепленными в трубных решетках, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с .целью интенсификации теплообмена и повышения надежности, трубки в зоне навивки до-. полнительно оребрены изнутри, при этом наружное оребрение имеет суммарI ную поверхность, в 4-5 pas превышающую поверхность внутреннего оребрения, а каждая трубка имеет относительную длину 8 = 6 /4, =300-1100, где 0 — длина трубки, 3> — ее эквивалентный диаметр.

1 83817

Недостатками теплообменника явля-ются сложность конструкции, низкая интенсивност:ь теплообмена и невысокая надежность.

Известен также кожухотрубньй теплообменник, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода теплообменивающихся сред и размещенный в кОрпусе сердечник с навитыми на него трубками, имеющими наружное оребрение, заключенными в,обечайку и закрепленными в трубных решетках (3) .

Недостатками известного теплообменника являются низкие интенсивность теплообмена и надежность.

55

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, используемым преимущественно в криогенных установках

r для проведения теплообмена с изменением агрегатного состояния рабочих сред.

Известен кожухотрубный теплообменник для проведения процессов испарения и конденсации в установках разделения воздуха, содержащий корпус tQ с патрубками входа и выхода потока, трубные решетки и змеевик иэ гладкостенных труб. Испаряемую среду подают в трубы через распределительные устройства, вставленные в каждую рабочую трубку. В межтрубном пространстве змеевика конденсируется гаэ, являющийся теплоносителем (Ej .

Недостатком известного теплообменника является сложность кс нструкции, рб вызванная наличием распределительных устройств для равномерной подачи жидкости в каждую трубу. Гладкостенные трубки не позволяют интенс.ифицировать процесс испарения и конденса- 25 ции. Иэ-за нарушения равномерности распределения жидкости по трубам на внутренней поверхности стенок, не омываемых жидкостью, возможно образование участков для высадки взрывоопасных примесей -при выпаривании жидкого продукта, содержащего эти примеси, вследствие чего снижается надежность работы.

Известен теплообменник, содержащий корпус с патрубками входа и выхода

35 потока, внутри которого размещены сердечник с намотанным на него пучком труб, обечайка и трубные решетки с коллекторами. Концы пучка труб вы40 полнены прямолинейными и направлены вертикально ктрубным решеткам. Корпус теплообменника снабжениэоляцией l2).

Цель изобретения — интенсификация теплообмена и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в кожухотрубном теплообменнике, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода теплообменивающихся сред и размещенный в корпусе сердечник с навитыми на него трубками, имеющими наружное. оребрение, заключенными в обечайку и закрепленными в трубных решетках, трубки в зоне навивки дополнительно оребрены изнутри, при этом наружное оребрение имеет суммарную поверхность, в 4-5 раэ превышающую поверхность внутреннего оребрения, а каждая трубка имеет относительную длину 1=f/d =300-1100, где 1 — длина трубки, d> — ее эквивалентньй диаметр.

На чертеже изображен предлагаемый кожухотрубный теплообменник, разрез.

Кожухотрубный теплообменник содержит корпус 1 с патрубками подвода 2 и 3 и отвода 4 потока. Внутри корпуса размещен сердечник 5 с намотанным на него пучком оребренных труб 6, прямые участки 7 и 8 труб установлены в трубные решетки 9 и 10. На наружный диаметр пучка труб 6 надета обечайка 11.

Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом.

В межтрубное пространство пучка труб 6 через патрубок 3 подают жид- . кий продукт, который заполняет всю намотку пучка труб 6. Одновременно в трубное пространство через патрубок 2 подают газ, которьй конденсируется внутри труб 6 эа счет испарения продукта межтрубного пространства. С целью исключения экономайзерной зоны на стороне кипения в межтрубном пространстве газ подают снизу через патрубок 2. В результате этого интенсивное кипение жидкости наступает сразу на начальном участке намотки нижней части змеевика и поддерживается по всей высоте намотки труб 6. Парообразование на наружной оребренной поверхности труб, 6 намотки вызывает естественную циркуляцию жидкости в межтрубном пространстве змеевика. Подъемное движение парожидкостного потока осуществляется по каналам, образованным оребренными парогенерирующими трубами 6, а опускное — по сердечнику 5 и кольцевому пространству, образованному кор3 11838 пусом 1 и обечайкой 11. Двухфазный поток обеспечивает интенсивное омывание прямых гладких участков 7 труб, расположенных между верхней трубной решеткой 10 и зоной намотки пучка труб 6, и препятствует отложению и накоплению взрывоопасных примесей на их поверхности. Для снижения содержания примесей в циркулируемой жидкости ее непрерывно отводят из верхней час- 1О ти намотки змеевика и смешивают в нижней части с вновь подаваемой частью, Слив жидкости производится через сердечник 5 и обечайку 1. При этом учтено, что с целью одинаковой 15 нагрузки опускных систем торец сердечника 5 расположен выше торца обе— чайки 11. Трубки 6 оребрены снаружи и внутри с отношением поверхности кипения к поверхности конденсации

4!5. При уменьшении этого отношения уменьшается тепловой поток на единицу длины трубы, что приводит к уве17 + личению массы аппарата. При увеличении отношения уменьшается коэффициент полезного действия оребренной поверхности, что также приводит к увеличению габаритов и массы аппара- та. Применение труб с относительной длиной f/d =300-1100 является для этих условий оптимальным. При уменьшении f/d уменьшается скорость паЭ ра в трубе, что приводит к уменьшению коэффициента теплоотдачи при конденсации пара внутри каналов. При увеличении относительной длины более

1100 увеличивается гидравлическое сопротивление, что.приводит к уменьшению давления конденсации и уменьшению темпер урного напора в аппарате.

Экономический эффект, получаемыи в результате использования предлага-. емого кожухотрубного теплообменника, возникает за счет интенсификации теплообмена и повышения надежности.

ВНИИПИ Заказ 6258/41 .Тираж 622 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Проектная, 4