Теплообменник

 

Изобретение может быть использовано в энергетике/судостроении, нефтяной, химической и других отраслях промышленности . Цель изобретения - интенсификация теплообмена. Для этого в теплообменнике, содержащем размещенные в кожухе 3 пучок теплообменвых труб 7, закрепленных в трубных решетках 2, поперечные перегородки 8, 9 в( виде чередующихся дисков и колец, перекрывающих проходное сечение кожуха и разделяющих его на отсеки, и спиральные пластины 10, установленные в каждом отсеке с образованием в нем спирального канала., один конец которого расположен у входного или выходного отверстия этого отсека, а другой - у отверстия перегородки 8 в виде кольца, в центральной по высоте части каждого отсека на внутренней стенке кожуха и спиральной пластине выполнены турбулизаторы в виде выступов. Выступы на стенке кожуха 3 и пластине 1.0 могут быть расположены с наклоном относительно оси труб 7 и скомпонованы чередующимися группами с противоположными углами наклона. На противолежащих участках пластины 10 могут быть расположены выступы с противоположными углами наклона, выступы также могут быть расположены против труб 7 ближайшего к ним ряда , образуя с последними зазоры конфузорно-диффузорного профиля. При работе теплообменника обеспечивается разрушение застойных зон и пограничногослоя на поверхности периферийных труб, что повышает эффективность теплообмена. 3 з. п. ф-лы, 4 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) (st)s F 28 0 7/00, F 28 F 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4760834/06 (22) 20.09.89 (46) 23,03.92. Бюл, М 11 (71) Центральное конструкторское бюро

"Таврия" (72) B. С. Адров и B. В. Макаров (53) 621.565.94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1114873, кл. F 28 F 9/02, 1982. (54) ТЕПЛООБМЕННИК (57) Изобретение может быть использовано в энергетике, судостроении, нефтяной, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — интенсификация теплообмена. Для этого в теплообменнике, содержащем размещенные в кожухе 3 пучок теплообменных труб 7, закрепленных в трубных решетках 2, поперечные перегородки 8, 9 в виде чередующихся дисков и колец, перекрывающих проходное сечение кожуха и разделяющих его на отсеки, и спиральные пластины 10, установленные в каждом отсеке с образованием в нем спирального каналц, один конец которого расположен у входного или выходного отверстия этого отсека, а другой — у отверстия перегородки 8 в виде кольца, в центральйой по высоте части каждого отсека на внутренней стенке кожуха и спиральной пластине выполнены турбулизаторы в виде выступов.

Выступы на станке кожуха 3 и пластине 10 могут быть расположены с наклоном относительно оси труб 7 и скомпонованы чередующимися группами с противоположными углами наклона. На противолежащих участках пластины. 10 могут- быть расположены выступы с противоположными углами наклона„выступы также могут быть расположены против труб 7 ближайшего к ним ряда., образуя с последними зазоры конфузорно-диффузорного профиля. При работе теплообменника обеспечивается разрушение застойных зон и пограничногоалоя на поверхности периферийных труб, что повышает эффективность теплообмена.

3 з. и. ф-лы,4 ил.

1721427

Изобретение относится к теплообменникам и может быть использовано в энергетике, судостроении, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Известны теплообменники, состоящие из кожуха с патрубками, трубных решеток с закрепленным в них пучком теплообменних труб и перегородок для формирования тракта межтрубной среды, выполненных сегментными или по типу диск-кольцо и др.

Однако при проходе среды в межтрубной полости между перегородками известных типов образуются застойные эоны, в которых снижается эффективность теплообмена, кроме того, проходное сечение между перегородками является переменным, в результате чего изменяется скорость среды, и,. как следствие. не обеспечиваются оптимальные условия для теплоотдачи.

Известны теплообменники, состоящие из кожуха с патрубками, трубных решеток с закрепленным в них пучком теплообменных труб и перегородок для формирования тракта межтрубной среды, выполненных в виде дисков, при этом. один из дисков имеет только отверстие под трубы, а другой — дополнительно центральное отверстие, между дисками перпендикулярно к ним установлена направляющая лента. в виде спирали, один конец которой расположен у входного патрубка, а другой конец спирали выходит к центральному отверстию в диске.

Известные теплообменники имеют недостатки, заключающиеся в том, что крайние ряды теплообменных труб, расположенные у спиральной ленты, омываются потоком среды, пограничный слой которого, находящегося у стенки ленты, затормаживается из-эа наличия сопротивления трению и переходит в ламинарный режим, что ведет к снижению эффективности теплообмена крайних рядов. Спираль имеет существенную поверхность, к ней примыкает большое число труб, составляющие

ЗО и более теплообменной поверхности. Поэтому необходимо повышение интенсификации этой части теплообменной поверхности, Целью изобретения является интенси фикация процесса теплообмена.

В теплообменнике, содержащем размещенные в кожухе пучок теплообменных труб, закрепленных в трубных решетках, поперечные перегородки в виде чередующихся дисков .и колец, перекрывающих проходное сечение кожуха и разделяющих его на отсеки, и спиральные пластины, установленные в каждом отсеке с образованием в нем спирального канала, один. конец которого расположен у входного или выходного

10 отверстия этого отсека, а другой — у отверстия перегородки в виде кольца. в центральной части каждого отсека на внутренней стенке кожуха и спиральной пластине выполнены турбулизаторы в виде выступов.

Турбулизирующие выступы на стенке кожуха и пластине расположены с наклоном относительно оси труб и скомпонованы чередующимися группами с противоположными углами наклона, На противоположных участках спиральной пластины расположены выступы с противоположными углами наклона. Выступы расположены против труб ближайшего к ним ряда с образованием с последними зазоров конфузорно-диффуэорного профиля.

Предлагаемый теплообменник, имеющий в центральной части каждого отсека на внутренней стенке кожуха и спиральной пластине турбулизаторы в виде выступов, позволяет интенсифицировать теплообмен. путем создания вихревых зон вместо застойных пристенных слоев на существенной части поверхности. теплообмена из теплообменных труб, примыкающих к спиральной пластине.

Выступы на стенке кожуха и пластине, расположенные с наклоном относительно оси труб и скомпонованные чередующимися группами с противоположными углами наклона, позволяют лучше перемешивать локальные потоки жидкости и улучшить тем самым механизм обмена массой и энергией между вихревым и основным потоками среды

У теплообменника, имеющего на.противолежащих участках спиральной пластины выступы с противоположными углами наклона, более качественно закручивается основной поток среды в каждом отрезке канала и в целом по всей его длине.

В теплообменнике, у которого турбулизирующие выступы расположены против труб ближайшего к ним ряда с образованием с последними зазоров конфуэорно-диффузорного профиля, интенсифицируется теплообмен как эа счет создания вихревых зон, так и эа счет создания в потоке знакопеременного градиента давления. Кроме то50 го, применение перегородок позволяет повысить эффективность теплообмена путем,комплексного использования механизмов тепломассообмена, На фиг. 1 показан теплообменник, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг, 1; на фиг, 3 — узел на фиг. 2; на фиг. 4— расположения выступов на спиральной пластине в развернутом виде.

Теплообменник состоит,из крышек 1, трубных решеток 2, кожуха 3 с тангенциаль1721427 но расположенными патрубками входа 4 и выхода 5 среды, а также перепускными из отсека в отсек патрубками 6 и расположенных внутри кожуха пучка теплообменных труб 7, перегородок 8 и 9, выполненных с центральным перепускным отверстием и без такого отверстия, спиральных пластин

10 с турбулизаторами 11, установленных между перегородками перпендикулярно к ним и выполненных так, чтобы обеспечить движение среды по спирали, один конец которой устанавливается у отверстия кожуха, предназначенного для входа (выхода) среды, другой конец закрепляется у центрального отверстия перегородки Б выхода среды в соседний отсек, на внутренней поверхности кожуха установлен турбулизатор 12.

Теплообменник работает следующим образом.

Одна из теплообменных сред подается через крышку 1 внутрь теплообменных труб

7 и выходит через другую крышку, Вторая среда подается через входной патрубок 4 кожуха 3 тангенциально к нему и попадает в межтрубнуе полость, где поток среды омывает теплообменные трубы 7 снаружи и проходит по каналу, образованному перегородкой 8 и трубной решеткой 2 (в других отсеках перегородкой 9) и спиральной пластиной 10 с турбулизаторами 11 и турбулизаторами 12 на внутренней поверхности кожуха, разрушающими застойные зоны и пограничные слои, до центрального отверстия Б в поперечной перегородке 8, через которое среда попадает в соседний отсек, где поток, раскручиваясь по аналогичной спирали, через перепускной патрубок 6 в кожухе попадает в следующий отсек, образованный поперечными перегородками, и так 4 далее до последнего отсека, из которого среда выходит через выходной патрубок 5 кожуха., По сравнению с известным предлагаемый теплообменник с турбулиэирующими элементами на спиральной пластине (перегородке) и внутренней поверхности кожуха

5 позволяет устранить застойные зоны и разрушить пограничный слой на поверхности периферийных теплообменных труб, что способствует повышению эффективности теплообмена на 10-15,4, 10 Формула изобретения

1. Теплообменник, содержащий размещенные в кожухе пучок теплообменных труб, закрепленных в трубных решетках, поперечные перегородки в виде чередую15 щихся дисков и колец, перекрывающих проходное сечение кожуха и разделяющих его на отсеки, и спиральные пластины. установ-, ленные в каждом отсеке с образованием в нем спирального канала, один конец кото20 рого расположен, у входного или выходного отверстия этого отсека, а другой — у отверстия перегородки в виде кольца, о т л и ч аю щи и с я тем, что, с целью интенсификации процесса теплообмена, в центральной по

25 высоте части каждого отсека на внутренней стенке кожуха и спиральной пластине выполнены турбулизаторы в виде выступов.

2, Теплообменник по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что выступы на стенке кожуха

30 и пластине расположены с наклоном относительно оси труб и скомпонованы чередующимися группами с противоположными углами наклона.

3. Теплообменник по п. 1, о т л и ч а ю35 шийся тем., что на противолежащих участках спиральной пластины расположены выступы с противоположными углами наклона, 4. Теплообменник по п. 1, о т л и ч а ю0 шийся тем, что выступы расположены против труб ближайшего к ним ряда, образуя с последними зазоры конфузорно-диффуэорного профиля.

1721427

А-А

Составитель

Техред М.Моргентал

Корректор М. Кучерявая

Редактор И. Шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 945 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5