Многоходовой трубчатый теплообменник

 

Использование: пищевая промышленность, в частности тепловая обработка молока и других жидких пищевых продуктов. Сущность изобретения:теплообменник содержит корпус с патрубками для ввода и вывода теплоносителя и обрабатываемой жидкости, пучок труб, закрепленный в трубных решетках по концентрическим окружностям, крышки, закрывающие трубные решетки, цилиндрические перегородки, расположенные между окружностями, образованными пучком труб, при этом каждая перегородка имеет длину, меньшую длины межтрубного пространства, и поочередно закреплена в противоположной трубной решетке, а в трубных решетках, в местах крепления концов труб, выполнены кольцевые углубления для соединения между собой двух соединенных концентрических рядов труб. Патрубок ввода обрабатываемой жидкости расположен в центре передней крышки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к молочной и пищевой промышленности, а именно к устройствам для тепловой обработки молока и других жидких пищевых продуктов.

Известно устройство для пастеризации молока, состоящее из блока, образованного нажимными плитами с подводящими и отводящими патрубками и переходниками, а также набора металлических теплообменных элементов в виде коаксиальных цилиндров, каждый из которых имеет на одной из своих сторон электронагревательную пленку с контактными электродами, скрепленных посредством стяжных штанг и прокладок с образованием каналов для прохода молока.

Недостатком такого устройства является сложная технология изготовления, невозможность применения широко распространенных теплоносителей (пара, воды), а также необходимость дополнительного коллектора для равномерного распределения потока молока во входной кольцевой канал.

Известен многоходовой кожухотрубный теплообменник, выбранный в качестве прототипа, состоящий из пучка труб, концы которых заделаны в трубные решетки, а трубные решетки в местах соединения с трубами имеют углубления, общие для двух соседних труб, и закрытый крышкой с плоской внутренней поверхностью.

Недостатком данной конструкции является реализация не самой эффективной для теплоотдачи схемы движения теплоносителей. В этом теплообменнике чередуются участки, где молоко и теплоноситель двигаются в противотоке, и участки с прямотоком.

Известен многоходовый кожухотрубный теплообменник, состоящий из пучка труб, концы которых заделаны в трубные решетки, а трубные решетки в местах соединения с трубами имеют углубления, общие для двух соседних труб и закрытые крышками с плоской внутренней поверхностью.

Недостатком данной конструкции является реализация не самой эффективной для теплоотдачи схемы движения теплоносителей.

В таком теплообменнике чередуются участки, где молоко и теплоноситель двигаются в противотоке, и участки с прямотоком. Кроме того, этот теплообменник имеет высокое гидравлическое сопротивление из-за большого количества поворотов потока молока на 180^о.

Известен теплообменник, выбранный в качестве прототипа, состоящий из двойных труб, вставленных одна в другую и ввальцованных в трубные решетки, закрывающиеся крышками, снабженными резиновыми прокладками. Молоко и теплоноситель в этом теплообменнике двигаются в противотоке на всем своем пути.

Недостатками данного теплообменника являются: сложность крепления и соединения между собой наружных теплообменных труб; неполное использование межтрубного пространства и увеличенные габариты; большое количество прижимных крышек и прокладок; высокое общее гидравлическое сопротивление из-за большого количества поворотов потоков на 180^о.

Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение общего гидравлического сопротивления.

Цель достигается тем, что для уменьшения количества ходов теплоносителя в межтрубном пространстве установлены цилиндрические, коаксиально расположенные перегородки меньшей длины, чем длина межтрубного пространства, которые, чередуясь через одну, закреплены на внутренних сторонах трубных решеток, отделяя кольцевые ряды труб, а для уменьшения количества ходов обрабатываемой жидкости трубные решетки в местах крепления концов труб имеют кольцевые углубления и при установленных крышках соединяю последовательно два соседних кольцевых ряда труб.

На фиг.1 изображен разрез предлагаемого теплообменника, на фиг.2,3,4 разрезы А-А, Б-Б, В-В теплообменника.

Теплообменник состоит из трубных решеток 1,2, трубы в которых размещены по концентрическим окружностям с образованием кольцевых рядов 3,4,5, цилиндрических перегородок 6 меньшей длины, чем длина межтрубного пространства 7, установленных коаксиально в межтрубном пространстве, отделяя кольцевые ряды труб, и закрепленных через одну на внутренних сторонах трубных решеток, входного коллектора 8, распределяющего поступающую на обработку жидкость во внешний кольцевой ряд труб 3, передней крышки 9 с входным патрубком 10, задней крышки 11 с выходным патрубком 12 и патрубком подвода теплоносителя 13, корпуса 14 с патрубком отвода теплоносителя 15. Трубные решетки 1,2 в местах крепления концов труб имеют кольцевые углубления 16, соединяющие последовательно два кольцевых ряда труб.

Теплообменник работает следующим образом.

Жидкость поступает на обработку через патрубок 10 и, равномерно распределяясь в коллекторе 8, попадает во внешний ряд труб 3, предварительно нагревается теплоносителем, имеющим на выходе из межтрубного пространства 7 минимальную температуру, проходит кольцевую полость 16 трубной решетки 2, поступает в средний кольцевой ряд труб 4, где нагревается до более высокой температуры, и так далее. Окончательная температурная обработка проводится в выходной трубе 5, и, имея максимальную температуру, жидкость поступает в выходной патрубок 12. В свою очередь теплоноситель поступает через патрубок 13 в межтрубное пространство 7 и, огибая перегородки 6, отдав тепло обрабатываемой жидкости, выходит через патрубок 15.

При этом скорость движения жидкости в трубах будет различной, ступенчато увеличиваясь по мере прохождения кольцевых рядов труб, что в свою очередь приводит к ступенчатому увеличению коэффициента теплоотдачи. Количество же и скорость обрабатываемой жидкости одинакова для любой трубы одного кольцевого ряда, что необходимо для гарантированной, качественной тепловой обработки.

Упрощение конструкции теплообменника ведет к сокращению затрат как на изготовление его частей, так и на его сборку, так как изготовление и сборка осуществляются простыми технологическими операциями. Эффективность использования межтрубного пространства позволяет сделать такой теплообменник компактным. Кроме того, невысокое общее гидравлическое сопротивление позволяет снабжать такой теплообменник насосами меньшей мощности.

Формула изобретения

1. МНОГОХОДОВОЙ ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус, патрубки подвода и отвода теплоносителя и обрабатываемой жидкости, пучок труб, закрепленный в трубных решетках по концентрическим окружностям, крышки, закрывающие трубные решетки, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения общего гидравлического сопротивления, он снабжен цилиндрическими перегородками, расположенными между окружностями, образованными пучком труб, при этом каждая перегородка имеет длину, меньшую длины межтрубного пространства, и поочередно закреплена в противоположной трубной решетке, а в трубных решетках в местах крепления концов труб выполнены кольцевые углубления для соединения между собой двух соседних концентрических рядов труб.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что патрубок ввода обрабатываемой жидкости расположен в центре передней крышки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4