Теплообменник

 

Использование: преимущественно в энергетической, химической, нефтяной, пищевой, молочной промышленностях. Сущность изобретения: трубчатый щелевой теплообменник содержит герметичный корпус в виде прямоугольного параллелепипеда со стяжками и уплотнениями. На одной паре противоположных граней его расположены подводящие и отводящие патрубки для одной из теплообменивающихся сред, на другой - герметично закрытые съемными крышками окна. Теплообменные элементы консольно закреплены на внутренних поверхностях крышек и сообщены с подводящими и отводящими коллекторами. Каждый теплообменный элемент выполнен в виде набора параллельных П и М-образных трубок. Теплообменные элементы расположены в одной плоскости с зазором по отношению друг к другу и подсоединены своими концами к подводящему и отводящему коллекторам. Последние установлены на наружных поверхностях окон. 7 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в энергетической, химической, нефтяной, пищевой, молочной промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известен пластинчатый щелевой теплообменник, состоящий из ряда параллельных гофрированных пластин, которые имеют проходы для потока во всех четырех углах и закрепляются на раме, которая служит опорой для втулок и патрубков, протянутых через проходы в пластинах и присоединенных к внешнему трубопроводу для подвода двух теплообменивающихся сред [1] Пластины прижимаются к фиксированной боковой крышке рамы с помощью другой боковой крышки, а крышки закрепляются боковыми болтами. На самих пластинах установлены прокладки, которые предназначены для устранения внутренних перетечек и направления потока (как правило противотока) через относительно узкие проходы между чередующимися парами теплообменных пластин. Проточные части обоих контуров собраны по последовательной схеме.

Недостатками указанного устройства являются наличие большого количества фигурных резиновых прокладок, недостаточно эффективное использование теплообменной поверхности пластин, трудоемкость сборки и разборки при чистке теплообменника, наличие в нем последовательной схемы организации течения теплообменивающейся среды, которая может привести к его неработоспособности при выходе из строя или закупоривании даже одной из пластин.

Известен пластинчато-ребристый теплообменник, состоящий из металлических листов, отделенных друг от друга поочередно металлическими листами и перегородками [2] Вход и выход теплообменивающейся среды осуществляется через патрубки с перегородкой для предотвращения попадания одной теплообменивающейся среды в каналы, предназначенные для движения другой среды. Гофрированные листы, перегородки и боковые крепления собирают вручную, надежно затягивают с помощью зажимного устройства и затем запаивают твердым припоем. В данном теплообменнике проточные части контуров теплообменивающихся сред организованы по параллельной схеме.

Недостатком этого устройства является трудоемкость его разборки и сборки для механической очистки.

Наиболее близким к предлагаемому является пластинчатый щелевой теплообменник, содержащий герметичный корпус со стяжками и уплотнениями в виде прямоугольного параллелепипеда, на одной паре противоположных граней которого расположены подводящие и отводящие патрубки для одной из теплообменивающихся сред, а на другой окна, герметично закрытые съемными крышками, на внутренних поверхностях которых консольно закреплены теплообменные элементы, сообщающиеся с раздающими и собирающими коллекторами [3] Недостатками этого технического решения являются наличие большого количества резиновых прокладок и недостаточно эффективное использование теплопередающей поверхности пластин.

Для устранения указанных недостатков в теплообменнике, содержащем герметичный корпус в виде прямоугольного параллелепипеда со стяжками и уплотнениями, на одной паре противоположных граней которого расположены подводящие и отводящие патрубки для одной из теплообменивающихся сред, а на другой окна, герметично закрытые съемными крышками, на внутренних поверхностях которых закреплены теплообменные элементы, сообщающиеся с подводящими и отводящими коллекторами, предлагается каждый теплообменный элемент выполнить в виде набора параллельных П- и М-образных трубок, расположенных в одной полости с зазором по отношению друг к другу, и подсоединить их концы к подводящему и отводящему коллекторам, размещенным на наружных поверхностях окон.

На фиг. 1 схематично изображен трубчатый щелевой теплообменник в разобранном состоянии; на фиг. 2 и 3 различные конструктивные варианты организации подвода и отвода рабочей среды; на фиг. 4 и 5 поперечные сечения теплообменника с различными конструкциями раздающих и собирающих коллекторов; на фиг. 6 и 7 теплообменные элементы с П- и М-образными трубками соответственно.

Теплообменник содержит корпус 1 в виде прямоугольного параллелепипеда. Герметичность корпуса 1 обеспечивается стяжками 2 и резиновыми уплотнениями 3. На одной паре противоположных граней 4 корпуса 1 расположены подводящие 5 и отводящие 6 патрубки для одной из теплообменивающихся сред. На другой паре противоположных граней 7 имеются окна 8, герметично закрытые съемными крышками 9. На внутренних поверхностях съемных крышек 9 консольно закреплены теплообменные элементы 10, сообщающиеся с подводящими 11 и отводящими 12 коллекторами. Каждый теплообменный элемент 10 выполнен в виде набора параллельных П- и М-образных трубок 13. Трубки 13 расположены в одной плоскости с зазором по отношению к друг другу и подсоединены своими концами к подводящему 11 и отводящему 12 коллекторам, расположенным на наружних поверхностях окон 8.

Трубки 13 имеют некруглое поперечное сечение, а на их внешних поверхностях расположены турбулизаторы потока 14. Трубки 13 теплообменных элементов 10, расположенные на разных крышках 9, имеют разные диаметры.

Подводящие 5 и отводящие 6 патрубки расположены параллельно плоскости теплообменных элементов 10.

Возможны различные варианты соединения коллекторов 11 и 12 с трубками 13 теплообменных элементов 10. Например, подводящий 11 и отводящий 12 коллектора выполнены в виде камер, объединяющих, соответственно, входные 15 и выходные 16 концы трубок 13 всех теплообменных элементов 10 (фиг. 2) или одного элемента 10 (фиг. 3). Кроме того, подводящий 11 и отводящий 12 коллекторы могут быть выполнены в виде набора камер, каждая из которых объединяет соответственно все входные 15 или выходные 16 концы трубок теплообменных элементов 10, лежащих в пределах одной съемной крышки 9 (фиг. 1).

Теплообменник работает следующим образом.

Одна теплообменивающаяся среда из подводящего патрубка 5 поступает во внутреннюю полость корпуса 1, омывает внешнюю поверхность системы теплообменных элементов 10 и через отводящий патрубок 6 выводится из теплообменника. Другая теплообменивающаяся среда из подводящих коллекторов 11 поступает в трубки 13 теплообменных элементов 10, попадает в отводящий коллектор 12 и выводится из теплообменника. При работе теплообменника происходит передача тепла от одной теплообменивающейся среды к другой за счет теплопередачи через стенки трубок 13. В теплообменнике возможно одновременное подключение подводящих коллекторов 11 к общему напорному патрубку и одновременное подключение отводящих коллекторов 12 к общему отводящему патрубку.

Формула изобретения

1. ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий герметичный корпус в виде прямоугольного параллелепипеда со стяжками и уплотнениями, на одной паре противоположных граней которого расположены подводящие и отводящие патрубки для одной из теплообменивающихся сред, а на другой окна, герметично закрытые съемными крышками, на внутренних поверхностях которых консольно закреплены теплообменные элементы, сообщающиеся с подводящими и отводящими коллекторами, отличающийся тем, что каждый теплообменный элемент выполнен в виде набора параллельных П- и М-образных трубок, расположенных в одной плоскости с зазором по отношению друг к другой и подсоединенных своими концами к подводящему и отводящему коллекторам, расположенным на наружных поверхностях окон.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубки имеют некруглое сечение.

3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что на внешних поверхностях трубок расположены турбулизаторы.

4. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что подводящие и отводящие патрубки расположены параллельно плоскости теплообменных элементов.

5. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубки теплообменных элементов, расположенные на разных крышках, имеют разные диаметры.

6. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что подводящий и отводящий коллекторы выполнены в виде камер, объединяющих соответственно входные и выходные концы трубок всех теплообменных элементов.

7. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что подводящие и отводящие коллекторы выполнены в виде набора камер, каждая из которых объединяет соответственно входные и выходные концы трубок одного теплообменного элемента.

8. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что подводящие и отводящие коллекторы выполнены в виде набора трубок, каждая из которых объединяет соответственно все входные или выходные концы трубок теплообменных элементов, лежащих в пределах одной съемной крышки в одной горизонтальной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7