Трубчатый щелевой теплообменник

 

Использование: преимущественно в энергетической, химической, нефтяной, пищевой, молочной промышленностях. Сущность изобретения: трубчатый щелевой теплообменник содержит систему параллельных друг другу теплообменных элементов, а также раздающие и собирающие коллектора и уплотнения со стяжками. Снабжен выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда с входными и выходными патрубками герметичным корпусом со съемными крышками. Крышки закрывают окна одной из пар смежных граней. На другой паре противоположных граней размещены входной и выходной патрубки. На внутренних поверхностях крышек консольно закреплены теплообменные элементы. На наружных поверхностях - раздающие и собирающие коллектора. Теплообменные элементы выполнены в виде нескольких П- и М-образных трубок. Эти трубки установлены с зазором друг к другу и расположены в одной плоскости. Причем у каждой из них один конец сообщен с раздающим коллектором, а другой - с собирающим. 7 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в энергетической, химической, нефтяной, пищевой, молочной 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, проходящих через отверстия в пластинах и присоединенных к внешним трубопроводам для подвода двух теплоносителей [1]. Пластины прижимаются к фиксированной боковой крышке рамы с помощью другой боковой крышки, а крышки закрепляются болтами. Проточные части обоих контуров собраны по последовательной схеме.

Недостатком указанного устройства являются наличие большого количества фигурных резиновых прокладок, недостаточно эффективное использование теплопередающей 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.

Наиболее близким к заявленному решению является 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 среды в каналы, предназначенные для движения другой среды. Гофрированные листы, перегородки и боковые крепления собирают вручную, затягивают с помощью зажимного устройства и затем запаивают твердым припоем. В данном теплообменнике проточные части контуров теплообменивающихся сред организованы по параллельной схеме.

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

На фиг. 1 схематично изображен 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 систему параллельных друг другу теплообменных элементов 1, раздающие 2 и собирающие 3 коллектора и уплотнения 4 со стяжками 5. Теплообменник снабжен герметичным корпусом 6, выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда. На корпусе 6 расположены входные 7 и выходные 8 патрубки и съемные крышки 9, закрывающие окна 10 одной из пар смежных граней 11. На одной паре противоположных граней 12 размещены входной 8 и выходной 9 патрубки. На внутренних поверхностях крышек 9 консольно закреплены теплообменные элементы 1, а на наружных поверхностях - раздающие 2 и собирающие 3 коллектора. Теплообменные элементы 1 выполнены в виде нескольких П- и М-образных трубок 13, установленных с зазором друг к другу и расположенных в одной плоскости. У каждой из них один конец сообщен с раздающим коллектором 2, а другой - с собирающим 3. Трубки 13 имеют некруглое поперечное сечение, а на их внешних поверхностях расположены турбулизаторы потока 14. Трубки 13 теплообменных элементов 1, расположенные на разных крышках 9, имеют разные диаметры. Входной 7 и выходной 8 патрубки расположены на смежных гранях корпуса 6.

Возможны различные варианты соединения коллекторов 2 и 3 с трубками 13 теплообменных элементов 1. В пределах съемной крышки 9 раздающий 2 и собирающий 3 коллектора выполнены в виде камер, объединяющих, соответственно, входные 15 и выходные 16 части трубок 13 всех теплообменных элементов 1 (фиг. 2) или одного элемента (фиг. 3). Кроме того, в пределах съемной крышки 9 раздающий 2 и собирающий 3 коллектора могут быть выполнены в виде набора камер, каждая из которых объединяет, соответственно, все входные 15 и выходные 16 части трубок 13, находящихся в одной горизонтальной плоскости.

Теплообменник работает следующим образом. Одна теплообменивающаяся среда из входного патрубка 7 поступает во внутреннюю полость корпуса 6, омывает внешнюю поверхность системы теплообменных элементов 1 и через выходной патрубок 8 выводится из теплообменника. Другая теплообменивающаяся среда из раздающих коллекторов 2 поступает в трубки 13 теплообменных элементов 1, попадает в собирающий коллектор 3 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 раздающих коллекторов 2 к общем напорному патрубку и одновременное подключение собирающих 3 коллекторов к общему отводящему патрубку.

Формула изобретения

1. Трубчатый щелевой теплообменник, содержащий систему параллельных друг другу теплообменных элементов, раздающие и собирающие коллекторы и уплотнения со стяжками, отличающийся тем, что он снабжен выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда с входными и выходными патрубками герметичным корпусом со съемными крышками, закрывающими окна одной из пар смежных граней, а на другой паре противоположных граней размещены входной и выходной патрубки, причем на внутренних поверхностях крышек консольно закреплены теплообменные элементы, а на наружных поверхностях - раздающие и собирающие коллекторы, теплообменные элементы выполнены в виде нескольких П- и М-образных трубок, установленных с зазором друг к другу и расположенных в одной плоскости, у каждой из них один конец сообщен с раздающим коллектором, а другой - с собирающим.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что П- и М-образные трубки имеют некруглое сечение.

3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубки снабжены турбулизаторами, установленными на их внешних поверхностях.

4. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что входной и выходной патрубки расположены на смежных гранях корпуса.

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

6. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что в пределах съемной крышки все входные части трубок теплообменных элементов соединены с общим раздающим коллектором, а все выходные части трубок - с общим собирающим коллектором.

7. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что входные части трубок каждого теплообменного элемента соединены с общим раздающим коллектором, а выходные части трубок - с общим собирающим коллектором.

8. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что в пределах съемной крышки все входные части трубок теплообменных элементов, находящиеся в одной горизонтальной плоскости, соединены с общим раздающим коллектором, а выходные части трубок - с общим собирающим коллектором.

РИСУНКИ

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