Однопоточный трубчатый змеевик
Владельцы патента RU 2382973:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к конструкции трубчатых поверхностей теплопередачи теплообменных устройств для текучих сред под давлением и может быть использовано в нефтяной, химической и других отраслях техники, в частности в нагревателях нефти и нефтяной эмульсии. В однопоточном трубчатом змеевике, содержащем ряд прямых труб и соединительные элементы на концах труб, соединительный элемент состоит из трубы с отверстиями по ее образующей для ввода в них прямых труб, число отверстий равно числу труб в ряду, в диаметральных плоскостях соединительного элемента установлены диски, образующие со стенкой соединительного элемента отсеки, через которые соединяются полости попарно расположенных труб ряда. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов змеевика, повышение площади поверхности труб в габаритном объеме змеевика. 2 ил.
Изобретение относится к конструкции трубчатых поверхностей теплопередачи теплообменных устройств для текучих сред под давлением и может быть использовано в нефтяной, химической и других отраслях техники, в частности в нагревателях нефти и нефтяной эмульсии.
Известны однопоточные трубчатые змеевики [1, 2], в которых трубы-шпильки соединены приварными крутоизогнутыми двойниками. Минимальное расстояние между осями соседних труб в ряду змеевиков ограничено величиной 1,75d, где d - наружный диаметр труб. Данное обстоятельство сдерживает увеличение площади поверхности труб змеевиков в единице занимаемого ими объема, а также способствует достижению высокой компактности теплообменных устройств.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является однопоточный трубчатый змеевик, содержащий ряд прямых труб и соединительные элементы на концах труб [3] - прототип.
В известном устройстве, с целью достижения наименьшего расстояния между трубами, они соединены двойником и двумя отводами. Конструкция обеспечивает любое малое расстояние между трубами в плоскости ряда труб. Недостатком змеевика является усложнение конструкции. Наличие дополнительных двух отводов между соседними трубами увеличивает число соединительных сварных швов, что снижает надежность змеевика и повышает его стоимость. Значительно увеличивается габаритный размер ряда труб в направлении, перпендикулярном плоскости ряда.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в упрощении конструкции, уменьшении габаритов змеевика, повышении площади поверхности труб в габаритном объеме змеевика.
Сущность изобретения заключается в том, что в однопоточном трубчатом змеевике, содержащем ряд прямых труб и соединительные элементы на концах труб, соединительный элемент состоит из трубы с отверстиями по ее образующей для ввода в них прямых труб, число отверстий равно числу труб в ряду, в диаметральных плоскостях соединительного элемента установлены диски, образующие со стенкой соединительного элемента отсеки, через которые соединяются полости попарно расположенных труб ряда.
В отличие от известного устройства выполнение соединительного элемента из трубы с отверстиями по ее образующей для ввода в них прямых труб и размещение в диаметральных плоскостях соединительного элемента дисков, образующих со стенкой соединительного элемента отсеки, через которые соединяются полости попарно расположенных труб ряда, позволяет использовать в змеевике, независимо от числа прямых труб в нем, только два соединительных элемента - по одному элементу на противоположных сторонах змеевика. Конструкция змеевика получается значительно проще и технологичнее в изготовлении. Расстояние между трубами может быть уменьшено до минимальных величин, позволяющих обеспечить положение качественного сварного шва в месте стыка прямых труб ряда с соединительным элементом. Это дает возможность уменьшить габариты змеевика и повысить площадь поверхности труб в габаритном объеме змеевика. Диски крепятся в соединительном элементе с помощью сварных заклепок, либо с помощью одного или нескольких стержней, прошивающих диски в осевом направлении. Стержни с дисками крепятся между собой сваркой, концы стержней в концевых участках соединительного элемента закрепляются на его стенках также сваркой.
Возможные кольцевые зазоры между дисками и стенкой соединительного элемента могут приводить к осевым перетокам жидкости из одного отсека в другой, соседний. Однако из-за низкой разности давлений в соседних отсеках, равной потере давления потока в одной петле змеевика, осевые перетоки будут малы и в большинстве нагревательных устройств они не имеют сколь-нибудь существенного значения для работы устройства.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".
Известные технические решения [1, 2] имеют более сложную конструкцию. Это, а также наличие большого числа сварочных швов, обусловливает технологическую сложность изготовления и пониженную надежность.
Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".
На фиг.1 приведен разрез предлагаемого однопоточного трубчатого змеевика; на фиг.2 - часть соединительного элемента.
Однопоточный трубчатый змеевик содержит ряд прямых труб 1 и соединительные элементы 2 с отверстиями 3 по образующим. В соединительных элементах 2 размещены диски 4. Диски 4 со стенками соединительного элемента 2 образуют отсеки 5, через которые соединяются полости двух рядом расположенных труб 1 ряда.
Концы труб 1 соединяются с элементами 2 сваркой по линиям стыка. В конструкции змеевика минимизировано количество сварных швов и используются стандартные и унифицированные изделия.
Однопоточный трубчатый змеевик работает следующим образом. При подаче, например, слева в соединительный элемент 2 поток жидкости поворачивает на 90° и входит в первую прямую трубу ряда. На выходе из трубы поток поворачивает в отсеке 5 на 180° и входит в следующую прямую трубу ряда. Далее поток последовательно проходит через все отсеки 5 в соединительных элементах 2 и трубах 1 ряда и выходит из змеевика справа.
Преимуществами предлагаемого однопоточного трубчатого змеевика являются:
- конструктивная простота и более простая технология изготовления;
- большая площадь поверхности труб, приходящаяся на единицу объема змеевика.
Источники информации
1. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1987. с.13÷16.
2. Патент РФ №2256846 С1, М. кл. 22В 7/00. Бюл. №20 от 20.07.2005.
3. Авторское свидетельство СССР №454405, М. кл. F26в 5/10, C10g 9/20. Бюл. №47 от 25.12.1974.
Однопоточный трубчатый змеевик, содержащий ряд прямых труб и соединительные элементы на концах труб, отличающийся тем, что соединительный элемент состоит из трубы с отверстиями по ее образующей для ввода в них прямых труб, число отверстий равно числу труб в ряду, в диаметральных плоскостях соединительного элемента установлены диски, образующие со стенкой соединительного элемента отсеки, через которые соединяются полости попарно расположенных труб ряда.
