Теплообменный аппарат

Изобретение относится к энергетике. Теплообменный аппарат содержит теплообменник с корпусом и цилиндрической оболочкой, образующими каналы, входной и выходной коллекторы, дополнительный теплообменник, расположенный последовательно с первым, содержащий входной и выходной коллекторы. Кроме того, внутри теплообменников расположен трубчатый теплообменник, содержащий входной и выходной коллекторы, расположенные между двумя первыми теплообменниками, кроме того, трубчатый теплообменник имеет обобщающие входной и выходной коллекторы, соединенные трубопроводами между собой и с входным и выходным коллекторами, кроме того, внутри трубчатого теплообменника установлен цилиндрический экран с обтекателем, а выходной обобщающий коллектор соединен с корпусом первого теплообменника пилонами, расположенными под углом α к оси теплообменного аппарата. Трубчатый теплообменник содержит также бандаж, установленный между обобщающими коллекторами, а дополнительный теплообменник снабжен соплом. Изобретение позволяет повысить производительность теплообменного аппарата без увеличения его габаритов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам (ТА) и может быть использовано в энергетической промышленности, в частности в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД).

Известен ТА типа «труба в трубе», содержащий корпус с патрубками подвода и отвода рабочих сред и каналами для теплоносителей, образованными кольцевыми зазорами между концентрично расположенными цилиндрическими оболочками, в которых размещены ребра, примыкающие к поверхности оболочек (RU 2088873 C1, F28D 7/10, 1997).

Основными недостатками данного ТА являются невысокая интенсивность теплообмена, так как поверхностями теплосъема являются только боковые стенки каналов, а при повышении производительности ТА с увеличением поверхности теплосъема растут его габариты и масса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ТА типа «труба в трубе», содержащий внутреннюю и наружную цилиндрические оболочки, установленные коаксильно с кольцевым зазором и образующие полость для рабочего тела, подводящие и отводящие коллекторы с патрубками и дополнительные оболочки, установленные в ТА на пилонах, в которых выполнены каналы подвода и отвода рабочего тела (RU 2204773 С2, F28D 7/10, 2003, прототип).

Основными недостатками данного ТА являются невысокая интенсивность теплообмена, так как поверхностями теплосъема являются только боковые стенки каналов и теплообмен осуществляется в пристеночном слое теплоносителя, а его центральная часть в теплообмене не участвует.

При повышении производительности ТА путем увеличения поверхности теплосъема растут его габариты и масса. Это неприемлемо для ТА, используемых в конструкциях ЖРД, так как увеличиваются массогабаритные характеристики двигателя.

Задачей изобретения является повышение производительности ТА без увеличения его габаритов.

Поставленная задача достигается тем, что ТА, содержащий теплообменник (ТО) с корпусом и цилиндрической оболочкой, образующими каналы, входной и выходной коллекторы, имеет дополнительный ТО, расположенный последовательно с первым, содержащий корпус и цилиндрическую оболочку, образующие каналы, входной и выходной коллекторы, кроме того, внутри теплообменников расположен трубчатый теплообменник, содержащий входной и выходной коллекторы, расположенные между двумя первыми теплообменниками, кроме того, трубчатый теплообменник имеет обобщающие входной и выходной коллекторы, соединенные трубопроводами между собой и с входным и выходным коллекторами, кроме того, внутри трубчатого теплообменника установлен цилиндрический экран с обтекателем, а выходной обобщающий коллектор соединен с корпусом первого теплообменника пилонами, расположенными под углом α к оси теплообменного аппарата. Кроме этого трубчатый теплообменник снабжен бандажом, установленным между обобщающими коллекторами, а дополнительный теплообменник снабжен соплом.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показан продольный разрез ТА. Основными элементами ТА являются:

1 - ТО;

2 - корпус;

3 - цилиндрическая оболочка;

4 - входной коллектор;

5 - выходной коллектор;

6 - дополнительный ТО;

7 - корпус дополнительного ТО;

8 - цилиндрическая оболочка дополнительного ТО;

9 - входной коллектор дополнительного ТО;

10 - выходной коллектор дополнительного ТО;

11 - трубчатый ТО;

12 - входной коллектор трубчатого ТО;

13 - выходной коллектор трубчатого ТО;

14 - входной обобщающий коллектор;

15 - выходной обобщающий коллектор;

16 - входной трубопровод;

17 - трубопровод;

18 - выходной трубопровод;

19 - бандаж;

20 - цилиндрический экран;

21 - обтекатель;

22 - пилон;

23 - сопло.

ТА состоит из ТО 1, который содержит корпус 2, цилиндрическую оболочку 3, входной 4 и выходной 5 коллекторы, и дополнительного ТО 6, который содержит корпус 7 и цилиндрическую оболочку 8, входной 9 и выходной 10 коллекторы. Внутри ТО 1 и 6 установлен трубчатый ТО 11, который имеет входной 12 и выходной 13 коллекторы, обобщающие входной 14 и выходной 15 коллекторы, входные трубопроводы 16, трубопроводы 17, выходные трубопроводы 18, бандаж 19. Внутри трубчатого ТО 11 установлен цилиндрический экран 20 с отсекателем 21. Выходной обобщающий коллектор 15 соединен с корпусом 2 ТО 1 пилонами 22, установленными под углом α к оси ТА. Дополнительный ТО 6 снабжен соплом 23.

ТА работает следующим образом.

Теплоноситель подается в кольцевую полость ТА, образованную ТО 1, 6 и цилиндрическим экраном 20 с обтекателем 21 и омывает оболочки 3, 8 и трубопроводы 16, 17, 18 трубчатого ТО 11, которые являются теплообменными элементами. Проходя пилоны 22, установленные под углом α к оси ТА теплоноситель завихряется, благодаря чему усиливается турбулизация потока, что обеспечивает увеличение теплообмена.

Проходя через сопло 23 теплоноситель создает дополнительную тягу, что особенно важно при использовании ТА в конструкциях ЖРД, так как повышает эффективность использования горючего и окислителя.

Рабочее тело разделяется на три потока.

Первый поток поступает во входной коллектор 4 ТО 1, далее в каналы, образованные корпусом 2 и цилиндрической оболочкой 3. Проходя по каналам, рабочее тело нагревается и через выходной коллектор 5 выходит из ТО 1.

Второй поток рабочего тела через входной коллектор 9 дополнительного ТО 6 поступает в каналы, образованные корпусом дополнительного ТО 7 и его цилиндрической оболочкой 8. Проходя по каналам, рабочее тело нагревается и через выходной коллектор дополнительного ТО 10 выходит из дополнительного ТО 6.

Третий поток рабочего тела через входной коллектор 12 трубчатого ТО 11 поступает во входные трубопроводы 16 и входной обобщающий коллектор 14. Далее по трубопроводам 17 рабочее тело поступает в выходной обобщающий коллектор 15 и выходные трубопроводы 18.

Проходя по трубопроводам 16, 17 и 18, рабочее тело нагревается и через выходной коллектор трубчатого ТО 13 выходит из трубчатого ТО 11. При этом бандаж 19 является гасителем возможных колебаний трубопроводов 17, возникающих при прохождении рабочего тела. Использование изобретения позволит интенсифицировать процесс теплообмена за счет более развитой поверхности теплообменных элементов, турбулизации потока теплоносителя и повысить производительность ТО без увеличения его габаритов. Установка дополнительного и трубчатого ТО расширяет функциональные возможности ТО, так как позволяет использовать три потока рабочего тела разной интенсивности нагрева в одном, двух или трех направлениях, например: в качестве рабочего тела может быть использован нейтральный газ для наддува баков горючего, окислителя и других внутренних нужд в ракетоносителе.

1. Теплообменный аппарат, содержащий теплообменник с корпусом и цилиндрической оболочкой, образующими каналы, входной и выходной коллекторы, отличающийся тем, что он имеет дополнительный теплообменник, расположенный последовательно с первым, содержащий корпус и цилиндрическую оболочку, образующие каналы, входной и выходной коллекторы, кроме того, внутри теплообменников расположен трубчатый теплообменник, содержащий входной и выходной коллекторы, расположенные между двумя первыми теплообменниками, кроме того, трубчатый теплообменник имеет обобщающие входной и выходной коллекторы, соединенные трубопроводами между собой и с входным и выходным коллекторами, кроме того, внутри трубчатого теплообменника установлен цилиндрический экран с обтекателем, а выходной обобщающий коллектор соединен с корпусом первого теплообменника пилонами, расположенными под углом α к оси теплообменного аппарата.

2. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что трубчатый теплообменник снабжен бандажом, установленным между обобщающими коллекторами.

3. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительный теплообменник снабжен соплом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при проектировании теплообменных аппаратов в любой области машиностроения. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при производстве оребренных труб для теплообменных аппаратов. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных отраслях техники. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в переходниках теплообменного элемента типа «труба в трубе» при смене гидравлической схемы движения теплообменивающихся жидкостей в теплообменнике ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в переходниках теплообменного элемента типа «труба в трубе» при смене гидравлической схемы движения теплообменивающихся жидкостей в теплообменнике ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно - к охлаждаемым конструкциям теплообменных аппаратов с большими удельными тепловыми потоками. .

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменным блокам для извлечения теплоты от потока горячего газа. .

Изобретение относится к теплообменным устройствам и может быть использовано в качестве переходника теплообменного элемента типа «труба в трубе» при смене гидравлической схемы движения теплообменивающихся жидкостей в теплообменнике ядерной энергетической установки, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

Изобретение относится к производству гексафторида низкообогащенного урана и может быть использовано для очистки газовой фазы гексафторида урана от примесей в виде паров фторуглеродов.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в технологических системах, где требуется передача тепла от одного агента к другому. .

Изобретение относится к теплообменному устройству для сушки, нагревания или охлаждения порошкового и гранулярного материалов и к способу производства теплообменного устройства. Теплообменное устройство для порошкового и гранулярного материала в соответствии с настоящим изобретением сконфигурировано так, что по меньшей мере один из множества теплообменников, который должен быть расположен на вале, сформирован как прочный полый дискообразный теплообменник, в котором вырезанное углубление направлено от окружной границы теплообменника к его центру; пластинчатые поверхности, простирающиеся от одной боковой кромки вырезанного углубления к другой боковой кромке следующего вырезанного углубления, сформированы в клинообразную пластинчатую поверхность; выступ, который плавно выступает в горизонтальном направлении, если смотреть сбоку, сформирован в центральной части теплообменника; и отверстие сформировано в вершине выступа, и теплообменник расположен на валу посредством вставки вала в отверстие. Технический результат - повышение эффективности работы устройства и упрощение сборки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в теплообменниках ядерных энергетических установок с трубами Фильда в составе паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе (ЖМТ) в режиме переменных нагрузок. Труба теплообменника, содержащая внутреннюю и наружную теплообменные трубы, наружная теплообменная труба выполнена в два слоя, каждый из которых заглушен донышком, жестко соединенным с соответствующим слоем, причем внутренняя часть донышка соединена с внутренним слоем наружной трубы посредством пайки. Технический результат - упрощение технологии изготовления. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в устройствах для осуществления взаимодействия двух теплоносителей без их непосредственного контакта, в частности в парогенераторах. Прямоточный теплообменный аппарат содержит корпус и концентрические трубные каналы, образованные цилиндром, изготовленным из прямых теплообменных элементов типа "труба в трубе", причем между наружной поверхностью и корпусом созданного цилиндра существует зазор, образующий канал греющей среды, соединенный последовательно с внутренней полостью цилиндра и с внутренним каналом элементов "труба в трубе", образующих цилиндр. Рабочая среда движется по кольцевому каналу элемента "труба в трубе". Технический результат: повышение объемной энергонапряженности теплообменника и упрощение его конструкции. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, теплотехники, холодильной промышленности и компрессоростроения и может быть использовано в производстве бытовых, промышленных холодильников, конденсаторов, теплообменников и компрессоров. Изобретение состоит в том, что горизонтальный газоохладитель содержит трубы, заключенные в цилиндрические кожухи. При этом цилиндрические кожухи закреплены герметичными трубными решетками и охватываются с двух сторон обечайками, которые с двух противоположных сторон присоединены к тройнику. При этом с третьей стороны к тройнику присоединена емкость сбора конденсата, которая размещена внизу газоохладителя, а сам тройник снабжен патрубком выхода газа. Технический результат - обеспечение снижения содержания влаги в газе на выходе из газоохладителя. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в коаксиально-вихревых теплообменниках различного назначения. В теплообменнике, содержащем коаксиальные трубы со спиральными многозаходными канавками, имеющими взаимно противоположное направление закрутки, образующими на каждой трубе пересекающиеся спиральные гофры, гофры выполнены трапецеидальной формы, а в местах пересечения противоположно направленных спиральных гофр выполнены полусферические (чашеобразные) лунки, причем, по меньшей мере, две смежные в радиальном направлении трубы установлены таким образом, что их спиральные гофры образуют между собой замкнутые спиральные пересекающиеся каналы, имеющие в сечении форму неправильного шестигранника. Технический результат - увеличение мощности теплообменника за счет увеличения поверхности теплообмена при снижении габаритов теплообменника и повышения интенсивности теплообмена. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов. Теплообменник содержит корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок, установленных коаксиально с кольцевым зазором и образующих полость для рабочего тела, подводящего и отводящего коллекторов с патрубками, теплообменные элементы, выполненные в виде двухслойных цилиндрических оболочек, соединенные между собой и корпусом при помощи пилонов, установленных на концах теплообменных элементов, при этом в пилонах выполнены каналы для подвода и отвода рабочего тела, в варианте исполнения на наружной поверхности теплообменных элементов выполнены ребра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх