Теплообменное устройство

Теплообменное устройство содержит элементы в виде спирально навитых труб с чередующимися прямыми и кольцеобразными участками, расположенными напротив друг друга. Элементы внедрены друг в друга кольцеобразными участками. Прямые участки смежных элементов в теплообменном устройстве располагаются с одной стороны, а кольцеобразные - с другой, при этом элементы в поперечном сечении теплообменного устройства расположены вокруг его оси по окружности, с ориентацией кольцеобразных участков на указанную ось. Прямые участки в элементах могут располагаться в разных плоскостях, под углом друг к другу. В этом случае кольца у кольцеобразных участков имеют различные диаметры, наибольшие в середине элементов, и наименьшие на его концевых участках. При совпадении направления навивок у смежных элементов плоскости, прилегающие к внешней стороне кольцеобразных участков, пересекаются под острым углом с осью теплообменного устройства. При взаимно противоположном направлении навивок у смежных элементов упомянутые плоскости и ось параллельны. Достигается значительное уменьшение габаритов теплообменного устройства за счет плотной компоновки смежных элементов в нем, а также возможность размещать его в цилиндрических, кольцевых, торообразных и сферических полостях. 3 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в широком диапазоне как в стационарных, так и в транспортных установках.

Известны аналоги теплообменных устройств, состоящие из смежно расположенных элементов в виде спирально навитых труб, содержащие прямые и кольцеобразные участки и внедренные последними друг в друга (см., например, а.с. СССР №254394; №278223; №330392).

Известно также теплообменное устройство, содержащее элементы в виде спирально навитых труб с чередующимися прямыми и кольцеобразными участками, с расположением прямых участков напротив кольцеобразных, с внедрением элементов друг в друга кольцеобразными участками (см. а.с. СССР №312832).

Такое теплообменное устройство характеризуется совокупностью признаков, наиболее сходных с совокупностью существующих признаков изобретения и принимается за прототип.

Недостатками известного теплообменного устройства являются:

- значительные габариты из-за расположения прямых участков у смежных элементов с двух сторон, что ограничивает количество смежных элементов, внедренных друг в друга, до двух;

- невозможность оптимальной компоновки элементов в цилиндрических, кольцевых, торообразных и сферических полостях.

С целью уменьшения габаритов и расширения компоновочных возможностей в теплообменном устройстве, содержащем элементы в виде спирально навитых труб с чередующимися прямыми и кольцеобразными участками, где прямые участки расположены напротив кольцеобразных и смежные элементы внедрены друг в друга кольцеобразными участками, все прямые участки у смежных элементов расположены с одной стороны. При этом все кольцеобразные участки расположены с другой стороны с внедрением с этой стороны смежных элементов друг в друга. Указанное внедрение предопределяет расположение элементов, в поперечном сечении теплообменного устройства, вокруг оси последнего, по окружности, с ориентацией кольцеобразных участков на указанную ось.

Прямые участки в каждом элементе могут располагаться в разных плоскостях, под углом друг к другу. Одновременно кольца у кольцеобразных участков выполняются различных диаметров. Наибольшие диаметры колец в середине элемента, а наименьшие диаметры колец на концевых участках элемента.

Направление навивок у смежных элементов может быть совпадающим. В этом случае элементы в теплообменном устройстве ориентированы таким образом, что плоскость, прилегающая к внешней стороне кольцеобразных участков каждого элемента, пересекается под острым углом с осью теплообменного устройства.

Направление навивок у смежных элементов может быть взаимно противоположным. В этом случае элементы в теплообменном устройстве ориентированы таким образом, что плоскость, прилегающая к внешней стороне кольцеобразных участков каждого элемента, параллельна оси теплообменного устройства.

На фиг.1 изображено теплообменное устройство с совпадающими направлениями навивок у элементов.

На фиг.2 - Вид А с фиг.1.

На фиг.3 - Вид Б с фиг.2.

На фиг.4 изображено теплообменное устройство с взаимно противоположными направлениями навивок у смежных элементов.

На фиг.5 - Вид В с фиг.4.

На фиг.6 - Вид Г с фиг.5.

На фиг.7 изображено теплообменное устройство с элементами с фиг.13 с совпадающими направлениями навивок у элементов.

На фиг.8 - Вид Д с фиг.7.

На фиг.9 - Вид Е с фиг.8.

На фиг.10 изображено теплообменное устройство с элементами с фиг.13 с взаимно противоположными направлениями навивок у смежных элементов.

На фиг.11 - Вид Ж с фиг.10.

На фиг.12 - Вид И с фиг.11.

На фиг.13 изображен одиночный элемент с фиг.7 и с фиг.10 с расположением в нем прямых участков в разных плоскостях под углом друг к другу и с различными диаметрами колец.

На фиг.14 - Вид К с фиг.13.

Теплообменное устройство состоит из элементов 1, в виде спирально навитых труб, содержащих прямые участки 2 и кольцеобразные участки 3, окружность 4 с расположением на ней элементов 1 в поперечном сечении теплообменного устройства, с ориентацией кольцеобразных участков 3 к оси 5 теплообменного устройства. При совпадении направления навивок у смежных элементов 1 плоскости 6, прилегающие к внешним сторонам кольцеобразных участков 3, пересекаются с осью 5 теплообменного устройства под острым углом 7. При взаимно противоположном направлении навивок у смежных элементов 1 плоскости 6 параллельны оси 5. Элементы 1 могут иметь прямые участки 2, расположенные в разных плоскостях 8 под углом 9 друг к другу, при этом кольца 10 у кольцеобразных участков 3 имеют различные диаметры, наибольший диаметр в середине элемента 1 и наименьший диаметр на концевых участках у входных 11 и выходных 12 концов труб.

Одна из теплопередающих сред входит внутрь элементов 1 через концы трубы 11, проходит внутри прямых участков 2 и кольцеобразных участков 3 и выходит через выходные концы труб 12.

Другая теплопередающая среда движется снаружи элементов 1, из спирально навитых труб, параллельно оси 5 теплообменного устройства. Снаружи элементов 1 возможна также любая необходимая ориентация движения теплопередающей среды относительно оси 5.

Предлагаемое теплообменное устройство позволяет достичь следующих результатов:

- уменьшить габариты за счет плотной компоновки путем внедрения всех смежных элементов кольцеобразными участками друг в друга;

- расширить компоновочные возможности, т.к. теплообменное устройство можно размещать в цилиндрических, кольцевых, торообразных и сферических полостях.

1. Теплообменное устройство, содержащее элементы в виде спирально навитых труб с чередующимися прямыми и кольцеобразными участками, с расположением прямых участков напротив кольцеобразных, с внедрением смежных элементов друг в друга кольцеобразными участками, отличающееся тем, что все прямые участки смежных элементов в теплообменном устройстве располагаются с одной стороны, а кольцеобразные участки - с другой стороны, при этом элементы в поперечном сечении теплообменного устройства располагаются вокруг оси последнего, по окружности, с ориентацией кольцеобразных участков на указанную ось.

2. Теплообменное устройство по п.1, отличающееся тем, что прямые участки в каждом элементе располагаются в разных плоскостях под углом друг к другу, при этом кольца у кольцеобразных участков имеют различные диаметры, наибольшие в середине элемента и наименьшие на его концевых участках.

3. Теплообменное устройство по любому из пп.1, 2, отличающееся тем, что направление навивок у смежных элементов совпадает, при этом плоскость, прилегающая к внешней стороне кольцеобразных участков в каждом элементе, пересекается под острым углом с осью теплообменного устройства.

4. Теплообменное устройство по любому из пп.1, 2, отличающееся тем, что направление навивок у смежных элементов взаимно противоположно, при этом плоскость, прилегающая к внешней стороне кольцеобразных участков в каждом элементе, параллельна оси теплообменного устройства.