Прямоточный теплообменный аппарат семенихина

Авторы патента:

Семенихин Сергей Петрович (RU)

F28D7/16 - с каналами, параллельно расположенными в пространстве (F28D 7/02-F28D 7/10 имеют преимущество)

F28D7/10 - с трубами, расположенными одна внутри другой, например концентрично

Владельцы патента RU 2546904:

Семенихин Сергей Петрович (RU)

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.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройствам для осуществления взаимодействия двух теплоносителей без их непосредственного контакта и может быть использовано в теплотехнике, в частности в парогенераторах.

Уровень техники

Известны прямоточные теплообменные аппараты, которые содержат концентрические трубные каналы типа трубы Фильда (Фраас А., Оцисик М. Расчет и конструирование теплообменников. - М.: Атомиздат, 1971. - 361 с. - С.275 - 276; Егоров К.С. Повышение эффективности теплообменных аппаратов газотурбинных установок замкнутого цикла: Автореферат диссертации на соиск. уч. степ. к.т.н. - М.: МВТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. - 17 с.; RU 2307373 C1, 10.02.2006). В этих аппаратах первый поток теплоносителя течет по внутренней трубе, разворачивается в тупиковом конце и протекает далее по межтрубному кольцевому пространству. Поток второго теплоносителя обтекает внешнюю поверхность межтрубного пространства.

Недостатки этих устройств: наличие дополнительных цилиндрических труб и "паразитного" теплового потока через них снижает объемную энергонапряженность, которая равна мощности, приведенной к единице объема устройства.

Известен одноходовой прямоточный теплообменный аппарат, содержащий концентрические трубные каналы типа "труба в трубе", в котором греющая среда подается одновременно в межтрубное пространство и в полости внутренних труб и нагревает рабочую среду, которая движется противотоком в кольцевых полостях трубных каналов (RU 2140608 С1, 13.04.1998).

Недостатком этого устройства также является низкая объемная энергонапряженность из-за низкой степени отъема энергии от греющей среды.

Наиболее близким к предложенному решению является двухходовой прямоточный теплообменный аппарат, содержащий корпус и концентрические трубные каналы типа "труба в трубе". Вторые по ходу теплоносителей каналы образованы цилиндрами, изготовленными из теплообменных элементов, примыкающих друг к другу боковыми поверхностями, представляющих собой прямые трубы, причем внутри труб движется рабочая среда, а вдоль поверхности цилиндров - греющая среда (RU 2121622 С1, 10.11.1998).

Недостатками этого устройства является недостаточно высокая энергонапряженность из-за низкой степени отъема тепловой энергии от греющей среды и большого объема элементов, соединяющих потоки теплоносителей, а также высокая сложность конструкции.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение объемной энергонапряженности теплообменного аппарата и упрощение его конструкции.

Задача решается тем, что, в отличие от известного решения, реализуется трехходовой теплообмен, без существенного увеличения объема устройства, содержащего концентрические трубные каналы типа "труба в трубе". Это достигается за счет организации потока греющей среды в каналах, образованных цилиндром, изготовленным из теплообменных элементов, примыкающих один к другому боковыми поверхностями, причем эти элементы являются прямыми элементами типа "труба в трубе", зазором между цилиндром и корпусом, и внутренней полостью элементов "труба в трубе". Рабочая среда движется в однопроходном режиме в кольцевых каналах элементов "труба в трубе". Греющая среда последовательно движется внутри цилиндра, затем в зазоре между цилиндром и корпусом аппарата, затем внутри кольцевых каналов "труба в трубе".

Описание чертежей

На Фиг.1 приведен поперечный разрез устройства.

Осуществление изобретения

Устройство содержит корпус 1, цилиндр 2, образованный теплообменными элементами "труба в трубе", каналы 3, 4 и 5, образованные внутренней полостью цилиндра, зазором между цилиндром и корпусом, и внутренней полостью элементов "труба в трубе", образующих цилиндр, а также кольцевой канал 6.

Добавление третьего прохода греющей среды вдоль поверхности теплообмена с практически той же площадью равносильно увеличению поверхности теплообмена в 1,5 раза и такому же повышению энергонапряженности теплообменного аппарата. В аппарате реализовано дополнительное соединение только каналов греющей среды, что упрощает конструкцию и повышает ее компактность.

Устройство работает следующим образом.

В устройство подаются в противотоке через входные патрубки, коллекторы и трубные доски: рабочая среда в кольцевой канал 6 и греющая среда в канал 3. Греющая среда последовательно проходит каналы 3, 4 и 5, отдавая тепло рабочей среде, которая движется по кольцевому промежутку 6. Затем рабочая и греющая среды отводятся через соответствующие патрубки. Теплообменник может быть реализован тремя или большим количеством элементов "труба в трубе".

Устройство реализовано ООО "Баган" (г.Новосибирск) в составе малогабаритного цилиндрического парогенератора мощностью 2 МВт весом 300 кг (фото 1 и 2), что соответствует энергонапряженности выше 6,6 кВт/м³. Это в 1,6 раза превышает максимальную энергонапряженность, достигнутую к настоящему времени в малогабаритном пароводогрейном котле МЦПВК разработки ОИВТ РАН (Якимович К.А. Газотурбинные энергоустановки для коммунальной энергетики // Электронный журнал энергосервисной компании "Экологические системы", №2, 2008 г. Доступно по адресу: http://esco-ecosys.narod.ru/2008_2/art73.htm, (25.09.12)).

Прямоточный теплообменный аппарат, содержащий корпус и концентрические трубные каналы типа "труба в трубе", образованные цилиндром, изготовленным из теплообменных элементов, примыкающих друг к другу боковыми поверхностями, отличающийся тем, что образующие цилиндр теплообменные элементы являются теплообменными элементами 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.

Изобретение относится к одноходовым кожухотрубчатым теплообменным аппаратам и может быть использовано в химической, нефтегазовой и других отраслях промышленности.

Кожухотрубный теплообменник // 2516998

Изобретение относится к теплоэнергетической, химической и нефтехимической промышленности и предназначено для использования в многотоннажных промышленных установках.

Трубчатый теплообменник // 2511840

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении трубчатых теплообменников. Трубчатый теплообменник для теплообмена между двумя текучими средами содержит корпус (2), внутри которого между входной и выходной камерами (5, 6) проходит одна или несколько труб (8) для первой текучей среды.

Кожухотрубный теплообменник // 2494329

Изобретение относится к области теплотехники и может быть применено в кожухотрубных теплообменниках. В кожухотрубном теплообменнике, содержащем соединенные между собой идентичные секции, каждая из которых содержит размещенный в кожухе пучок труб, закрепленных с противоположных торцов в трубных решетках, и коллекторные камеры трубной и межтрубной сред с перегородками, образующими пространственные соединения между секциями и задающими направления течения сред в них, коллекторные камеры трубной и межтрубной сред содержат участки, в которых перегородки установлены после каждых двух или более входов сред в секции, образуя последовательно соединенные группы, соответственно, двух и более секций с параллельным движением сред в каждой группе, при этом в коллекторной камере трубной среды может быть установлена дополнительная перегородка перед входами среды в секции одной из групп с параллельным движением среды.

Способ изготовления теплообменника металлического системы отопления помещения // 2492400

Изобретение относится к технологии изготовления элементов системы отопления жилых и других зданий, в частности к способу изготовления теплообменника металлического системы отопления помещения, и может быть использовано при изготовлении элементов системы отопления помещения.

Теплообменник металлической системы отопления помещения // 2492399

Изобретение относится к конструкции элементов системы отопления жилых и других зданий, в частности, к теплообменнику металлическому системы отопления помещения и может быть использовано при изготовлении системы отопления помещения.

Комбинированная торцевая структура теплообменника // 2490577

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться в теплообменниках, содержащих торцевые структуры. .

Кожухотрубный теплообменник // 2489664

Изобретение относится к теплообменной технике. .

Способы изготовления плит охладителя синтетического газа и плиты охладителя синтетического газа // 2472088

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении охладителей синтетического газа. .

Теплообменник // 2437047

Изобретение относится к теплообменным устройствам и может быть использовано в химической, радиохимической и других отраслях промышленности. .

Труба теплообменника // 2537996

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.

Теплообменное устройство для порошкового и гранулярного материала и способ его изготовления // 2503904

Изобретение относится к теплообменному устройству для сушки, нагревания или охлаждения порошкового и гранулярного материалов и к способу производства теплообменного устройства.

Теплообменный аппарат // 2498183

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.

Теплообменный аппарат // 2486425

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

Устройство теплообменной трубы с внутренним оребрением // 2479814

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

Вихревой теплообменный элемент // 2456522

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

Переходник // 2410621

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.

Переходник // 2410620

Способ изготовления тракта охлаждения теплонапряженных конструкций // 2404395

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

Способ нагрева и/или испарения органической среды и теплообменный блок для извлечения теплоты от потока горячего газа // 2403522

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

Горизонтальный газоохладитель-влагоотделитель // 2548290

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.