Теплообменник

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 теплотехнике и может быть использовано в коаксиально-вихревых теплообменниках различного назначения.

Известен теплообменник, содержащий две соосно установленные трубы, разделенные кольцевым зазором и выполненные со спиральными канавками, имеющими взаимно противоположное направление закрутки (RU 2027969 С1, МПК F28D 7/12, F28F 1/16, 13/12, 27.01.1995).

Использование такого теплообменника позволяет интенсифицировать теплообмен как внутри, так и снаружи теплообменного элемента, однако не снижает его габаритов.

Известен теплообменный аппарат, содержащий корпус и установленные внутри него коаксиальные трубы с образованием кольцевых полостей, в каждой кольцевой полости установлены перегородки в виде спиралей, образующих со стенками труб спиральные каналы, а стенки труб выполнены с рифлениями, ориентированными поперек направления потока (RU 115057 U1, МПК F28D 7/00, 20.04.2012).

В этом теплообменном аппарате благодаря введению спиралей значительно увеличивается длина пути и время теплового контакта, а за счет уменьшения сечения потока увеличивается его скорость, и повышается турбулизация потоков, и увеличивается интенсивность теплообмена, однако поверхность теплообмена в данной конструкции практически не увеличивается. Кроме того, объемы и длина пути внутреннего и внешнего потоков отличаются, что приводит к дисбалансу потоков.

Известен теплообменник, содержащий коаксиальные трубы со спиральными многозаходными канавками, имеющими взаимно противоположное направление закрутки, образующими на каждой трубе пересекающиеся спиральные гофры (US 20110056663 A1, МПК F28D 7/10, 10.03.2011).

Недостатком этого теплообменника является его значительные габариты и недостаточная интенсивность теплообмена.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи значительного увеличения поверхности теплообмена при снижении габаритов теплообменника и повышения интенсивности теплообмена.

Указанная задача решается за счет того, что 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.

Кроме того, теплообменник имеет нечетное количество труб.

На фиг.1 изображен теплообменник с тремя коаксиальными трубами.

На фиг.2 изображена одна из двух смежных труб - внутренняя труба.

На фиг.3 изображена одна из двух смежных труб - наружная труба.

Теплообменник содержит коаксиальные трубы 1, 2, 3 со спиральными гофрами 4, образованными спиральной накаткой с постоянным шагом спирали. На каждой трубе накатывается минимум две спиральные линии гофр 4 - правозаходная и левозаходная. Через каждую половину шага спиралей гофры 4 пересекаются и в местах их пересечения выполнены полусферические (чашеобразные) лунки 5. Гофры 4 выполнены трапецеидальной формы. Трубы установлены таким образом, что гофры 4 смежных в радиальном направлении труб образуют замкнутые спиральные шестигранные каналы 6, полости которых сходятся и расходятся в местах пересечения гофр 4, при этом в местах пересечения образуется полость, на противоположных, в радиальном направлении, сторонах которой напротив друг друга расположены две лунки 5. В результате такой установки труб образуется сотовая конструкция шестигранных пересекающихся спиральных каналов для двух теплоносителей.

В заявленном теплообменнике целесообразно устанавливать нечетное количество труб, 3, 5 и т.д., так как в такой конструкции через каждые три слоя труб проходит два потока теплоносителей, имеющих как минимум по одному активно перемешиваемому каналу и по одному периферийному с постоянным сечением.

При работе теплообменника каждый из теплоносителей движется по смежным спиральным каналам 6, один направляется сверху, а другой - снизу. Попадая в спиральные каналы, поток каждого теплоносителя закручивается относительно оси теплообменника, при этом скорость потока приобретает радиальную составляющую. Далее поток попадает в чаши лунок 5 на противоположных сторонах шестигранного спирального канала в месте пересечения и расходится в двух противоположных направлениях, что обуславливает возникновение вихревых течений. Сложное закрученное движение потока приводит к интенсивному перемешиванию, что обуславливает интенсификацию теплообмена.

Таким образом, конструкция предлагаемого теплообменника позволяет значительно увеличить мощность теплообменника, не увеличивая его габариты.

1. Теплообменник, содержащий коаксиальные трубы со спиральными многозаходными канавками, имеющими взаимно противоположное направление закрутки, образующими на каждой трубе пересекающиеся спиральные гофры, отличающийся тем, что 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.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что теплообменник имеет нечетное количество труб.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, теплотехники, холодильной промышленности и компрессоростроения и может быть использовано в производстве бытовых, промышленных холодильников, конденсаторов, теплообменников и компрессоров.

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

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.

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

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.

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 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.

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для нагревания высоковязкой и парафинистой нефти непосредственно в скважине. Устройство для предотвращения образования асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений в нефтяных скважинах содержит теплогенератор, соединенный с помощью всасывающего и напорного трубопровода циркуляционного насоса со скважинным подогревателем, который является составной частью насосно-компрессорной трубы. При этом подогреватель представляет собой корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок, установленных коаксиально с кольцевым зазором и образующих полость для греющего теплоносителя, подводящего и отводящего коллектора с патрубками, во внутренней полости которого установлен дополнительный теплообменный элемент. Дополнительный теплообменный элемент выполнен в виде двух цилиндрических оболочек, установленных коаксиально и соединенных между собой. При этом на концах дополнительного теплообменного элемента расположены пилоны, в которых выполнены каналы для подвода и отвода греющего теплоносителя. Техническим результатом является повышение эффективности добычи высоковязкой и парафинистой нефти. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для нагревания высоковязкой и парафинистой нефти непосредственно в скважине. Скважинный подогреватель содержит корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок, установленных коаксиально с кольцевым зазором и образующих полость для греющего теплоносителя, подводящего и отводящего коллектора с патрубками. Кроме того, нагреватель содержит дополнительный теплообменный элемент, выполненный в виде двух цилиндрических оболочек, установленных коаксиально и соединенных между собой. При этом дополнительный теплообменный элемент установлен в корпусе на пилонах, расположенных на концах дополнительного теплообменного элемента. Причем в пилонах выполнены каналы для подвода и отвода греющего теплоносителя. Техническим результатом является повышение эффективности добычи высоковязкой и парафинистой нефти. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству для тепловой подготовки и поддержания теплового режима коробки перемены передач (КПП) и редукторов ведущих мостов. Система подогрева включает теплоизолированный глушитель-рекуператор, выполненный в виде теплообменника типа «труба в трубе». на внутренней трубе глушителя-рекуператора имеются отверстия для прохождения отработавших газов с внешней стороны вовнутрь трубы. В глушителе-рекуператоре также установлены трубки теплопередачи, закрепленные между собой торцевыми фланцами при помощи сварного соединения так, что образованные полости между фланцами обоих сторон глушителя-рекуператора соединяют между собой внутренние полости трубок теплопередачи, теплообменники КПП и ведущих мостов, соединенных параллельно. Теплообменник КПП установлен на внутренней стороне стенки КПП, и его форма аналогична форме стенки, а теплообменники ведущих мостов установлены на наружной части картеров главных передач и выполнены аналогично их форме. Достигается повышение эффективности тепловой подготовки и поддержание теплового режима агрегатов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных областях техники. Вихревой теплообменный элемент содержит соосно расположенные одна в другой теплообменные цилиндрические трубы большего диаметра и внутреннюю трубу с цилиндрическими поверхностями, при этом труба большего диаметра разделена на участки, внутри каждой из труб установлены, по крайней мере, два завихрителя одинакового или разного типов, при этом каждый завихритель выполнен в виде суживающегося сопла, а внутренняя поверхность его покрыта нанообразной стеклоподобной пленкой из оксида тантала. Технический результат – устранение налипания загрязнений на внутренней поверхности завихрителей. 4 ил.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании и модернизации пластинчатых теплообменников. Матрица пластинчатого теплообменника цилиндрической формы представляет собой систему продольных концентрических кольцевых каналов прямоугольного сечения, образованных чередующимися в радиальном направлении гладкими и расположенными между ними с плотным термическим контактом дистанционирующими пластинами-турбулизаторами с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами с шахматной схемой расположения. При этом один из теплоносителей проходит в осевом направлении в открытых с торцевых сторон матрицы каналах, другой теплоноситель проходит в окружном направлении в замкнутых кольцевых однотипных каналах. В этих условиях обеспечивается надлежащая жесткость матрицы, а также повышение тепловой эффективности поверхности и улучшение массогабаритных показателей теплообменника. 5 ил.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменным аппаратам. Теплообменный аппарат содержит цилиндрический корпус с патрубками подвода компонента внутрь корпуса и его отвода из корпуса, расположенными во входной и выходной частях корпуса соответственно, теплообменные трубы, установленные внутри корпуса в трубных досках, профилированные крышки с присоединительными фланцами, установленные на торцах корпуса и образующие с трубными досками полости подвода и отвода компонента, подаваемого через теплообменные трубы, внутри каждой теплообменной трубы дополнительно коаксиально установлена внутренняя труба с образованием кольцевого радиального зазора между стенками труб, при этом во входной и выходной частях корпуса теплообменника установлены дополнительные днища, образующие с трубными досками и профилированными крышками полости подвода и отвода компонентов, при этом полость кольцевого радиального зазора между стенками теплообменных и внутренних дополнительных труб соединена с полостью, образованной трубной доской и дополнительным днищем, а полость между профилированной крышкой и дополнительным днищем соединена с полостями внутренних дополнительных трубок и с полостью корпуса. Технический результат – интенсификация теплообмена. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в реакторах реформинга. Проволочная проставка включает в себя участок или сегмент, установленный между внешней трубой реактора и одним или несколькими компонентами реактора, расположенными внутри трубы. Компоненты реактора и внешняя труба предотвращены от вхождения в непосредственный контакт друг с другом расположением проволочной проставки. Проволочная проставка может быть закреплена к компоненту реактора на одном из ее концов или кольцевой прокладке, расположенной между компонентами реактора, установленными друг над другом. Предотвращение компонентов реактора от контакта с внешней трубой способствует потоку текучей среды через реактор и может улучшить теплоотдачу и эффективность реактора для проведения каталитических реакций. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных отраслях техники, в частности в регенеративных теплообменниках газотурбинных установок. Изобретение заключается в том, что в вихревом теплообменном элементе, содержащем пакеты ребер, расстояние между ребрами в каждом пакете уменьшается, при этом на вертикальной поверхности каждого ребра пакета, расположенного на цилиндрической трубе большего диаметра, выполнены винтообразные канавки, причем направление касательной винтообразной канавки на вертикальной поверхности одного ребра имеет направление по ходу движения часовой стрелки, а направление касательной винтообразной канавки на противоположной вертикальной поверхности рядом расположенного ребра имеет направление против хода движения часовой стрелки. Технический результат - обеспечение постоянства теплоотдающей способности пакета ребер при длительной эксплуатации. 5 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в кожухотрубных теплообменниках. Работающий на ОГ теплообменник (1), в частности для использования в автомобиле, содержащий, по меньшей мере, один направляющий первую текучую среду первый проточный канал (2), концы которого размещены в трубной доске (3), кожух (4), окружающий первый проточный канал (2), причем кожух (4) имеет входное и выходное отверстия и образует второй проточный канал (10) для второй текучей среды, причем через кожух (4) протекает вторая текучая среда, а первый проточный канал (2) обтекается ею, трубные доски (3) установлены в кожухе (4) так, что первый проточный канал (2) герметизирован от второго проточного канала (10), первый диффузор (5.1), подающий первую текучую среду в первый проточный канал (2), и второй диффузор (5.2), выводящий ее из него. Теплообменник (1) содержит, по меньшей мере, один первый экранирующий элемент (6.1), по меньшей мере, с одним первым проходом (7) и с, по меньшей мере, одним первым дистанционным элементом (8), который надет на трубную доску (3) с обращенной от первого проточного канала (2) стороны. Технический результат – предотвращение процессов кипения и исключение образования или передачи конденсата от выходной стороны в зону всасывания двигателя теплообменника. 11 з.п. ф-лы, 6 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 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.

Наверх