Теплообменный аппарат

Теплообменный аппарат содержит корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей трубной и межтрубной полостей и пучок непрямых трубок. Погиб каждой трубки пучка имеет стохастический характер. Трубки независимо друг от друга имеют вдоль своей длины изгибы более, чем в двух плоскостях, максимальная амплитуда изгиба не превышает радиуса трубки, минимальное расстояние между максимальными изгибами составляет не менее 10 радиусов трубки, а положение центра сечения трубки по длине последней не описывает цилиндрическую спираль. В теплообменном аппарате, трубный пучок которого собран из таких трубок, обеспечивается рост турбулизации межтрубного потока за счет генерирования хаотичного турбулентного характера потока среды межтрубного пространства, что способствует росту тепловой эффективности теплообменного аппарата. 2 ил.

 

Изобретение относится к области теплотехники, в частности, к рекуперативным теплообменным аппаратам.

Известен теплообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей трубной и межтрубной полостей и расположенный в нем пучок непрямых, витых трубок (авторское свидетельство SU №1060913 А). Формирование пучка из одинаковы витых трубок позволяет, по сравнению с пучком из прямых трубок, турбулизировать поток среды межтрубного пространства при ее движении внутри корпуса, но из-за одинаковости витых трубок создает регулярные структуры в потоке движущейся жидкости. Кроме того, использование витых трубок не позволяет собрать плотный трубный пучок. Эти недостатки снижают эффект турбулизации, т.е. тепловую эффективность теплообменного аппарата.

Известен теплообменный аппарат, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей трубной и межтрубной полостей и расположенный в нем пучок непрямых серпантинообразных трубок, изогнутых в одной плоскости (патент RU 2527772 С1). Формирование пучка из одинаковых серпантинообразных трубок, изогнутых в одной плоскости, позволяет собрать из них плотный пучок, но при помещении пучка в корпус аппарата между ним и корпусом образуются байпасные полости. Для ликвидации этих полостей приходится выполнять внутреннюю поверхность корпуса фигурной, что усложняет изготовление корпуса. Кроме того, из-за одинаковости серпантинообразных трубок в потоке движущейся жидкости межтрубной полости образуются регулярные структуры, что снижает эффект турбулизации, т.е. эффективность теплообменного аппарата.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности теплообменного аппарата за счет турбулизации потока среды межтрубного пространства при ее движении внутри корпуса и упрощение изготовления корпуса.

Поставленная задача решается тем, что трубки независимо друг от друга имеют вдоль своей длины изгибы более, чем в двух плоскостях, причем максимальная амплитуда изгиба не превышает радиуса трубки, минимальное расстояние между максимальными изгибами составляет не менее 10 радиусов трубки, а положение центра сечения трубки по длине последней не описывает цилиндрическую спираль.

Использование для сборки пучка трубок, которые независимо друг от друга имеют вдоль своей длины изгибы более, чем в двух плоскостях, позволяет избежать образований регулярных структур в потоке движущейся жидкости межтрубной полости, что увеличивает эффект турбулизации. Выполнение изгибов трубок с максимальной амплитудой изгиба, не превышающей радиуса трубки, позволяет собрать из них плотный пучок, что повышает компактность пучка, способствует росту коэффициента теплоотдачи, а благодаря отсутствию байпасных токов между пучком и корпусом позволяет упростить изготовление корпуса, использовав для его изготовления трубу. Выполнение изгибов трубок с минимальным расстоянием между максимальными изгибами не менее 10 радиусов трубки обеспечивает повышение надежности аппарата, благодаря исключению чрезмерных пластических деформаций трубок при выполнении их изгибов. Выполнение условия, при котором положение центра сечения трубки по длине последней не описывает цилиндрическую спираль, позволяет исключить образование спиральной формы трубок, способной сформировать регулярные структуры потока жидкости межтрубной полости.

При погибе каждой трубки, например, диаметром 8 мм для заявляемого теплообменного аппарата, движение ее оси, имеющее стохастический характер, задается в цилиндрических координатах в виде: х=(ρ,ϕ,z), ρ∈[0,8], ϕ∈[0,2π], z∈(0,+∞) и удовлетворяет следующим условиям:

где:

- Р1(ρ) - вероятность того, что траектория оси трубки будет находиться в цилиндре радиуса ρ и высотой 160 с центром в начале координат

- Р2(ϕ) - вероятность того, что радиус траектории оси трубки не останется постоянным при ее повороте на угол ϕ

- x(zk1) - проекция оси трубки x(ρ,ϕ,z) при z=zk на плоскость (ρ,ϕ,0)

параметры а, b, с и d выбираются так, чтобы Р1, Р2∈[0,1]

Выполнение заданных условий для всех трубок пучка позволяет получить плотный пучок из стахостически изогнутых труб, что обеспечивает рост турбулизации межтрубного потока за счет генерирования хаотичного турбулентного характера потока среды межтрубного пространства. При помещении такого пучка в цилиндрический корпус аппарата, между ним и корпусом не образуются байпасные полости, т.к. смежные трубки в каждом сечении имеют незначительные разнонаправленные изгибы, в результате чего в каждом поперечном сечении корпуса имеются близкорасположенные друг к другу трубки, находящиеся в непосредственном контакте с корпусом.

На фг. 1 схематически представлен заявляемый теплообменный аппарат. Поз. 1 - корпус, поз. 2 и поз. 3 - патрубки трубной полости, поз. 4 и поз. 5 патрубки межтрубной полости, поз. 6 - трубки трубного пучка.

На фиг. 2 представлен фрагмент трубного пучка.

Теплообменный аппарат работает следующим образом. Теплоноситель трубной полости через патрубок 2 входит в трубный пучок 6 и, пройдя по трубной полости, выходит из аппарата через патрубок 3. Теплоноситель межтрубной полости входит в межтрубную полость через патрубок 4 и, пройдя по межтрубной полости, выходит через патрубок 5. При движении теплоносителя по межтрубной полости он омывает теплопередающие трубки трубного пучка под постоянно меняющимся углом атаки.

Использование заявляемого технического решения позволяет упростить изготовление корпуса аппарата и повысить турбулизацию потока среды межтрубного пространства, что способствует росту тепловой эффективности теплообменного аппарата.

Теплообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей трубной и межтрубной полостей и расположенный в нем пучок непрямых трубок, отличающийся тем, что трубки независимо друг от друга имеют вдоль своей длины изгибы более, чем в двух плоскостях, причем максимальная амплитуда изгиба не превышает радиуса трубки, минимальное расстояние между максимальными изгибами составляет не менее 10 радиусов трубки, а положение центра сечения трубки по длине последней не описывает цилиндрическую спираль.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплообменным устройствам и может быть использовано в энергетике и транспорте. Теплообменник содержит две концентрически расположенные трубы, в межтрубном пространстве которых, вблизи внешней поверхности внутренней трубы находятся пластины, согнутые в виде элементов трубы с чередующимися просечными отверстиями, расположенными друг за другом, причем отогнутые элементы просечной перфорированной поверхности в форме лепестков расположены под углом к направлению движущегося потока теплоносителя, таким образом, что происходит захват части движущегося потока теплоносителя и его перенаправление во внутреннюю зону между перфорированными просечными пластинами и внешней поверхностью внутренней трубы.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплопередающей трубе и крекинг-печи, содержащей такую теплопередающую трубу. Теплопередающая труба содержит закрученную перегородку, расположенную на внутренней стенке трубы, причем закрученная перегородка простирается спирально вдоль осевого направления теплопередающей трубы.

Изобретение относится к теплопередающей трубе и крекинг-печи с использованием теплопередающей трубы. Теплопередающая труба содержит закрученную перегородку, расположенную на внутренней стенке трубы, причем закрученная перегородка простирается спирально вдоль осевого направления теплопередающей трубы.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов и жидкостей в различных отраслях народного хозяйства. В самоочищающемся кожухотрубном теплообменнике, содержащем кожух, в котором размещен пучок труб, соединенных с трубными решетками, и патрубки ввода и вывода трубной среды, турбулизаторы, размещенные внутри каждой трубы соосно по всей ее длине и представляющие собой металлический прут или проволоку, к которым по всей длине на расстоянии Δ друг от друга прикреплены турбулизирующие элементы, турбулизирующие элементы выполнены в виде лепестков в форме пропеллера или скрутки проволоки, при этом концы прутьев или проволоки прикреплены к опорным стержням, вставленным в пазы между буртиками, прикрепленными к наружной поверхности трубных решеток.

Предложены система и способ водяного смесителя с предотвращением пропусков зажигания. Система может содержать двигатель с наддувом, содержащий охладитель наддувочного воздуха ниже по потоку от компрессора и воздушный впускной канал с дросселем между впускным коллектором и охладителем наддувочного воздуха.

Настоящее изобретение относится теплообменнику с оребренными трубами, содержащему трубы, через внутреннее пространство которых течет теплоноситель и которые располагаются параллельно на одинаковом расстоянии между ними, так что продукт сгорания может проходить через пространство между трубами; и теплопередающие ребра, которые разнесены относительно друг друга и присоединены к наружной поверхности труб вдоль их продольного направления таким образом, чтобы располагаться параллельно потоку продукта сгорания.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенерирующих устройствах, например в ядерных энергетических установках. В способе теплосъема с поверхности тепловыделяющих элементов, заключающемся в том, что теплоноситель подают на теплоотдающую поверхность теплопередающего устройства и закручивают его, теплоноситель дополнительно закручивают относительно оси, лежащей под углом к продольной оси основного закрученного потока.

Изобретение относится к трубчатой печи для крекинга, предназначенной, в частности, для получения этилена, включающей конвекционную секцию и (или) двойную радиационную (радиантную) секцию(и), по меньшей мере, с однопроходной радиационной (радиантной) трубой, выполненной, по меньшей мере, с одним элементом, интенсифицирующим передачу тепла.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в реакторах. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных устройствах для утилизации тепла, нагрева и охлаждения жидких пищевых продуктов; дистилляции, опреснения воды.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в секционных биметаллических радиаторах. Радиатор содержит верхний и нижний коллекторы, которые сообщены между собой трубчатыми колонками, на каждой колонке закреплены лицевой и тыльный профили, образующие собой коробчатую секцию радиатора, на верхнем коллекторе закреплен верхний профиль, профили выполнены с ребрами теплообмена и жесткости, расположенными внутри профилей.

Охлаждающее устройство содержит базовые элементы (2), выполненные с возможностью вхождения в поверхностный контакт вдоль поверхности (100A) металлического трубчатого элемента (100) в высокотемпературных условиях; теплорассеивающие элементы (3), которые выступают от поверхности базовых элементов (2); и средство (4) поддержания теплопередачи, выполненное с возможностью поддержания свойств передаваемого тепла от металлического трубчатого элемента (100) к базовым элементам (2).

Изобретение относится к теплообменнику (10), содержащему внутреннюю направляющую (32) для направления текучей среды и теплоотводящее тело (12, 12’) для отвода тепла текучей среды.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть применено в отопительных котлах. У трубы (5) теплообменника отопительного котла (2), имеющей наружную трубу (10), по которой могут протекать уходящие газы топки котла, и которая может быть окружена с наружной стороны греющей водой, и вдвинутую в наружную трубу профильную вставку (11), которая для увеличения внутренней поверхности наружной трубы (10) имеет ребра (14), проходящие в ее продольном направлении (12), и находится в теплопроводящем контакте с наружной трубой (10), первый продольный участок (22) наружной трубы (10) выполнен в виде гладкостенного цилиндра, а второй продольный участок (23) наружной трубы (10) имеет по меньшей мере один элемент (24) для сужения поперечного сечения, сужающий проточное поперечное сечение, при этом профильная вставка (11) распространяется исключительно по первому продольному участку (22) наружной трубы (10).

Изобретение относится к области теплотехники. Котел водотрубный содержит топочную камеру, переднюю и заднюю стенки, патрубки подачи и обратки, газоход и теплообменник, образованный из оребренных труб, расположенных параллельно друг другу Оребренные трубы приварены к обеим стенкам, расположены по периметру топочной камеры в один ряд и зигзагообразно соединены отводами с образованием единого водяного тракта.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть применено в котлах и паротурбинных установках. Внутренняя часть экранной трубы топочной камеры имеет сверхкритическое давление и содержит пазы (36) на внутренней периферийной поверхности, имеющие спиральную форму к направлению оси трубы; и ребра (37), выступающие внутрь в радиальном направлении за счет пазов (36), при этом в поперечном сечении, рассматриваемом вдоль направления оси трубы, когда ширина (мм) пазов (36) в направлении оси трубы задается как Wg, высота (мм) ребер (37) в радиальном направлении задается как Hr и внешний диаметр трубы (мм) задается как D, ширина Wg (мм) пазов (36), высота Hr (мм) ребер (37) и внешнего диаметра D трубы (мм) удовлетворяют соотношению "Wg/(Hr*D)>0,40".

Изобретение относится к теплообменному модулю и способу его сборки и может быть использовано, в частности, в горной промышленности для тепловой защиты конструктивных элементов горных выработок от образования льда, обогрева промышленных помещений, обогрева помещений со взрывоопасной средой.

Изобретение относится к теплообменникам, и, в частности, к теплообменнику для применения в качестве охладителя наддувочного воздуха двигателя. Воздушно-жидкостной теплообменник, содержащий трубчато-реберный блок (15, 115) трапецеидальной формы, содержащий ряд воздушных каналов, через которые проходит воздух, подлежащий охлаждению.

Изобретение относится к системам подачи водяного пара и отвода конденсата в теплообменные аппараты и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в конденсаторах. Вертикальный кожухотрубный прямотрубный противоточный конденсатор, в котором конденсирующийся пар протекает по межтрубному пространству конденсатора, а охлаждающая вода в трубном пространстве, является двухходовым как в межтрубном пространстве, так и в трубном пространстве, при этом поверхность нагрева первого хода в межтрубном пространстве образована из труб (9) поверхности нагрева в паровом пространстве (14) этого хода, прикрепленных своими верхними концами к верхней трубной доске (5) и нижними концами к нижней трубной доске (7), через эти трубы протекает охлаждающая вода второго хода трубного пространства, при этом поверхность нагрева второго хода межтрубного пространства образована трубами (10) поверхности нагрева в паровом пространстве (15) второго хода, прикрепленными своими верхними концами к верхней трубной доске (5) и нижними концами к другой нижней трубной доске, через эти трубы протекает охлаждающая вода первого хода трубного пространства, таким образом, упомянутые паровые пространства (14, 15) соединены посредством отверстия (12) между верхним концом (11) разделительной стенки (4, 50), разделяющей пространство оболочки, и верхней трубной доской (5), при этом направление потока пара в паровом пространстве (14) первого хода межтрубного пространства направлено вверх, а в другом паровом пространстве (15) направлено вниз, при этом направление потока охлаждающей воды в трубах (9 и 10) поверхности нагрева обоих ходов является противоточным потоку пара, протекающему снаружи упомянутых труб.

Теплообменный аппарат содержит корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей трубной и межтрубной полостей и пучок непрямых трубок. Погиб каждой трубки пучка имеет стохастический характер. Трубки независимо друг от друга имеют вдоль своей длины изгибы более, чем в двух плоскостях, максимальная амплитуда изгиба не превышает радиуса трубки, минимальное расстояние между максимальными изгибами составляет не менее 10 радиусов трубки, а положение центра сечения трубки по длине последней не описывает цилиндрическую спираль. В теплообменном аппарате, трубный пучок которого собран из таких трубок, обеспечивается рост турбулизации межтрубного потока за счет генерирования хаотичного турбулентного характера потока среды межтрубного пространства, что способствует росту тепловой эффективности теплообменного аппарата. 2 ил.

Наверх