Кожухотрубный теплообменник

 

,7! 2639

ОП Ис

ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное (22) Заявлено 04.04.77

) М. Кл.з

F 28D 7/00

F 28D 13/00 с присоединением

СССР (43) Опубликовано 3 (45) Дата опубликов

) УДК 621.565.94 (088.8) па делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения И. Т. Эльперин, В. Л. Мельцер, T. И. Эльперин и А. И. Любошиц (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт теплои массообмена им. А. В. Лыкова (54) КО)КУХОТРУБ Н Ы и ТЕ ПЛООБМЕН Н И К

ГосУАаРственный комитет (23) 11риоритет 09 06.7

Изобретение предназначается для интенсификации теплообмена при омывании снаружи трубчатой поверхности нагрева газообразным теплоносителем и может найти применение в энергетике, а также в других родственных отраслях техники.

Невысокая интенсивность теплообмена между газообразным теплоносителем и поверхностью теплообмена в наиболее распространенных кожухотрубных теплообменни- 10 ках сдерживает развитие теплоэнергетики, препятствует использованию вторичных энергетических ресурсов промышленности и повышению эффективности теплоиспо;»зующих аппаратов. !5

Известен теплообменник с подачей газообразной среды к теплообменным рабочим поверхностям, выполненным в виде полых дисков, объединенных трубчатыми коллекторами, двумя встречными потоками по оси 20 аппарата с поворотом потоков на 90 и отводом их во взаимно-противоположных направлениях через каналы между рабочими лопатками колеса вентилятора. расположенного между дискообразными поверхностями 25 нагрева (1).

Недостатком этого теплообменника является необходимость вращения вала вентилятора, сложность конструкции и недостаточная интенсивность теплообмена. 30

Известен также кожухотрубный теплообменник, содержащий размещенный в кожухе трубный пучок, патрубок ввода среды межтрубного пространства, размещенный по середине высоты пучка, и расположенные перпендикулярно этому патрубку с противоположных сторон кожуха патрубки вывода среды межтрубного пространства (2).

Данньш теплообменник по своей технической сущности наиболее близок описываемому.

Однако и этот теплообменник не обеспечивает достаточно эффективного теплообмена при подаче в межтрубное пространство двухфазного потока.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена путем создания импульсного режима во встречных струях.

Данная цель достигается тем, что теплообменник дополнительно содержит электрокомандный аппарат, а кожух снабжен <ополнительным патрубком ввода среды мсжтрубного пространства, расположенным симметрично первому относительно оси пучка, в обоих патрубках установлены питатели для ввода промежуточного теплоносителя и перекрывающие шибера с сервоприводом, связанным с электрокомандным аппаратом.

На фиг. 1 схематически изображен опи к

Ф

712639

3 сываемый теплообменник, разрез на фиг.

2 — то же, вид в плане. 1 еплоооменник содержит трубопровод 1, подводящий жидкий теплоноситель, í-i0p0мер нагреваемую воду. в теплооомешшк, входной коллектор 2 для подвода жидкого теплоносителя B i 0Hbiff 1i i0i Tp) îþø

3, образующими поверхность нагрева, выходной коллектор 4 для отвода жидкого теплоносителя из трубного пучка, трубопровод 5 для вывода жидкого теплоносителя из теплообменника, патрубки 6 и 7, размещенные симметрично оси пучка и подводящие газообразныи теплоноситель B теплообменник, расположенные перпендикулярно патрубкам 6 и 7 патрубки 8 и 9 для отвода газообразного теплоносителя пз теплообменника; трубопровод 10 для отвода отсепарированного промежуточного теплоносителя (жидкого, мелкодисперсного твердого) из теплообмецника, шибера 11 и 12 с сервоприиодами 13 «14, электрокомандными устройствами 15 и 16, пптатели 17 и

18 для ввода промежуточного жидкого твердого) теплоносителя в поток газа.

Рабочии процесс в этом кожухотрубном теплообменнике протекает следующим образомм.

Я(идкий теплоноситель (например, вода) подается в теплообменник по трубопроводу

1, поступает во входной коллектор 2 и далее распределяется по трубам 3. Из пучка труб 3 после завершения процесса теплообмена (нагрев, охлаждение) жидкий теплоноситель поступает в выходной коллектор

4 и далее по трубопроводу 5 отводится к потребителю.

Газообразный, преимущественно двухфазный, теплоноситель подается в теплообменник IIQ двум встречным соосным патрубкам

6 и 7, омывает наружную поверхность труб

3 пучка и отводится из теплообменнпка по патрубкам 8 и 9.

Через питатели 17 и 18 в поток газообразного теплоносителя вводится промежуточпьш жидкий (мелкодисперсный твердый) теплоноситель, который способствует интенсификации теплообмена между газообразным теплоносителем и трубчатой поверхностью нагрева. Установленные в патрубках б и 7 шибера 11 и 12 снабжены сервоприводами 13 и 14, связанными с электрокомандными устройствами 15 и 16, запрограммированными па создание импульсного режима подачи газа, прп котором фронт соударенпя газовых потоков перемещается от одной крайней трубы пу ка до другой.

Для реализации описанного режима работы теплообменника электрокомандные аппараты, регулирующие движение шпберов, запрограммированы так, что подвод каждого из встречных потоков теплоносителя, включая также и поток инертного «ромежуточного теплоносителя, осуществляют в импульсном ре киме со сдвигом фаз па

5 !

О

l5 0

l0

Б

05 пол-периода прп амплитуде изменения скоростей 0,5 — 1,5 от средней скорости потока при частоте пульсаций скорости

ЫГ

Гц, 1 где ЛК вЂ” изменение скорости газа, м/с;

i — размер пучков труб вдоль потока газа, м.

При осуществлении описанного режима работы за трубами пучка не образуются кормовые зоны течения с пониженным коэффициентом теплообмена, так как лобовая зона обтекания труб каждого ряда периодически, с частотой v= l — 20 1ц, перемещается»о поверхности каждой из труб пучка на 180 . Сепарированный из газообразного теплоносителя промежуточный теплоноситель отводится из теплообменника по трубопроводу 10 и вводится вновь через питатели 17 и 18 в поток газа.

Отводящий газ перед выводом из теплообменника пропускается через разделитель фаз, например циклон, для улавливания промежуточного теплоносителя, который также подается через питатели в поток свежего теплоносителя.

Эффективность данного теплообменника обусловлена интенсификацией процесса теплообмена, в связи с уменьшением застойных кормовых зон, дополнительной турбулизацией, обу словленной соударением встречных газовых потоков, и наличием в газе промежуточного мелкодисперсного теплоносителя.

Формула изобретения

Кожухотрубный теплообменнпк, содержащий размещенный в кожухе трубный пучок, и трубок ввода среды межтруоного пространства, размещенный по середине высоты пучка, и расположенные перпендикулярно этому патрубку с противоположных сторон кожуха патрубки вывода среды межтрубного пространства, отличающи йся тем, что, с целью интенсификации теплообмена путем создания импульсного режима во истре шых струях, теплообменпик дополнительно содержит электрокомандный àïïàрат, а кожух снабжен дополнительным патрубком ввода среды межтрубного пространства, расположенным симметрично первому относительно осп пучка, в обоих па рубках установлены пнтателп для ввода промежуточного теплоносителя и переключающие шибера с сервоприводом, электрически связанным с электрокомандным аппаратом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 125258, кл. F 28D 11/00, 1948.

2. Патент ФРГ ¹ 878357, кл. 17f 5/22, опублик. 1953, 7I2639

Фиг. /

Щсг.2

Составитель Ю. Мартинчик

Редактор М. Афанасьева Техред А. Камышникова Корректор В. Дод

Заказ 2792/19 Изд. ¹ 128 Тираж 698 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2