RU168222U1

RU168222U1 - Теплообменник

Info

Publication number: RU168222U1
Application number: RU2016111983U
Authority: RU
Inventors: Владимир Леонидович Юша; Николай Анатольевич Райковский; Сергей Александрович Абрамов; Александр Валерьевич Третьяков
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-01-24

Abstract

РЕФЕРАТ(57) Полезная модель предназначена для применения в теплообменных аппаратах и может быть использована в энергетической промышленности, в частности в холодильных и криогенных установках.Новизна технического решения состоит в том, что присоединительные патрубки расположены в области одной торцевой поверхности теплообменника. Диаметры каждого из четырёх патрубков не превышают половины диаметра кожуха, а их габаритная длина в радиальной плоскости в полтора раза меньше диаметра кожуха. Патрубок для вывода охлаждаемой среды расположен соосно центральной трубе. Патрубок для подачи охлаждающей среды и патрубок для вывода охлаждающей среды расположены под углом 35º друг к другу, а патрубок для подачи охлаждаемой среды и патрубок для вывода охлаждающей среды расположены под углом 110º друг к другу.Технический результат – повышение ремонтопригодности теплообменника и снижение массогабаритных характеристик теплообменной секции, состоящей из набора теплообменников, выполненных на базе заявленного технического решения. 3 ил.

Description

F28D 7/00

ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть применена в кожухотрубных теплообменниках, предназначенных для использования в энергетической промышленности, в частности в холодильных и криогенных установках.

Известен змеевиковый теплообменник [Пат. 2402732 РФ, МКИ⁶ F28D 7/00, F 28F 9/013, опубл. 2710.2010 г.], который имеет множество труб, навитых по спирали в один или несколько концентричных слоев вокруг центральной трубы, образующих пучок труб, и кожух, ограничивающий внешнее пространство вокруг труб, а также содержит, по меньшей мере, один теплонепередающий упругий элемент, расположенный внутри кожуха теплообменника, радиально вне пучка труб.

Недостатками прототипа являются большие массогабаритные характеристики и относительно невысокая интенсивность теплообмена, за счет реализации сравнительно менее эффективной схемы течения охлаждающей и охлаждаемой сред (схема – поперечный ток), а также за счет того, что в данной конструкции поверхность сердечника не используется в процессе теплообмена.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является теплообменник (патент на полезную модель № 159993, МПК F28D 7/00, опубл. 27.02.2016), который имеет множество труб, навитых по спирали в один или несколько концентричных слоев вокруг центральной трубы, образующих пучки труб, и кожух, ограничивающий внешнее пространство вокруг труб, при этом центральная труба разделена перегородками на два изолированных друг от друга объема, каждый из которых соединен, по меньшей мере, с одним патрубком и с пучками труб, причем каждая из множества труб, образующих трубные пучки, сообщает два изолированных объема центральной трубы между собой, а трубы во всех концентричных слоях навиты с одинаковым осевым шагом таким образом, что между витками пучков труб сформированы спиральные каналы.

Недостатками прототипа являются большие массогабаритные характеристики теплообменной секции, содержащей набор таких теплообменников и низкая ремонтопригодность теплообменника, обусловленные выходом патрубков на обе торцевые поверхности теплообменника.

Техническим результатом данной полезной модели является повышение ремонтопригодности теплообменника и снижение массогабаритных характеристик теплообменной секции, состоящей из набора теплообменников, за счет оптимальной угловой ориентации патрубков, их расположения с выходом на одну торцевую поверхность теплообменника и оптимального соотношения размеров патрубков и кожуха.

Данный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, который имеет множество труб, навитых по спирали в один или несколько концентрических слоев вокруг центральной трубы, образующих пучок труб, и кожух, ограничивающий внешнее пространство вокруг труб, при этом центральная труба разделена перегородками на два изолированных друг от друга объема, каждый из которых соединен, по крайней мере, с одним патрубком и с пучком труб, причем каждая из множества труб, образующих трубный пучок, сообщает два изолированных объема между собой, а трубы во всех слоях навиты с одинаковым осевым шагом таким образом, что между витками труб сформирован, по крайней мере, один спиральный канал, согласно заявляемому техническому решению, присоединительные патрубки, два из которых предназначены, соответственно, для подачи и вывода охлаждаемой среды, а два других - для подачи и вывода охлаждающей среды, расположены в области одной торцевой поверхности теплообменника, диаметры каждого из четырёх патрубков не превышают половины диаметра кожуха, а их габаритная длина в радиальной плоскости в полтора раза меньше диаметра кожуха, причем патрубок для вывода охлаждаемой среды расположен соосно центральной трубе, патрубок для подачи охлаждающей среды и патрубок для вывода охлаждающей среды расположены под углом 35º друг к другу, а патрубок для подачи охлаждаемой среды и патрубок для вывода охлаждающей среды расположены под углом 110º друг к другу.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где

на Фиг. 1 изображен теплообменник (вид с торца);

на Фиг. 2 – разрез по А-А на Фиг.1;

на фиг. 3 – схемы теплообменной секции, состоящей из теплообменников для прототипа (Фиг. 3а) и заявленной полезной модели (Фиг. 3б).

Теплообменник (Фиг.1, 2) включает центральную трубу 1, разделенную перегородками 2 на два изолированных объема 3 и 4, один из которых (объем 3) соединен с патрубком для вывода охлаждаемой среды 5, другой (объем 4) – с патрубком для подачи охлаждаемой среды 6, при этом патрубок 5 расположен соосно центральной трубе, а патрубок 6 имеет выход из теплообменника в направлении, отличном от осевого. Вокруг центральной трубы 1 навиты по спирали в несколько концентрических слоев трубы 7, образующие трубный пучок 8, который сообщает между собой объемы 3 и 4. Внешнее пространство, вокруг трубного пучка 8 ограничивает кожух 9, соединенный с патрубками для подачи 10 и вывода 11 охлаждающей среды, каждый из которых выходит из теплообменника в направлении, отличном от осевого. Трубы 7 навиты с одинаковым осевым шагом. Поверхности кожуха 9, центральной трубы 1 и труб 7 образуют спиральный канал 12 в межтрубном пространстве. Все патрубки имеют выход на одну торцевую поверхность теплообменника.

Экспериментально было установлено, что наилучшие массогабаритные характеристики теплообменника достигаются, если диаметры каждого из четырёх присоединительных патрубков не превышают половины диаметра кожуха, а их габаритная длина в радиальной плоскости в полтора раза меньше диаметра кожуха, причем патрубок для подачи охлаждающей среды и патрубок для вывода охлаждающей среды расположены под углом 35º друг к другу, а патрубок для подачи охлаждаемой среды и патрубок для вывода охлаждающей среды расположены под углом 110º друг к другу.

Заявляемый теплообменник (Фиг. 1, 2) работает следующим образом. Охлаждающая среда, например вода, подается насосом в патрубок 10, из которого попадает в пространство между центральной трубой 1 и кожухом 9, из которого распределяется по спиральным каналам 12 в межтрубном пространстве. Далее охлаждающая среда протекает по спиральным каналам 12, отбирая тепло с поверхностей трубок 7 трубного пучка 8 и поверхности центральной трубы 1. Затем охлаждающая среда, пройдя межтрубные каналы, выходит через патрубок 11. При этом, охлаждаемая среда, например газообразный фреон, подается в патрубок 6, пройдя который попадает в объем 4, из которого распределяется по трубам 7 трубного пучка 8. Двигаясь в объеме 4 и внутри спирально завитых труб 7 трубного пучка 8, охлаждаемая среда отдает тепло охлаждающей среде. Затем, пройдя трубный пучок 8 охлаждаемая среда направляется в объем 3, из которого подается в патрубок 5.

В том случае если, охлаждаемая среда – газообразный фреон, в процессе его движения по охлаждаемым каналам происходит процесс конденсации и в объем 3 направляется жидкая фаза фреона. Таким образом, объем 3, в данном случае выполняет функцию сборника жидкого фреона – ресивера. Движения сред организовано таким образом, что каждая из них движется по спирали, при этом схема движения сред – противоток.

В случае компоновки секции теплообменников, содержащей набор теплообменников при их коридорном размещении, секция теплообменников, выполненная на базе заявленного технического решения (Фиг. 3б) будет иметь меньшие габаритные характеристики (например, для теплообменной секции, состоящей из шестнадцати теплообменников с диаметром кожуха 60 мм, габаритные размеры снизились на 20%) в сравнении с аналогичной секцией теплообменников, содержащей набор теплообменников прототипа (фиг. 3а).

Таким образом, данное техническое решение позволяет улучшить ремонтопригодность теплообменника и снизить массогабаритные характеристики теплообменной секции и, следовательно, массогабаритные характеристики установки в целом на базе данной теплообменной секции.

Claims

Теплообменник, который имеет множество труб, навитых по спирали в один или несколько концентрических слоев вокруг центральной трубы, образующих пучок труб, и кожух, ограничивающий внешнее пространство вокруг труб, при этом центральная труба разделена перегородками на два изолированных друг от друга объема, каждый из которых соединен, по крайней мере, с одним патрубком и с пучком труб, причем каждая из множества труб, образующих трубный пучок, сообщает два изолированных объема между собой, а трубы во всех слоях навиты с одинаковым осевым шагом таким образом, что между витками труб сформирован, по крайней мере, один спиральный канал, отличающийся тем, что присоединительные патрубки, два из которых предназначены соответственно для подачи и вывода охлаждаемой среды, а два других – для подачи и вывода охлаждающей среды, расположены в области одной торцевой поверхности теплообменника, диаметры каждого из четырёх патрубков не превышают половину диаметра кожуха, а их габаритная длина в радиальной плоскости в полтора раза меньше диаметра кожуха, причем патрубок для вывода охлаждаемой среды соосен с центральной трубой, патрубок для подачи охлаждающей среды и патрубок для вывода охлаждающей среды расположены под углом 35˚ друг к другу, а патрубок для подачи охлаждаемой среды и патрубок для вывода охлаждающей среды расположены под углом 110˚ друг к другу.