RU2269080C2

RU2269080C2 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2269080C2
Application number: RU2003125166/06A
Authority: RU
Inventors: духин Владимир Иванович Л (RU); Владимир Иванович Лядухин; Валерий Юрьевич Болдов (RU); Валерий Юрьевич Болдов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Калориферный завод"
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2006-01-27
Also published as: RU2003125166A

Abstract

FIELD: heat engineering, applicable in heat exchanging apparatus with recuperative heat transfer in various branches of industry.

SUBSTANCE: the heat exchanger has a body with pipe-branches for feeding and discharging the working media and ducts for the heat transfer agents formed by the ribs adjoining the body shell, the body is made in the form of a cylindrical shell enclosing the heat exchange surface made as a double screw thread with formation of two screw ducts of the same section separated by a wall serving as a rib of the heat exchange surface, feed and removal of heat-transfer agents are accomplished by means of manifolds, in which partitions are installed for separation of the flows of heat-transfer agents, besides, the roughness of the heat exchange surface makes it possible to use viscous heat-transfer agents, and at feeding of heat-transfer agents to the screw ducts separation of the heat-transfer agents is not required.

EFFECT: enhanced operating reliability and intensification of heat exchange.

Description

Изобретение относится к теплотехнике, к теплообменным аппаратам с рекуперативной передачей тепла, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.The invention relates to heat engineering, to heat exchangers with regenerative heat transfer, and can be used in various industries.

Известен пакет пластинчатого теплообменника, содержащий перфорированные пластины, чередующиеся проставками и образующие два канала для рабочих сред [1].Known package plate heat exchanger containing perforated plates, alternating spacers and forming two channels for working environments [1].

Течение рабочих сред в каналах осуществляется в вертикальном и горизонтальном направлениях через стенки пластин, потоки рабочих сред движутся по кривым линиям, что интенсифицирует теплообмен. Известная конструкция металлоемка и сложна в изготовлении.The flow of working media in the channels is carried out in the vertical and horizontal directions through the walls of the plates, the working fluid flows along curved lines, which intensifies heat transfer. The known design is metal-intensive and difficult to manufacture.

Известен теплообменник типа труба в трубе с многозаходными винтовыми ребрами на наружной поверхности внутренней трубы, образующими в межтрубном пространстве винтовые каналы и внешней оболочкой (кожухом), образующей пространство подвода и отвода охлаждающей и охлаждаемой сред. При этом винтовые каналы разделены перегородками на отдельные полости [2], расположенными соосно с трубами.Known pipe-type heat exchanger in a pipe with multi-helical screw ribs on the outer surface of the inner pipe, forming helical channels in the annulus and an outer shell (casing) forming a space for supplying and discharging cooling and cooled media. In this case, the screw channels are divided by partitions into separate cavities [2], located coaxially with the pipes.

Данная конструкция является металлоемкой и требует специальной оснастки и сложных расчетов, что делает ее достаточно сложной в изготовлении.This design is metal-intensive and requires special equipment and complex calculations, which makes it quite difficult to manufacture.

Наиболее близким к заявляемому является теплообменник типа труба в трубе, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода рабочих сред и каналами для теплоносителей, образованными кольцевыми зазорами между концентрично расположенными четырьмя цилиндрическими оболочками, в которых размещены ребра, примыкающие к поверхностям оболочек, причем на входе в промежуточный из них выполнены кольцевыми, соединенными последовательно между собой с помощью прорезей и перегородок, а ребра, расположенные в промежуточном канале, выполнены только на входе и выходе межтрубного пространства, причем на выходе они расположены параллельно оси теплообменника и образуют прямолинейные каналы [3].Closest to the claimed one is a tube-in-tube heat exchanger containing a housing with nozzles for supplying and discharging working fluids and channels for coolants formed by annular gaps between concentrically arranged four cylindrical shells in which ribs are located adjacent to the surfaces of the shells, and at the entrance to the intermediate of them are made circular, connected in series with each other using slots and partitions, and the ribs located in the intermediate channel are made only on the inlet and outlet of the annulus, and at the outlet they are parallel to the axis of the heat exchanger and form straight channels [3].

Недостаток известного состоит в металлоемкости и сложности конструкции.A disadvantage of the known is the intensity and complexity of the design.

Задача предлагаемого изобретения состоит в создании простого, не требующего точных расчетов при изготовлении неметаллоемкого компактного теплообменника, обеспечивающего высокую степень теплообмена и большую площадь контакта теплообменной поверхности.The objective of the invention is to create a simple, not requiring accurate calculations in the manufacture of non-metal-intensive compact heat exchanger, providing a high degree of heat transfer and a large contact area of the heat exchange surface.

Техническим результатом достигаемым изобретением является повышение эксплутационной надежности и интенсификации теплообмена.The technical result of the invention is to increase the operational reliability and intensification of heat transfer.

Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода рабочих сред и каналы для теплоносителей, образованные ребрами, примыкающие к оболочке корпуса, согласно изобретению, корпус выполнен в виде цилиндрической оболочки, в который заключена теплообменная поверхность в виде двухзаходного винтового шнека, образующая два винтовых канала, одинакового сечения, разделенных стенкой, являющейся ребром шнека, подвод и отвод теплоносителей осуществляется посредством коллекторов, в которых установлены перегородки для разделения потока теплоносителей. Кроме того, теплообменная поверхность образована двухзаходной винтовой прокаткой, обеспечивающей поверхность с низкой шероховатостью для снижения гидравлического сопротивления и позволяющей применять вязкие теплоносители, два винтовых канала не требуют разделения при подводе теплоносителей на "чистый" и " грязный".The specified technical result is achieved in that in a heat exchanger containing a housing with nozzles for supplying and discharging working fluids and channels for coolants formed by ribs adjacent to the shell of the housing, according to the invention, the housing is made in the form of a cylindrical shell, which encloses a heat exchange surface in the form of a double-entry a screw screw, forming two screw channels of the same cross-section, separated by a wall, which is the rib of the screw, the supply and removal of coolants is carried out by means of collectors, in which partitions are installed to separate the flow of coolants. In addition, the heat exchange surface is formed by double-helical rolling, which provides a surface with a low roughness to reduce hydraulic resistance and allows the use of viscous coolants; two screw channels do not require separation when supplying coolants to “clean” and “dirty”.

Теплообменник может быть применен для теплообмена двух сред (теплоносителей) в жидкой или газовой фазе (различное сочетание) для процессов нагрева, охлаждения или конденсации.The heat exchanger can be used for heat transfer of two media (coolants) in the liquid or gas phase (various combinations) for heating, cooling or condensation processes.

Материалом для изготовления теплообменной поверхности может служить алюминий, медь, латунь и другие материалы.The material for the manufacture of the heat exchange surface can be aluminum, copper, brass and other materials.

Материал корпуса и коллекторов различен и выбирается в зависимости от параметров и свойств применяемых теплоносителей. Для изготовления теплообменной поверхности используются станы холодной прокатки типа ХПРТ.The material of the casing and collectors is different and is selected depending on the parameters and properties of the coolants used. For the manufacture of heat transfer surfaces, cold rolling mills of the KhPRT type are used.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где представлен общий вид теплообменника в разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the heat exchanger in section.

Теплообменник состоит из корпуса 1, в который заключена теплообменная поверхность, выполненная в виде двухзаходного винтового шнека, образующая два винтовых канала 2, разделенных стенкой 3, коллекторов 8 и патрубков 4, 5, 6, 7. Для разделения потоков теплоносителей в коллекторах имеются перегородки 9.The heat exchanger consists of a housing 1, in which a heat exchange surface is enclosed, made in the form of a twin-screw screw, forming two screw channels 2, separated by a wall 3, collectors 8 and pipes 4, 5, 6, 7. There are partitions 9 for separating the heat carrier flows .

Теплообменник работает следующим образом.The heat exchanger operates as follows.

Схема движения теплоносителей - противоток или прямоток.The scheme of movement of coolants - counterflow or forward flow.

Рабочее положение (горизонтальное, вертикальное, наклонное) зависит от вида применяемых теплоносителей и условий теплообмена.The working position (horizontal, vertical, inclined) depends on the type of coolant used and the heat transfer conditions.

Греющий (охлаждающий) теплоноситель подводится в теплообменник через входной патрубок 4 коллектора 8. Нагреваемый (охлаждаемый) теплоноситель подводится через входной патрубок 7 в противоположном коллекторе 8 теплообменника в случае притивотока или входной патрубок 6 того же коллектора 8, что и греющий теплоноситель в случае прямотока. Отвод теплоносителей через выходные патрубки 5 и 6 коллекторов 8 в случае противотока или 5 и 7 - в случае прямотока. При движении теплоносителя по винтовым каналам 2 происходит турбулизация потока, интенсифицирующая теплообмен.The heating (cooling) coolant is supplied to the heat exchanger through the inlet pipe 4 of the collector 8. The heated (cooled) coolant is supplied through the inlet pipe 7 in the opposite collector 8 of the heat exchanger in the case of a backflow or inlet pipe 6 of the same manifold 8 as the heating coolant in the case of a direct flow. The removal of coolants through the outlet pipes 5 and 6 of the collectors 8 in the case of counterflow or 5 and 7 in the case of forward flow. When the coolant moves along the screw channels 2, a flow turbulization occurs, which intensifies heat transfer.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. 1323843, F 28 D 9/00, F 28 F 3/00. Пакет пластинчатого теплообменника.1. A.S. 1323843, F 28 D 9/00, F 28 F 3/00. Plate heat exchanger package.

2. А.с. 1062496, F 28 D 7/10. Теплообменник типа "труба в трубе".2. A.S. 1062496, F 28 D 7/10. Pipe-in-pipe heat exchanger.

3. Патент 288873, F 28 D 7/10. Теплообменник типа труба в трубе.3. Patent 288873, F 28 D 7/10. Pipe-to-pipe heat exchanger.

Claims

A heat exchanger comprising a housing with nozzles for supplying and discharging working fluids and channels for coolants formed by ribs adjacent to the shell of the housing, characterized in that the housing is made in the form of a cylindrical shell, which encloses a heat exchange surface made of two-way with the formation of two screw channels of the same cross section separated by the wall, which is the edge of the heat-exchange surface, the supply and removal of coolants is carried out by means of collectors in which partitions for separation of the coolant flow, in addition, the roughness of the heat exchange surface allows the use of viscous coolants, and when the coolants are fed into the screw channels, separation of the coolants is not required.