Патент кожухотрубный теплообменник

Рубрики Статьи

кожухотрубный теплообменник с оребренными трубами

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, газовой, металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности. В кожухотрубном теплообменнике, содержащем систему разнотипных перегородок, чередующихся между собой по длине кожуха с образованием камер в межтрубном пространстве, часть из которых установлена с кольцевым зазором относительно кожуха, а остальные примыкают к кожуху и снабжены центральным отверстием, в камерах дополнительно размещены продольные спиральные перегородки с противоположным углом закрутки в смежных из них и примыкающие торцами к кромкам поперечных перегородок, трубки снабжены пластинами оребрения, причем пластины оребрения выполнены таких размеров и форм, что образуют с внутренней поверхностью кожуха теплообменника винтовую полость, кроме того, пластины оребрения могут быть выполнены разнотипными и чередующимися между собой по длине кожуха теплообменника с образованием камер в межтрубном пространстве, в зависимости от варианта выполнения ребер нагреваемая среда направляется либо тангенциально по винтовой полости, либо с поворотом на 180°, для улучшения контакта пластин оребрения с трубками образована «юбка». Технический результат — интенсификация теплообмена. 5 ил.

Рисунки к патенту РФ 2352885

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, газовой, металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности.

Известен кожухотрубный теплообменный аппарат, содержащий корпус с системой разнотипных поперечных перегородок, чередующихся между собой по длине кожуха с образованием камер в межтрубном пространстве (см., например, Ю.М.Бродов, М.А.Ниренштейн. Расчет теплообменных аппаратов паротурбинных установок. Екатеринбург, 2001 г., стр.64-78).

Известен кожухотрубный теплообменный аппарат, в котором кроме поперечных перегородок в камерах между ними дополнительно размещены продольные перегородки с противоположными углами закрутки (см., например, Патент США № 3958630, кл. F28F 9/22, опубл. 1976). Однако и при такой организации потока часть среды не участвует в поперечном обтекании трубок, а обтекает их вдоль через зазоры в отверстиях промежуточных перегородок, что, естественно, ухудшает теплообмен.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена.

Указанная цель достигается тем, что в кожухотрубном теплообменнике, содержащем систему разнотипных перегородок, чередующихся между собой по длине кожуха с образованием камер в межтрубном пространстве, часть из которых установлена с кольцевым зазором относительно кожуха, а остальные примыкают к кожуху и снабжены центральным отверстием, в камерах дополнительно размещены продольные спиральные перегородки с противоположным углом закрутки в смежных из них и примыкающие торцами к кромкам поперечных перегородок, трубки снабжены пластинами оребрения, причем пластины оребрения выполнены таких размеров и форм, что образуют с внутренней поверхностью кожуха теплообменника винтовую полость, кроме того, пластины оребрения могут быть выполнены разнотипными и чередующимися между собой по длине кожуха теплообменника с образованием камер в межтрубном пространстве, в зависимости от варианта выполнения ребер нагреваемая среда направляется либо тангенциально по винтовой полости, либо с поворотом на 180°, для улучшения контакта пластин оребрения с трубками образована «юбка».

Предлагаемый теплообменный аппарат отличается тем, что трубки снабжены пластинами оребрения, которые выполняют роль промежуточных перегородок, причем размеры и форма пластин выполнены таким образом, что образуют направление потока или по винтовой линии (фиг.1), или с поворотом на 180° (фиг.2), что обеспечивает наиболее полное поперечное обтекание трубок поверхности теплообмена. Кроме того, для улучшения контакта пластин оребрения с трубками образована «юбка» (фиг.5).

На фиг.1-4 показаны продольные и поперечные разрезы предлагаемых теплообменных аппаратов. На фиг.5 показано соединение пластины оребрения с трубкой в виде «юбки».

1 — оребренная трубка;

2 — трубная доска;

3 — пластина оребрения;

5 — полости между кожухом и пластинами оребрения;

Кожухотрубный теплообменник содержит оребренные трубки 1, закрепленные в трубных досках 2 с насаженными на трубки пластинами оребрения 3. Причем пластины оребрения выполнены таких размеров и форм, что образуют с внутренней поверхностью кожуха 4 винтовую полость 5 (см. фиг.1). Кроме того, пластины оребрения 3 могут быть выполнены разнотипными и чередующимися между собой по длине кожуха 4 с образованием камер 5 в межтрубном пространстве (см. фиг.2).

Теплообменник работает следующим образом.

Нагревающая среда циркулирует в трубной полости. Нагреваемая среда поступает равномерно в межтрубное пространство и в зависимости от варианта выполнения ребер направляется либо тангенциально по винтовой полости, либо с поворотом на 180°.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Кожухотрубный теплообменник, содержащий систему разнотипных перегородок чередующихся между собой по длине кожуха с образованием камер в межтрубном пространстве, часть из которых установлена с кольцевым зазором относительно кожуха, а остальные примыкают к кожуху и снабжены центральным отверстием, в камерах дополнительно размещены продольные спиральные перегородки с противоположным углом закрутки в смежных из них и примыкающие торцами к кромкам поперечных перегородок, отличающийся тем, что трубки снабжены пластинами оребрения, причем пластины оребрения выполнены таких размеров и форм, что образуют с внутренней поверхностью кожуха теплообменника винтовую полость, кроме того, пластины оребрения могут быть выполнены разнотипными и чередующимися между собой по длине кожуха теплообменника с образованием камер в межтрубном пространстве, в зависимости от варианта выполнения ребер нагреваемая среда направляется либо тангенциально по винтовой полости, либо с поворотом на 180°, для улучшения контакта пластин оребрения с трубками образована «юбка».

Кожухотрубный теплообменник

Владельцы патента RU 2614266:

Изобретение относится к области нефтехимической промышленности и теплоэнергетики. Кожухотрубный теплообменник содержит корпус с встроенной в него поверхностью теплообмена в виде прямотрубного пучка с подвижной нижней трубной решеткой с коллектором, патрубки для ввода и вывода газожидкостных теплоносителей, расположенные на корпусе. Прямотрубный пучок содержит центральную трубу, имеющую наружную кольцевую полость, замкнутую внизу. Верхняя часть труб прямотрубного пучка на стороне конденсации ограничена перегородкой-фартуком с патрубком для вывода несконденсированного газа за пределы корпуса аппарата. Технический результат — повышение надежности работы теплообменника. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области нефтехимической промышленности и теплоэнергетики, в частности к теплообменной аппаратуре, работающей в условиях конденсации и охлаждения, кипения и нагрева рабочих сред, и может быть использовано в установках по производству мономеров.

Известен поверхностный теплообменник по патенту RU 2147102 C1, опубл. 27.03.2000 г., включающий корпус, внутри которого установлен встроенный охладитель конденсата с коробом над ним и размещенными в нем горизонтальными перегородками, трубный пучок с перегородками, водоподводящую и водоотводящую камеры с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, патрубок подвода пара в паровой объем корпуса, трубный пучок охладителя конденсата размещен между двумя направляющими поток конденсата или пара вертикальными перегородками, установленными по периферии трубного пучка охладителя конденсата, между которыми размещены горизонтальные перегородки разных диаметров, при этом в перегородках с наибольшим диаметром со стороны патрубка входа пара вне зоны расположения труб в трубном пучке выполнены отверстия, соединенные посредством вертикальных труб с паровым объемом корпуса над коробом.

Недостатком данного теплообменника является невозможность реализовать в нем процесс кипения жидкости с давлением внутри труб, близким к атмосферному.

Известен кожухотрубный теплообменник по патенту RU 2246089 C2, опубл. 10.02.2005 г., который включает кожух теплообменника с патрубками подвода и отвода среды с меньшим давлением, охватывающий теплообменные трубки, присоединенные к трубной решетке, распределительную камеру, разделенную перегородкой на входную и выходную полости и ограниченную корпусом с патрубками подвода и отвода среды с большим давлением, крышкой корпуса и трубной решеткой, имеющей укрепляющую связь в распределительной камере.

Недостатком данного теплообменника является невозможность реализовать в нем процесс кипения жидкости внутри труб с давлением, близким к атмосферному.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является теплообменный вертикальный кожухотрубный аппарат — вертикальный сетевой теплообменник по патенту RU 79642 U1, опубл. 10.01.2009 г., принят за прототип, включающий корпус с патрубками входа пара, выхода конденсата и неконденсирующихся газов, распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, прямотрубный пучок с направляющими перегородками и подвижной нижней трубной решеткой с коллектором, смешивающий воздухоохладитель, для организации которого на выступающих за пределы трубного пучка участках горизонтальных перегородок выполнены отверстия для слива и переохлаждения конденсата, на струях которого осуществляется конденсация пара с интенсивным образованием неконденсирующихся газов, далее выводимых через вертикальную перфорированную трубу.

Недостатком данного теплообменника является невозможность исключить подвод тепла к нисходящему потоку охлаждаемой жидкости, что в случае использования его в качестве испарителя жидкости при атмосферном давлении не обеспечит надежную работу аппарата.

Цель изобретения — разработка компактной конструкции кожухотрубного теплообменника, позволяющей использовать его в технологических схемах нефтехимической промышленности и теплоэнергетики, а также обеспечение возможности внутритрубного испарения жидкости при атмосферном давлении.

Технический результат — повышение надежности работы теплообменника.

Указанный технический результат достигается тем, что кожухотрубный теплообменник содержит корпус с встроенной в него поверхностью теплообмена в виде прямотрубного пучка с подвижной нижней трубной решеткой с коллектором, патрубки для ввода и вывода газожидкостных теплоносителей, расположенные на корпусе, прямотрубный пучок содержит центральную трубу, имеющую наружную кольцевую полость, замкнутую внизу, а верхняя часть труб прямотрубного пучка на стороне конденсации ограничена перегородкой-фартуком с патрубком для вывода несконденсированного газа за пределы корпуса аппарата. В верхней части центральной трубы предусмотрено отверстие для перелива неиспарившейся части жидкости из полости кипения.

Изобретение поясняется чертежом:

На фиг. 1 приведена схема кожухотрубного теплообменника с прямотрубным пучком с центральной трубой.

Читайте так же:  Опоздание штраф 500 рублей

Кожухотрубный теплообменник (см. фиг. 1) содержит поверхность теплообмена в виде прямотрубного пучка 1 с центральной трубой 2, с верхней 12 и нижней 13 трубными решетками, коллектором 3 и патрубками для ввода 4, 6 и вывода 5, 7, 11 газожидкостных теплоносителей, расположенными на корпусе 8, наружную замкнутую внизу кольцевую полость 9, перегородку-фартук 10. Центральная труба прямотрубного пучка 2 в верхней части имеет сообщение с паровой полостью, что позволяет неиспарившейся в трубах части кипящей жидкости переливаться обратно в центральную трубу и далее направляться в полость кипения.

Кожухотрубный теплообменник содержит корпус 8 с встроенной в него поверхностью теплообмена в виде прямотрубного пучка 1 с центральной трубой 2, с верхней 12 и нижней 13 (с коллектором 3) трубными решетками, с патрубками для ввода 4, 6 и вывода 5, 7, 11 газожидкостных теплоносителей, расположенными на корпусе 8, в условиях атмосферного давления подача жидкости в полость кипения осуществляется за счет веса столба жидкости, заполняющей центральную трубу 2 прямотрубного пучка 1. Центральная труба 2 имеет наружную кольцевую полость 9, замкнутую внизу, заполняемую конденсатом для обеспечения работоспособности аппарата за счет исключения теплообмена между жидкостью, заполняющей центральную трубу 2, и конденсирующимся и охлаждаемым потоком в межтрубном пространстве. Центральная труба 2 прямотрубного пучка 1 в верхней части имеет сообщение с паровой полостью, что позволяет неиспарившейся в трубах части кипящей жидкости переливаться обратно в центральную трубу 2 и далее направляться вновь в полость кипения. Конструкция кожухотрубного теплообменника выполнена с подвижной нижней решеткой 13 с коллектором (с «плавающей головкой») 3, что способствует компенсации температурных напряжений, возникающих в конструкции, и обеспечивает ее работоспособность как при низких, так и при высоких перепадах температур между теплоносителями и отдельными частями аппарата. Верхняя часть труб прямотрубного пучка 1 на стороне конденсации ограничена перегородкой-фартуком 10.

Подача жидкости в полость центральной трубы 2 через верхнее ее сечение и ее заполнение обеспечивает создание движущего напора и передавливание жидкости за счет веса жидкостного столба высотой, равной расстоянию между трубными решетками 12, 13, в каналы кипения — прямые трубы, где и осуществляется теплообмен между кипящей в трубах жидкостью и подогреваемым паром и конденсирующимся в межтрубном пространстве паром и охлаждаемым конденсатом.

Применение на центральной трубе 2 наружной замкнутой внизу кольцевой полости 9, заполняемой в начале пуска аппарата конденсатом из межтрубного пространства, обеспечивает дополнительное термосопротивление между жидкостью внутри центральной трубы 2 и конденсирующимся потоком в межтрубном пространстве и, таким образом, сводит к минимуму вероятность парообразования внутри центральной трубы 2, что сохраняет величину движущего напора на стороне кипения, повышая надежность работы теплообменника.

Применение перегородки-фартука 10 в верхней части труб прямотрубного пучка 1 на стороне конденсации позволяет выводить из аппарата через патрубок 11 накапливаемый неконденсируемый газ, ухудшающий теплообмен, что приводит к уменьшению необходимой поверхности теплообмена, следовательно, повышая надежность работы теплообменника.

Применение в верхней части центральной трубы 2 переливного отверстия для неиспарившейся жидкости, циркулирующей внутри труб прямотрубного пучка 1, исключает ее накопление над верхней трубной решеткой 12, приводящее к снижению движущего напора, таким образом, повышая надежность работы теплообменника

Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом.

Жидкость с давлением, близким к атмосферному, подается в полость кипения и подогрева через патрубок 4 и центральную трубу 2, заполняя ее и коллектор 3. Далее под весом собственного столба жидкость распределяется по трубкам прямотрубного пучка 1, где испаряется, и, при необходимости, подогревается до заданной температуры за счет конденсации и охлаждения образующегося в межтрубном пространстве конденсата и отводится через патрубок 5. Пар на конденсацию в межтрубное пространство подается через патрубок 6, а образующийся конденсат и неконденсируемый газ отводятся соответственно через патрубки 7 и 11. Часть конденсирующегося потока заполняет кольцевую полость 9 и, таким образом, исключает наружную поверхность центральной трубы 2 из режима конденсации, что, в свою очередь, не позволяет кипеть жидкости внутри центральной трубы 2 и сохраняет максимальным движущий напор в аппарате. Накапливаемый неконденсирующийся газ из полости конденсации, ограниченной перегородкой-фартуком 10, отводится за пределы аппарата.

1. Кожухотрубный теплообменник, содержащий корпус с встроенной в него поверхностью теплообмена в виде прямотрубного пучка с подвижной нижней трубной решеткой с коллектором, патрубки для ввода и вывода газожидкостных теплоносителей, расположенные на корпусе, отличающийся тем, что прямотрубный пучок содержит центральную трубу, имеющую наружную кольцевую полость, замкнутую внизу, а верхняя часть труб прямотрубного пучка на стороне конденсации ограничена перегородкой-фартуком с патрубком для вывода несконденсированного газа за пределы корпуса аппарата.

2. Кожухотрубный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что в верхней части центральной трубы предусмотрено отверстие для перелива неиспарившейся части жидкости из полости кипения.

RU2451887C1 — Кожухотрубный теплообменник — Google Patents

Изобретение относится к разработке и проектированию теплообменных аппаратов и может быть использовано в промышленной теплоэнергетике, химической, пищевой и других областях промышленности.

Известен кожухотрубный теплообменник, содержащий соединенные между собой идентичные секции, каждая из которых содержит размещенный в кожухе пучок труб, закрепленных с противоположных торцов в трубных решетках (Патент РФ №2011945, МКИ F28D 7/16, заявл. 16.0692, опубл. 30.04.94). В этом теплообменнике достигается повышенная производительность в меньшем объеме за счет более плотной компоновки секций, однако использование специальных коллекторов трубной и межтрубной сред значительно утяжеляет и усложняет его конструкцию.

Наиболее близким по технической сущности является кожухотрубный теплообменник, содержащий соединенные между собой идентичные секции, каждая из которых содержит размещенный в кожухе пучок труб, закрепленных с противоположных торцов в трубных решетках, и коллекторные камеры трубной и межтрубной сред с перегородками, образующими пространственные соединения между секциями (Патент РФ №2133004, МКИ F28D 7/00, заявл. 29.08.96, опубл. 10.07.99). Данное техническое решение позволяет создать относительно компактную конструкцию и увеличить эффективность использования поверхности нагрева теплоносителя за счет применения коллекторных камер вместо промежуточных подводящих и отводящих соединительных патрубков. Несмотря на уменьшение занимаемой теплообменником площади, он имеет высокую массу и металлоемкость.

Известен кожухотрубный теплообменник (Патент РФ №95391, МПК F28D 7/16, заявл. 29.04.2009, опубл. 27.06.2010), содержащий полый кожух, размещенный в кожухе пакет труб, каждая из которых с обоих концов выполнена в виде параллельных оси трубы многогранных поверхностей, выполненных в форме правильного шестиугольника, причем диаметр вписанной в этот шестиугольник окружности равен диаметру внешней круговой поверхности дистанционных элементов трубы, что позволяет создать тесный трубный пучок и уменьшить внешние габариты теплообменника. Несмотря на уменьшение диаметра корпуса теплообменника, способ соединения секций между собой не позволяет добиться уменьшения габаритов теплообменника.

Изобретение решает задачу уменьшения веса кожухотрубного теплообменника, уменьшения его габаритов и повышения технологичности при создании теплообменников различного назначения.

Сущность изобретения заключается в том, что в кожухотрубном теплообменнике, содержащем соединенные между собой идентичные секции, каждая из которых содержит размещенный в кожухе пучок труб, закрепленных в трубных решетках, коллекторные камеры трубной и межтрубной сред, при этом каждая секция снабжена торцевыми жесткими полыми крышками, в боковых стенках которых перпендикулярно продольной оси секции выполнены сквозные проходные отверстия, при этом секции соединены между собой по осям выполненных отверстий в крышках через уплотнительные элементы между боковыми стенками крышек, полости которых образуют коллекторную камеру трубной среды, при этом каждая секция дополнительно снабжена, по крайней мере, одной жесткой плотно охватывающей кожух обечайкой, размещенной в промежутке между торцевыми крышками, в областях, примыкающих к трубным решеткам, в боковых стенках которой заодно с кожухом выполнены сквозные проходные отверстия, ось которых лежит в одной плоскости с осями отверстий торцевых крышек, при этом секции дополнительно соединены между собой по осям выполненных отверстий в обечайке и кожухе через упомянутые уплотнительные элементы между боковыми стенками обечайки, полости которых образуют коллекторную камеру межтрубной среды.

В других вариантах предпочтительным является то, что каждая секция снабжена двумя жесткими обечайками, размещенными на противоположных сторонах кожуха, а секции могут быть соединены между собой стягивающими шпильками, параллельными осям проходных отверстий в крышке и обечайке.

При этом, по крайней мере, часть уплотнительных элементов, установленных между боковыми стенками крышек и обечаек, может быть выполнена в виде заглушек, образующих перегородки коллекторных камер.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена конструктивная схема выполнения и соединения секций кожухотрубного теплообменника, на фиг.2 — ступенчатое поперечное сечение одной секции, на фиг.3 — схема формирования кожухотрубного теплообменника с заданными направлениями движения сред путем установки заглушек.

Кожухотрубный теплообменник содержит две и более идентичных теплообменных секций 1 (фиг.1), каждая из которых включает пучок труб 2, размещенных в кожухе 3 и закрепленных с противоположных торцов в трубных решетках 4. Каждая секция снабжена торцевыми жесткими полыми крышками 5, в боковых стенках которых выполнены сквозные проходные отверстия 6. Ось 7 проходных отверстий в крышках ориентирована перпендикулярно продольно продольным осям 8 секций 1. Секции примыкают друг к другу боковыми стенками крышек 5 и соединены между собой по осям проходных отверстий 6 в этих крышках через уплотнительные элементы 9 по контуру отверстий. При этом из внутренних полостей крышек 5 образуется коллекторная камера 10 трубной среды для, например, двух секций. Для простоты обеспечения герметичного соединения секций боковые стенки крышек 5 могут быть выполнены плоскими (фиг.2).

Каждая секция может быть снабжена хотя бы одной жесткой плотно охватывающей кожух 3 обечайкой 11, в которой заодно с кожухом выполнены сквозные проходные отверстия 12, ось 13 которых расположена в одной плоскости с осью 7 проходных отверстий в крышках. Таким образом, секции могут быть дополнительно соединены между собой по оси 13 проходных отверстий в обечайке через уплотнительные элементы, аналогичные элементам 9 для крышек 5. В результате области пространственно соединенных между собой полостей обечаек образуют коллекторную камеру 14 межтрубной среды. Обе коллекторные камеры 10 и 14 снабжаются присоединительными фланцами 15.

Читайте так же:  Ргс-жизнь как расторгнуть договор

Наиболее эффективно выполнение каждой секции с двумя обечайками 11, размещенными на противоположных сторонах кожуха в областях, примыкающих к трубным решеткам 4 (фиг.1). Соединение секций между собой и герметизация коллекторных камер осуществляется с помощью стягивающих шпилек 16 и опор 17 (фиг.3). Некоторые уплотнительные элементы могут быть выполнены в виде заглушек 18 (фиг.3). Стрелкой 20 на фиг.3 показан вход в теплообменник внутри трубной среды, а стрелкой 19 — вход межтрубной среды.

Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. Идентичные секции 1, в каждую из которых конструктивно заложены элементы коллекторных камер межтрубной и трубной сред, достаточно просто набираются в батарею с заданным числом секций. После герметизации батареи с помощью, например, стягивающих шпилек 16 коллекторные 10 и 14 камеры для каждой из сред образуются без каких-либо дополнительных конструктивных элементов и технологических операций. Это позволяет значительно унифицировать теплообменники различного назначения, т.к. при сборке теплообменников с заданным числом секций на определенные тепловые характеристики не требуется для каждого такого теплообменника проектирование и изготовление специальных коллекторных камер. В результате достигается повышение массогабаритных характеристик за счет снижения материалоемкости конструкции, а также сокращения количества узлов и крепежных средств. В целом заметно повышается технологичность изделий, т.к. снижаются затраты на проектирование, материалы и изготовление теплообменников.

При функционировании теплообменника одна среда через один из присоединительных фланцев 15 поступает в коллекторную камеру 14 межтрубной среды, другая среда поступает через другой фланец в коллекторную камеру 10 трубной среды. С помощью перегородок, функции которых выполняют уплотнительные элементы в виде заглушек 18, обеспечивается противоток межтрубной и трубной сред. Путем варьирования мест размещения заглушек в теплообменнике с большим числом секций, последние могут объединяться в блоки, в которых задается параллельное течение сред. При этом увеличивается поверхность теплообмена и уменьшаются гидравлические сопротивления потокам сред. Кроме того, без специальных соединительных элементов реализуются многоступенчатые схемы теплообмена.

кожухотрубный теплообменник

Устройство предназначено для применения в теплообменных аппаратах, а также может быть использовано в качестве нагревателя или охладителя газовой и жидкой сред в промышленной теплоэнергетике, химической, пищевой и других областях промышленности. Устройство содержит корпус с камерами и трубными досками, патрубки подвода и отвода теплоносителей, трубный пучок с плоскими дистанционирующими пластинами. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности работы кожухотрубных теплообменных аппаратов при продольном течении теплоносителя в межтрубном пространстве. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2151991

Изобретение относится к области теплообменных аппаратов и может быть использовано в качестве подогревателя или охладителя газовой и жидкой сред в промышленной энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известны кожухотрубные аппараты с течением газовой и жидкой сред в межтрубном пространстве. Эти аппараты, как правило, выполнены с одно- или многоходовым перекрестным течением сред. (см. Справочник по теплообменникам, т. 1, под ред. Петухова П.С., Шикова В.К., М., Энергоатомиздат, 1987 год, стр. 8 — 9). Основной недостаток этих аппаратов — снижение среднего температурного напора из-за перекрестного течения теплоносителей и опасность возникновения автоколебаний труб при поперечном омывании их потоком жидкости или газа.

Известны кожухотрубные аппараты с продольным движением сред в межтрубном пространстве. (см. там же, стр. 7). Основной недостаток этой схемы — невозможность выполнить аппарат большой длины из-за отсутствия фиксации труб в промежуточных точках, что ограничивает эффективность этой схемы и может быть причиной разрушения труб из-за автоколебаний.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности работы кожухотрубных теплообменных аппаратов при продольном течении среды в межтрубном пространстве.

Сущность изобретения заключается в том, что в межтрубном пространстве устанавливаются плоские пластины, толщина которых обеспечивает дистанционирование труб в соседних рядах. Поток жидкости или газа, протекающий вдоль труб, обтекает эти пластины с незначительными гидравлическими потерями. Это дает возможность обеспечить чисто противоположную схему движения теплоносителей, что повышает эффективность теплообменного аппарата. Фиксация пластинами труб обеспечивает отсутствие автоколебаний и тем самым повышает надежность работы теплообменника.

В результате реализации этого существенного признака кожухотрубный теплообменник приобретает новое свойство: возможность реализации высокоэффективной противоточной схемы движения теплоносителей при умеренном гидравлическом сопротивлении и повышенной надежности, которая определяется отсутствием автоколебаний труб для теплообменников любой длины труб.

Схема кожухотрубного теплообменника приведена на чертеже.

Он состоит из корпуса 1 с камерами и трубными дисками 5, патрубками подвода теплоносителей 4 и 6, трубного пучка 2, между трубками установлены плоские дистанцирующие пластины 3, в соседних рядах труб пластины могут быть смещены вдоль трубы друг относительно друга.

Теплообменник работает следующим образом. Один из теплоносителей поступает через патрубки 4 в камеру 5 и течет внутри труб 2 в одно-, двух- или многоходовом варианте движения.

Второй теплоноситель через патрубок 6 поступает в межтрубное пространство и течет вдоль труб, реализуя схему чистого противотока, при этом он обтекает плоские дистанционирующие пластины 3, которые имеют небольшую толщину и не оказывают заметного гидравлического сопротивления. Гидравлические потери еще уменьшатся, если в соседних рядах пластины смещены вдоль труб относительно друг друга. Наличие дистанционирующих пластин 3 фиксирует трубки в промежуточных точках между трубными досками, что обеспечивает отсутствие автоколебаний, которые приводят к разрушению трубного пучка.

Благодаря использованию вышеуказанного конструктивного решения обеспечивается высокоэффективная и надежная работа кожухотрубного теплообменника.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Кожухотрубный теплообменник для газовых или жидких сред, состоящий из корпуса, трубного пучка, камер с трубными досками и патрубков подвода и отвода теплоносителей, отличающийся тем, что между соседними рядами труб установлены плоские дистанционирующие пластины.

2. Кожухотрубный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что плоские дистанционирующие пластины в соседних рядах смещены вдоль труб относительно друг друга.

Кожухотрубный теплообменник с оребренными трубами

Владельцы патента RU 2352885:

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, газовой, металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности. В кожухотрубном теплообменнике, содержащем систему разнотипных перегородок, чередующихся между собой по длине кожуха с образованием камер в межтрубном пространстве, часть из которых установлена с кольцевым зазором относительно кожуха, а остальные примыкают к кожуху и снабжены центральным отверстием, в камерах дополнительно размещены продольные спиральные перегородки с противоположным углом закрутки в смежных из них и примыкающие торцами к кромкам поперечных перегородок, трубки снабжены пластинами оребрения, причем пластины оребрения выполнены таких размеров и форм, что образуют с внутренней поверхностью кожуха теплообменника винтовую полость, кроме того, пластины оребрения могут быть выполнены разнотипными и чередующимися между собой по длине кожуха теплообменника с образованием камер в межтрубном пространстве, в зависимости от варианта выполнения ребер нагреваемая среда направляется либо тангенциально по винтовой полости, либо с поворотом на 180°, для улучшения контакта пластин оребрения с трубками образована «юбка». Технический результат — интенсификация теплообмена. 5 ил.

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, газовой, металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности.

Известен кожухотрубный теплообменный аппарат, содержащий корпус с системой разнотипных поперечных перегородок, чередующихся между собой по длине кожуха с образованием камер в межтрубном пространстве (см., например, Ю.М.Бродов, М.А.Ниренштейн. Расчет теплообменных аппаратов паротурбинных установок. Екатеринбург, 2001 г., стр.64-78).

Известен кожухотрубный теплообменный аппарат, в котором кроме поперечных перегородок в камерах между ними дополнительно размещены продольные перегородки с противоположными углами закрутки (см., например, Патент США №3958630, кл. F28F 9/22, опубл. 1976). Однако и при такой организации потока часть среды не участвует в поперечном обтекании трубок, а обтекает их вдоль через зазоры в отверстиях промежуточных перегородок, что, естественно, ухудшает теплообмен.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена.

Указанная цель достигается тем, что в кожухотрубном теплообменнике, содержащем систему разнотипных перегородок, чередующихся между собой по длине кожуха с образованием камер в межтрубном пространстве, часть из которых установлена с кольцевым зазором относительно кожуха, а остальные примыкают к кожуху и снабжены центральным отверстием, в камерах дополнительно размещены продольные спиральные перегородки с противоположным углом закрутки в смежных из них и примыкающие торцами к кромкам поперечных перегородок, трубки снабжены пластинами оребрения, причем пластины оребрения выполнены таких размеров и форм, что образуют с внутренней поверхностью кожуха теплообменника винтовую полость, кроме того, пластины оребрения могут быть выполнены разнотипными и чередующимися между собой по длине кожуха теплообменника с образованием камер в межтрубном пространстве, в зависимости от варианта выполнения ребер нагреваемая среда направляется либо тангенциально по винтовой полости, либо с поворотом на 180°, для улучшения контакта пластин оребрения с трубками образована «юбка».

Предлагаемый теплообменный аппарат отличается тем, что трубки снабжены пластинами оребрения, которые выполняют роль промежуточных перегородок, причем размеры и форма пластин выполнены таким образом, что образуют направление потока или по винтовой линии (фиг.1), или с поворотом на 180° (фиг.2), что обеспечивает наиболее полное поперечное обтекание трубок поверхности теплообмена. Кроме того, для улучшения контакта пластин оребрения с трубками образована «юбка» (фиг.5).

На фиг.1-4 показаны продольные и поперечные разрезы предлагаемых теплообменных аппаратов. На фиг.5 показано соединение пластины оребрения с трубкой в виде «юбки».

Читайте так же:  Какая группа инвалидности при диабете 1 типа

1 — оребренная трубка;

2 — трубная доска;

3 — пластина оребрения;

5 — полости между кожухом и пластинами оребрения;

Кожухотрубный теплообменник содержит оребренные трубки 1, закрепленные в трубных досках 2 с насаженными на трубки пластинами оребрения 3. Причем пластины оребрения выполнены таких размеров и форм, что образуют с внутренней поверхностью кожуха 4 винтовую полость 5 (см. фиг.1). Кроме того, пластины оребрения 3 могут быть выполнены разнотипными и чередующимися между собой по длине кожуха 4 с образованием камер 5 в межтрубном пространстве (см. фиг.2).

Теплообменник работает следующим образом.

Нагревающая среда циркулирует в трубной полости. Нагреваемая среда поступает равномерно в межтрубное пространство и в зависимости от варианта выполнения ребер направляется либо тангенциально по винтовой полости, либо с поворотом на 180°.

Кожухотрубный теплообменник, содержащий систему разнотипных перегородок чередующихся между собой по длине кожуха с образованием камер в межтрубном пространстве, часть из которых установлена с кольцевым зазором относительно кожуха, а остальные примыкают к кожуху и снабжены центральным отверстием, в камерах дополнительно размещены продольные спиральные перегородки с противоположным углом закрутки в смежных из них и примыкающие торцами к кромкам поперечных перегородок, отличающийся тем, что трубки снабжены пластинами оребрения, причем пластины оребрения выполнены таких размеров и форм, что образуют с внутренней поверхностью кожуха теплообменника винтовую полость, кроме того, пластины оребрения могут быть выполнены разнотипными и чередующимися между собой по длине кожуха теплообменника с образованием камер в межтрубном пространстве, в зависимости от варианта выполнения ребер нагреваемая среда направляется либо тангенциально по винтовой полости, либо с поворотом на 180°, для улучшения контакта пластин оребрения с трубками образована «юбка».

Кожухотрубный теплообменник с плавающей головкой

Номер патента: 531991

(23) Приоритет л.з Г 28 Р 7 Государствевкык комитет Совета Мииистров СССР(088.8) оллетень38ания 07.10.76 публиковано 15.10.76. по делам изобретений и открытийикования оп та о(54) КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С ПЛАВАЮ 1 ЦЕЙ ГОЛОВКОЙ рическую обечайку 5, трубную решетку 6, плавающую головку (трубную решетку) 7, поперечные перегородки 8, концевую обечайку 9, штуцер 10 для ввода среды (теплоносителя) в трубы, штуцер 11 для ее отвода, штуцер 12 для ввода среды в межтрубное пространство, штуцер 13 для ее отвода и уплотнение 14.Среда через штуцер 12 поступает в теплообменник, Благодаря цилиндрической обечайке 5 поток направляется к трубной решетке 6 п через зазор между торцом обечайки 5 и решеткой 6 распределяется равномерно по межтрубному пространству. После теплообмена со средой трубного пространства он отводится концевой обечайкой 9 через штуцер 13.Размещение корпуса внутри концевой обечайки позволяет использовать полную длину теплообменных труб и исключает нх эрозшо на выходе среды пз межтрубного пространства,Кожухо щей голо ленными крышкам трубныйплообмащийфлаенныйюченнь енник с плаваюожух с прикрег нцах торцовымивнутри кожуха й в цилиндричетрубныи те вкой, содерж к нему на и и размещ пучок, заклпредеилинд Изобретение относится к теплообменным аппаратам, используемым преимущественно в химической и нефтехимической промышленностях.Известны кожухотрубные теплообменники с 5 плавающей головкой, содержащие кожух с прикрепленными к нему на фланцах торцовыми крышками и размещенный внутри кожуха трубный пучок, заключенный в цилиндрическую обечайку. Однако в известных теплооб менниках концевые участки труб пучка не участвуют в процессе теплообмена, так как фактически находятся в застойной зоне, поскольку штуцер для отвода среды из межтрубного пространства со стороны крышки корпу са находится на определенном расстоянии от плавающей головки, обусловленном возможностью монтажа и демонтажа плавающей головки.Цель изобретения — повышение эксплуата ционной надежности. В описываемом теплообменнике это достигается тем, что в нем кожух со стороны плавающей головки размещен в концевой обечайке с фланцем, диаметр которого равен диаметру фланца крышки. 25 На чертеже показан описываемый теплоо менник,Он содержит корпус 1, крышки 2 лительную камеру 3, трубный пучок531991 Составитель Т. Юдинаактор Л. Тюрина Техред Е. Подурушина Корректор Л. Денискина Заказ 2179/10ЦНИИПИ Изд.1647 Государственного комитет по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушписно в СС ипография, пр, Сапунова, 2 скую обечайку, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, кожух со стороны плавающей головки размещен в концевой обечайке с фланцем, диаметр которого равен диаметру фланца крышки. Тираж 84Совета Миниси открьтийская наб., д. 4/5

ХОРУЖИЙ ВЛАДИМИР АНТОНОВИЧ, ШКИНДЕЛЬ НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ

Устройство для высадки концевой части обечайки

Номер патента: 1303219

. радиального перемещения от суппорта станка для его постоянного ирижатия к обечаике20 в процессе раскатки. Узел 5 выполнен в виде полого тора 6 с профилированцой наружной поверхностью, полость которого заполнена дробью 7. Внутри полости тора установлен приводной шнек 8, а на выходе дроби из шнека установлен нагревательный элемент 9, Обечайка 2 зажимается с помощью зажимцого приспособления 1 в патроне или на столе станка. На обечайку устанавливают плавающую обойму 3, на суппорте станка устанавливают деформируюгций ролик 4 и узел 5 для подпора обечайки изнутри. Включается привод вращения шнека 8, который начинает перемешать по замкнутой полости тора дробь 7, после чего включают нагреватель 9. После разогрева дроби до за- З 5 данной.

Плавающая головка кожухотрубного теплообменника

Номер патента: 964426

. цель достигается тем,что уплотнения выполнены в видеплоских мембран, размещенных по обестороны крышки.На фиг. 1 изображен предлагаемыйтеплообменник, продольный разрез;на фиг. 2 — узел 1 уплотнения крьвжиплавающей головки.Кожухотрубный теплообменник содержит кожух 1, теплообменные трубы2, плавающую головку 3 с крышкой 4и прижимным кольцом 5. По обе стороны крышки 4 размещены уплотнения6 и 7, выполненные в виде плоских мембран. Теплообменник содержит также патрубки 8 и 9. для подвода теплообменивающихся сред, патрубки 10 и 11 для их отвода, дренажную трубку 12 и дренажный штуцер 13. Тепло- обменная среда поступает в теплообменник через патрубок 8, затем по трубам 2 попадает в плавающую головку 3 и выходит из.

Плавающая головка кожухотрубко го теплообменного аппарата

Номер патента: 279654

. среды в межтрубном пространстве, и распорные кольца. Колпак жестко, например сваркой, соединен с наружной съемной частью трубной доски,На чертеже схематически изображен кожухотрубный теплообменный аппарат с описываемой плавающей головкой.В кожухе 1 теплообменника размещена плавающая головка, образованная колпаком 2 и трубной доской 3, в которои закреплены теплообменные трубы 4, Колпак соединен с крышкой 5 кожуха эластичным элементом — пружиной 6.Трубная доска выполнена разъемной из двух частей, образующих прп соорке полость, в которую помещены эластичные манжеты 7, самоуплотняющиеся под действием давления среды в межтрубном пространстве, и распор ные кольца 8, Колпак жестко, например сваркой, соединен с наружной съемной частью 9.

Плавающая головка кожухотрубного теплообменного аппарата

Номер патента: 385164

. е. головки в панкрате до в техноломет изобретени Цел печить давлени дами. Этоь пр.едл герметики й межд изобретения — обесри наличиями разности ,менивающимися срсагаемо чность у тепл ая головка кожухотр аппарата по авт, св ся тем, что, с целью ти при наличии рази теплообменивающими ть трубной доски с пр ельно эластичных ма 1 евую проточку, в кот ное кольцо. Плавающлообмениого20 отличающая ге,рметичнос ний между каждая час ных относит25 имеет кольц щеио стопор достиг доски эласти ую про кольцо руб,но ельно кольцев порное Изобретение относится к кожухо трубны.л теплообменньтм аппаратам с плавающей головкой.По основному авт. св.279 б 54 известна плавающая головка кожухотрубного теплообменного аппарата с колпаком, укрепленным на.

Узел плавающей магнитной головки

Номер патента: 669395

. Редактор Н. Хлудова Техред О.Луговая Корректор Н, Стец Заказ 3667/42 Тираж 680 Подписное ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж — 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал П П П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 43Предлагаемый узел содержит плаваюшую опору 1, рабочая поверхность которой расположена против рабочего слоя магнитного диска 2, смонтированного с возможностью вращения. Плавающая опора 1 установлена на рычаге 3 посредством первой5 пружины 4 и сопряжена с ним через конусообразный упор 5. Плавающая опора 1 выполнена со сквозным отверстием 6, в котором посредством второй пружины 7 подвижно укреплен стабилизирующий элемент 8. Стабилизирующий элемент жестко соединен 10 с плаваюшей.