КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1994 года по МПК F28D7/16 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано для охлаждения агрессивных сред при производстве кислот, а также в других отраслях промышленности, использующих графитовую теплообменную аппаратуру.

Известен кожухотрубный теплообменник, содержащий пучок труб и направляющие перегородки, заключенные в общий корпус, к которому подсоединены подводящий и отводящий патрубки [1] .

Недостатками устройства являются значительные потери давления при огибании теплоносителем перегородок и вследствие этого большие энергозатраты на прокачивание охлаждающей среды.

Известна конструкция теплообменника, выбранного в качестве прототипа, содержащего концентрично размещенные наружную и внутренние обечайки с пучком труб между ними, винтовую перегородку, расположенную в межтрубном пространстве, а также крышки с подводящими и отводящими патрубками охлаждаемой среды и патрубки ввода и вывода охлаждаемого газа [2] .

Недостатком конструкции теплообменника является низкая интенсивность теплообмена, обусловленная наличием застойных зон в подвинтовом объеме межтрубного пространства, кроме того данное техническое решение невозможно реализовать при использовании графитового конструкционного материала.

Цель изобретения - интенсификация теплообменника.

Поставленная цель достигается тем, что в межтрубном пространстве сегментные перегородки расположены под угломα к продольной оси аппарата таким образом, что образуют по ходу движения среды последовательно чередующиеся конфузорно-диффузорные каналы, причем каждая последующая перегородка смещена относительно предыдущей на угол β= 40-60^о, обеспечивающий винтообразное течение теплоносителя.

Отличительная особенность предлагаемой конструкции состоит в том, что смещенные относительно друг-друга на угол β= 40-60^о сегментные перегородки, позволяют обеспечить турбулизацию потока в межтрубном пространстве и улучшение теплообмена за счет вихревого эффекта, а также уменьшить гидpавлическое сопротивление за счет более плавного изменения направления потока. Расположение поименованных выше перегородок под углом α к продольной оси аппарата обеспечивает градиентное течение и улучшение теплообмена за счет подсоса среды из центральной части потока на периферию и вдува ее в центральную часть, что не позволяет образовываться застойным зонам.

На фиг. 1 изображен кожухотрубчатый теплообменник, общий вид; на фиг. 1б - изометрическое изображение перегородок в межтрубном пространстве теплообменника; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Теплообменник содержит кожух 1, сегментные перегородки 2, 3, 4, содержащие отверстия 5 для прохода трубного пучка, патрубки 6 для подвода теплоносителя, патрубок 7 для его отвода.

Теплообменник работает следующим образом.

Теплоноситель по подводящему патрубку 6 поступает в межтрубное пространство теплообменника.

Вследствие винтового течения теплоносителя, имеет место вихревой эффект, обеспечивающий перераспределение тепловой энергии в потоке теплоносителя, а именно к центральной части, периферийные слои изменяют свое направление за счет градиентов давления и скорости, возникающих в диффузорно-конфузорных каналах и дополнительно турбулизируют поток.

Экономический эффект от использования предлагаемого теплообменника получают за счет интенсификации теплообмена и уменьшения затрат энергии на прокачку теплоносителя в межтрубном пространстве. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 462057, кл. F 28 D 7/16, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 198361, кл. F 28 D 7/16, 1967.

Использование: для охлаждения агрессивных сред в химическом производстве при использовании графитовой теплообменной аппаратуры. Сущность изобретения: в межтрубном пространстве кожухотрубного теплообменника расположена перегородка. Она выполнена в виде набора сегментных участков. Последние расположены под углом к продольной оси теплообменника. Они образуют конфузорно-диффузорные каналы. Смежные участки смещены друг относительно друга на угол, равный 20 - 60 град. 3 ил.

КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий размещенную в межтрубном пространстве с образованием зигзагообразных каналов перегородку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена в межтрубном пространстве и уменьшения гидравлического сопротивления, перегородка выполнена в виде набора установленных последовательно друг за другом сегментных участков, расположенных под углом к продольной оси теплообменника с образованием конфузорно-диффузорных каналов, причем смежные участки смещены один относительно другого на угол 20 . . . 60^o.