МНОГОХОДОВОЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1994 года по МПК F28D7/16 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в разных отраслях промышленности.

Известен кожухотрубный теплообменник, состоящий из кожуха-трубы с приваренными по торцам трубными досками с ввальцованными в них гладкими или профильными теплообменными трубками, поддерживаемыми в заданном положении опорными перегородками.

Недостатками указанной конструкции водонагревательной установки являются большие габаритные размеры и высокая трудоемкость монтажа.

Для снижения трудоемкости монтажа и уменьшения габаритных размеров теплообменника секции с патрубками для входа и выхода теплоносителей подключены к общим коллекторам межтрубного и трубного пространств, каждый из которых выполнен в виде двух концентрически расположенных внешнего и внутреннего цилиндров, полость между которыми разделена сплошными перегородками на отдельные кольцевые секторы.

На фиг. 1 изображен многоходовой теплообменник; на фиг. 2, 3 - вид по стрелке А и Б на фиг. 1 (расположение патрубков трубного пространства на корпусе теплообменника); на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - сечение Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 - сечение Е-Е на фиг. 1; на фиг. 8 - сечение Ж-Ж на фиг. 1; на фиг. 9 - сечение И-И на фиг. 1.

Теплообменник состоит из идентичных секций 1, патрубков 2 и 3 для входа и выхода первичного теплоносителя по межтрубному пространству, патрубков 4 и 5 для входа и выхода вторичного теплоносителя по трубному пространству, пучка теплообменных труб 6, закрепленных в трубных досках 7, коллекторов 8 и 9 межтрубного пространства, состоящих из плоских днищ 10, наружных цилиндров 11, внутри которых концентрически расположены внутренние полые цилиндры 12 с окном 13, плоских продольных перегородок 14, прикрепленных к днищам 10 и боковым поверхностям цилиндров 11 и 12, образующих кольцевые секторы 15-20, фланцев 21, прикрепленных к наружным цилиндрам 11 коллекторов 22, 23 трубного пространства, состоящих из днищ 24, внутренних полых цилиндров 25 с окнами 26, плоских продольных перегородок 27, прикрепленных к днищам 24 и цилиндрам 25, образующих кольцевые секторы 28-33. Фланцы 21 служат для соединения между собой коллектора 8 с трубной доской 7 и коллектором 23 и коллектора 9 с трубной доской 7 с коллектором 22.

Секции 1 присоединены к общим коллекторам 8 и 9 межтрубного и коллекторам 22 и 23 трубного пространств, разделенным между собой трубной доской 7, причем каждый коллектор выполнен в виде двух концентрически расположенных внешнего 11 и внутреннего 12 цилиндров высотой 0,5-1,5 диаметра кожуха секций 1, полость между которыми разделена сплошными радиальными перегородками 14 на отдельные кольцевые секторы, сообщающие смежные секции и патрубки для входа и выхода теплоносителей. При расположении секции 1 по центральной оси теплообменника диаметр кожуха внутреннего цилиндра 12 составляет 1,2-1,5 диаметра кожуха секции, а окна 13 цилиндров 12 для сообщения межтрубного и трубного пространств имеют площадь равную 0,7-1,5 площади сечения соответственно трубного и межтрубного пространств.

Теплообменник работает следующим образом.

Первичный теплоноситель от источника теплоснабжения поступает через патрубок 2 в сектор 15 коллектора 8 и через межтрубное пространство секции поступает в сектор 16 коллектора 9, далее, пройдя межтрубное пространство секции, переходит в сектор 17 коллектора 8 и из него через окно 13 центрального цилиндра 12 коллектора 8 поступает в межтрубное пространство центральной секции, далее через окно 13 центрального цилиндра 12 коллектора 9 поступает в сектор 18, а затем через межтрубное пространство секции поступает в сектор 19 и, двигаясь по межтрубному пространству секции, через патрубок 3 выходит из теплообменника.

Вторичный теплоноситель движется противотоком последовательно через секторы 28-30, окно 26 цилиндра 25 коллекторов 22 и 23, сектор 31 коллектора 23, сектор 32 коллектора 22, сектор 33 коллектора 23 и по патрубку 5 выходит из теплообменника к потребителю.

Конструкции теплообменников могут широко применяться в системах отопления и горячего водоснабжения зданий различного назначения, в технологических процессах различных отраслей промышленности.

За счет компактности конструкции при строительстве помещений под тепловые пункты экономия строительных материалов составляет около 30% .

Важными преимуществами предлагаемого теплообменника по сравнению с прототипом является следующее:
меньшее (в 2 раза) сопротивление движению теплоносителя по межтрубному пространству за счет применения коллекторов вместо патрубков последовательного соединения секций, что подтверждено стендовыми испытаниями; это дает возможность снизить капитальные и эксплуатационные затраты;
увеличение тепловой мощности за счет снижения площади мертвых зон и увеличения эффективности их использования.

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: теплообменник состоит из идентичных секций 1 в виде размещенного в кожухе пучка труб 6, которые закреплены в трубных досках 7 и подключены к общим коллекторам 22, 23 трубного и межтрубного пространств. Каждый коллектор выполнен в виде двух концентрически расположенных внешнего и внутреннего цилиндров высотой 0,5 - 1,5 диаметра кожуха секции, в полости между цилиндрами размещены сплошные радиальные перегородки с образованием отдельных кольцевых секторов, сообщающих смежные секции и патрубки для входа и выхода теплоносителя. Секции 1 могут быть размещены на равном расстоянии относительно продольной оси теплообменника. По оси теплообменника может быть размещена центральная секция, причем диаметр внутренних цилиндров составляет 1,2 - 1,5 диаметра кожуха секции, а стенки внутренних цилиндров выполнены с окнами, сообщающими трубные и межтрубные пространства секций и имеющими площадь поперечного сечения, составляющую 0,7 - 1,5 площади поперечного сечения соответственно трубного и межтрубного пространства. 2 з. п. ф-лы, 9 ил.

1. МНОГОХОДОВОЙ ТЕПЛООБМЕННИК, состоящий из идентичных секций, каждая из которых содержит размещенный в кожухе пучок труб, закрепленных в трубных досках, отличающийся тем, что секции подключены к общим коллекторам межтрубной и трубной сред, разделенным между собой трубной доской, причем каждый коллектор выполнен в виде двух концентрически расположенных внешнего и внутреннего цилиндров высотой 0,5 - 1,5 диаметра кожуха секции, в полости между которыми размещены сплошные радиальные перегородки с образованием отдельных кольцевых секторов коллектора, сообщающих смежные секции и патрубки для входа и выхода теплоносителя. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что секции размещены на равном расстоянии относительно продольной оси теплообменника. 3. Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что содержит дополнительную центральную секцию, расположенную по оси теплообменника, причем диаметр внутренних цилиндров коллекторов трубной и межтрубной сред составляет 1,2 - 1,5 диаметра кожуха секции, а стенки внутренних цилиндров выполнены с окнами, сообщающими соответственно трубные и межтрубные пространства секций и имеющими площадь поперечного сечения, составляющую 0,7 - 1,5 площади поперечного сечения соответственно трубного и межтрубного пространств.