МНОГОХОДОВОЙ ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1995 года по МПК A23C3/33 

Изобретение относится к молочной и пищевой промышленности, а именно к устройствам для тепловой обработки молока и других жидких пищевых продуктов.

Известно устройство для пастеризации молока, состоящее из блока, образованного нажимными плитами с подводящими и отводящими патрубками и переходниками, а также набора металлических теплообменных элементов в виде коаксиальных цилиндров, каждый из которых имеет на одной из своих сторон электронагревательную пленку с контактными электродами, скрепленных посредством стяжных штанг и прокладок с образованием каналов для прохода молока.

Недостатком такого устройства является сложная технология изготовления, невозможность применения широко распространенных теплоносителей (пара, воды), а также необходимость дополнительного коллектора для равномерного распределения потока молока во входной кольцевой канал.

Известен многоходовой кожухотрубный теплообменник, выбранный в качестве прототипа, состоящий из пучка труб, концы которых заделаны в трубные решетки, а трубные решетки в местах соединения с трубами имеют углубления, общие для двух соседних труб, и закрытый крышкой с плоской внутренней поверхностью.

Недостатком данной конструкции является реализация не самой эффективной для теплоотдачи схемы движения теплоносителей. В этом теплообменнике чередуются участки, где молоко и теплоноситель двигаются в противотоке, и участки с прямотоком.

Известен многоходовый кожухотрубный теплообменник, состоящий из пучка труб, концы которых заделаны в трубные решетки, а трубные решетки в местах соединения с трубами имеют углубления, общие для двух соседних труб и закрытые крышками с плоской внутренней поверхностью.

Недостатком данной конструкции является реализация не самой эффективной для теплоотдачи схемы движения теплоносителей.

В таком теплообменнике чередуются участки, где молоко и теплоноситель двигаются в противотоке, и участки с прямотоком. Кроме того, этот теплообменник имеет высокое гидравлическое сопротивление из-за большого количества поворотов потока молока на 180^о.

Известен теплообменник, выбранный в качестве прототипа, состоящий из двойных труб, вставленных одна в другую и ввальцованных в трубные решетки, закрывающиеся крышками, снабженными резиновыми прокладками. Молоко и теплоноситель в этом теплообменнике двигаются в противотоке на всем своем пути.

Недостатками данного теплообменника являются: сложность крепления и соединения между собой наружных теплообменных труб; неполное использование межтрубного пространства и увеличенные габариты; большое количество прижимных крышек и прокладок; высокое общее гидравлическое сопротивление из-за большого количества поворотов потоков на 180^о.

Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение общего гидравлического сопротивления.

Цель достигается тем, что для уменьшения количества ходов теплоносителя в межтрубном пространстве установлены цилиндрические, коаксиально расположенные перегородки меньшей длины, чем длина межтрубного пространства, которые, чередуясь через одну, закреплены на внутренних сторонах трубных решеток, отделяя кольцевые ряды труб, а для уменьшения количества ходов обрабатываемой жидкости трубные решетки в местах крепления концов труб имеют кольцевые углубления и при установленных крышках соединяю последовательно два соседних кольцевых ряда труб.

На фиг.1 изображен разрез предлагаемого теплообменника, на фиг.2,3,4 разрезы А-А, Б-Б, В-В теплообменника.

Теплообменник состоит из трубных решеток 1,2, трубы в которых размещены по концентрическим окружностям с образованием кольцевых рядов 3,4,5, цилиндрических перегородок 6 меньшей длины, чем длина межтрубного пространства 7, установленных коаксиально в межтрубном пространстве, отделяя кольцевые ряды труб, и закрепленных через одну на внутренних сторонах трубных решеток, входного коллектора 8, распределяющего поступающую на обработку жидкость во внешний кольцевой ряд труб 3, передней крышки 9 с входным патрубком 10, задней крышки 11 с выходным патрубком 12 и патрубком подвода теплоносителя 13, корпуса 14 с патрубком отвода теплоносителя 15. Трубные решетки 1,2 в местах крепления концов труб имеют кольцевые углубления 16, соединяющие последовательно два кольцевых ряда труб.

Теплообменник работает следующим образом.

Жидкость поступает на обработку через патрубок 10 и, равномерно распределяясь в коллекторе 8, попадает во внешний ряд труб 3, предварительно нагревается теплоносителем, имеющим на выходе из межтрубного пространства 7 минимальную температуру, проходит кольцевую полость 16 трубной решетки 2, поступает в средний кольцевой ряд труб 4, где нагревается до более высокой температуры, и так далее. Окончательная температурная обработка проводится в выходной трубе 5, и, имея максимальную температуру, жидкость поступает в выходной патрубок 12. В свою очередь теплоноситель поступает через патрубок 13 в межтрубное пространство 7 и, огибая перегородки 6, отдав тепло обрабатываемой жидкости, выходит через патрубок 15.

При этом скорость движения жидкости в трубах будет различной, ступенчато увеличиваясь по мере прохождения кольцевых рядов труб, что в свою очередь приводит к ступенчатому увеличению коэффициента теплоотдачи. Количество же и скорость обрабатываемой жидкости одинакова для любой трубы одного кольцевого ряда, что необходимо для гарантированной, качественной тепловой обработки.

Упрощение конструкции теплообменника ведет к сокращению затрат как на изготовление его частей, так и на его сборку, так как изготовление и сборка осуществляются простыми технологическими операциями. Эффективность использования межтрубного пространства позволяет сделать такой теплообменник компактным. Кроме того, невысокое общее гидравлическое сопротивление позволяет снабжать такой теплообменник насосами меньшей мощности.

Использование: пищевая промышленность, в частности тепловая обработка молока и других жидких пищевых продуктов. Сущность изобретения:теплообменник содержит корпус с патрубками для ввода и вывода теплоносителя и обрабатываемой жидкости, пучок труб, закрепленный в трубных решетках по концентрическим окружностям, крышки, закрывающие трубные решетки, цилиндрические перегородки, расположенные между окружностями, образованными пучком труб, при этом каждая перегородка имеет длину, меньшую длины межтрубного пространства, и поочередно закреплена в противоположной трубной решетке, а в трубных решетках, в местах крепления концов труб, выполнены кольцевые углубления для соединения между собой двух соединенных концентрических рядов труб. Патрубок ввода обрабатываемой жидкости расположен в центре передней крышки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. МНОГОХОДОВОЙ ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус, патрубки подвода и отвода теплоносителя и обрабатываемой жидкости, пучок труб, закрепленный в трубных решетках по концентрическим окружностям, крышки, закрывающие трубные решетки, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения общего гидравлического сопротивления, он снабжен цилиндрическими перегородками, расположенными между окружностями, образованными пучком труб, при этом каждая перегородка имеет длину, меньшую длины межтрубного пространства, и поочередно закреплена в противоположной трубной решетке, а в трубных решетках в местах крепления концов труб выполнены кольцевые углубления для соединения между собой двух соседних концентрических рядов труб. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что патрубок ввода обрабатываемой жидкости расположен в центре передней крышки.