ВЕРТИКАЛЬНЫЙ КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1995 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплообменному оборудованию и может быть использовано в нефтепереработке, нефтехимической промышленности, промышленной энергетике, для охлаждения систем ДВС, а также для работы в теплообменном режиме между агрессивными и реагирующими средами.

Известен радиатор для охлаждения теплопередающих сред в системах ДВС с промежуточным теплоносителем, у которого открытые концы испарительных и конденсационных частей тепловых труб соединены общей коллекторной камерой [1]
Недостатком данного радиатора является сложность конструкции и нетехнологичность изготовления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является вертикальный кожухотрубный регенератор для промышленной энергетики, выполненный составными из двух частей, верхней и нижней, соединенных с уплотнителем, причем испарительные и конденсационные участки тепловых труб строго совмещаются открытыми концами [2]
Конструкция устройства прототипа не дает достаточную степень надежности, так как испарительные и конденсационные участки тепловых труб укреплены в трубных решетках только открытыми концами и при работе в условиях вибрации незакрепленные концы тепловых труб имеют значительные свободные колебания. Недостатком также является сложность изготовления и монтажа с точным совмещением двух трубных решеток с испарительными и конденсационными участками тепловых труб и уплотнителей.

Задачей изобретения является повышение надежности работы и улучшение эксплуатационных характеристик вертикаль- ного кожухотрубного теплообменника при использовании существующих промышленных технологий изготовления. Эта задача решается благодаря тому, что каждая секция теплообменника собрана на двух трубных решетках, в которых укреплены испарительные и конденсационные участки тепловых труб, причем секции установлены друг над другом вертикально и образуют между собой коллекторные камеры. Такое расположение секций позволяет использовать промежуточный теплоноситель. Кроме того, испарительные и конденсационные участки тепловых труб относительно друг друга расположены произвольно.

На чертеже изображена схема теплообменника.

Теплообменник собран из одинаковых секций 1 на уплотнительных прокладках 2 с кольцом 3. Теплообменник с торцов закрывается крышками 4, на прокладках 5 образуя коллекторные камеры 10. Секция 1 состоит из двух трубных решеток 6 с закрепленными в них трубками 7, заключенных в кожух 8 с патрубками 9 для подвода и отвода теплоносителя и охладителя. (Таким образом секция 1 представляет собой промышленный теплообменник для теплообена через "стенку"). Теплообменник собирается согласно схеме из секций, расположенных произвольно относительно друг друга, известными способами для достижения герметичности с коллекторными камерами 11 между секциями 1. После сборки теплообменные трубки 7 в нижней секции являются испарительным участком тепловой трубы, в верхней конденсационным участком. Так как вертикальная тепловая труба заполняется промежуточным теплоносителем на одну треть для полного использования поверхности испарительного участка тепловой трубы, образованной теплообменной трубкой 7, целесообразно теплообменник собрать из трех секций, также с коллекторной камерой П между секциями. Для заливки промежуточного теплоносителя, технологических операций с ним, контроля уровня его в теплообменнике на крышках 4 предусматриваются штуцеры, к которым могут быть подключены вентили, дополнительные трубопроводы, устройство для измерения уровня и т.д. (не показаны).

Теплообменник работает следующим образом.

Для обеспечения работы теплообменник заливается промежуточным теплоносителем, температура кипения которого соответствует технологическим целям, при этом дополнительная терморегулирующая аппаратура не нужна, так как теплообмен начинается после вскипания промежуточного теплоносителя в трубках 7 в нижней секции. Охлаждаемая среда через входной патрубок 9 подается в нижнюю секцию 1. Теплообмен между основным и промежуточным теплоносителем происходит через стенку теплообменных трубок 7, которые могут быть снабжены оребрением с внутренней и наружной стороны. Пар промежуточного теплоносителя поднимается в промежуточную коллекторную камеру П, которая выравнивает давление во всех участвующих в теплообмене трубках 7 в обеих секциях. Пар, поступив в верхнюю секцию, конденсируется на внутренних стенках охлаждаемых трубок 7 верхних секций, которые охлаждаются средой с температурой ниже температуры конденсации пара промежуточного теплоносителя. Конденсат из конденсирующих верхних секций стекает в промежуточную коллекторную камеру П и при отклонениях от вертикали теплообменника по одной или больше трубкам 7 в коллекторную камеру 10, предназначенную для выравнивания уровня промежуточного теплоносителя во всех трубках 7 нижней секции.

Использование: для повышения надежности работы теплообменников при применении в них агрессивных и реагирующих сред. Сущность изобретения: теплообменник содержит по крайней мере две секции. Последние образованы трубными решетками. В них укреплены участки тепловых труб. Испарительные и конденсационные участки труб объединены общими камерами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, выполненный составным по крайней мере из двух вертикальных секций, содержащих испарительные и конденсационные участки тепловых труб, имеющие опорные верхние и нижние концы соответственно, закрепленные в трубных решетках, отличающийся тем, что нижние и верхние концы испарительных и конденсационных участков тепловых труб соответственно также выполнены открытыми и закреплены в трубных решетках с образованием во всех зонах крепления участков труб к трубным решеткам коллекторных камер. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что испарительные и конденсационные участки тепловых труб установлены друг относительно друга произвольно.