КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1995 года по МПК F28D7/10 

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов в транспортном машиностроении, энергетической, химической и других отраслях промышленности.

Известен теплообменник, содержащий кожух с патрубками подвода и отвода теплоносителя, крышки с разделяющими перегородками, охлаждающий элемент в виде трубного пучка с направляющими перегородками.

Недостатками этого теплообменника являются высокая трудоемкость изготовления, обусловленная необходимостью выполнения большого числа плотных соединений труб с трубными досками и соединения направляющих перегородок с трубами, малая эксплуатационная надежность из-за наличия системы уплотнений между направляющими перегородками и кожухом, а также между трубными досками, кожухом и крышками.

Известен теплообменник с плавающей головкой, содержащий кожух с патрубками подвода и отвода теплоносителя, крышки с разделяющими перегородками, охлаждающий элемент в виде пучка гладких или оребренных труб с направляющими перегородками.

Недостатками описанного теплообменника являются высокая трудоемкость изготовления из-за необходимости выполнения большого числа плотных соединений труб с трубными досками и соединения направляющих перегородок с трубами, малая эксплуатационная надежность из-за наличия уплотнений между направляющими перегородками и кожухом и между трубными досками, кожухом и крышками.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является кожухотрубный теплообменник, содержащий кожух с патрубками подвода и отвода теплоносителя, крышки с разделяющими перегородками, охлаждающий элемент в виде пучка плоских труб, снабженных турбулизатором и оребренных по наружной поверхности, и направляющие перегородки в межтрубном пространстве.

Недостатками этого теплообменника являются высокая трудоемкость изготовления, обусловленная большим количеством плоских трубок и необходимостью плотного соединения их с трубными досками, малая эксплуатационная надежность из-за наличия уплотнений между направляющими перегородками и кожухом и между трубными досками, кожухом и крышками.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости изготовления и повышение эксплуатационной надежности кожухотрубных теплообменников.

Для этого в кожухотрубном теплообменнике, содержащем кожух с патрубками подвода и отвода одного теплоносителя, крышки с разделяющими перегородками, охлаждающий элемент, установленный в кожухе и изготовленный из плоских труб, снабженных турбулизатором и оребренных по наружной поверхности и направляющие перегородки, размещенные в межтрубном пространстве, согласно изобретению разделяющие и направляющие перегородки расположены по одной образующей и торцами контактируют между собой, при этом охлаждающий элемент выполнен в виде колец, расположенных концентрично и соединенных с образованием каналов и патрубков подвода и отвода другого теплоносителя, которые уплотнены в крышке и наружной стенке кожуха.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат.

1. Отсутствие уплотнений между направляющими перегородками и кожухом. Этот результат является следствием того, что направляющие и разделяющие перегородки расположены по одной образующей, торцами контактируют между собой и с кожухом не соприкасаются. Отсутствие уплотнений повышает эксплуатационную надежность теплообменника.

2. Аннулирование трубных досок и соединений труб с этими досками благодаря тому, что охлаждающий элемент выполнен в виде колец, расположенных концентрично и соединенных между собой с образованием каналов и патрубков подвода и отвода теплоносителя. Отсутствие трубных досок и соединенных труб с ними снижает трудоемкость изготовления теплообменника.

3. Уменьшение количества плоских труб. Этот результат является следствием того, что охлаждающий элемент выполнен в виде колец, расположенных концентрично. Трубы могут выполняться значительной ширины, которая не ограничена возможностью соединения трубы с трубной доской. Кроме того, указанное выполнение охлаждающего элемента позволяет сократить площадь несущей поверхности труб в связи с интенсификацией теплоотдачи, обусловленной возможностью оптимизации наружного оребрения по условиям теплообмена. Уменьшение количества труб снижает трудоемкость изготовления теплообменника.

4. Отсутствие уплотнений между боковыми трубами охлаждающего элемента и кожухом за счет того, что охлаждающий элемент выполнен в виде колец, расположенных концентрично. Отсутствие указанных уплотнений снижает трудоемкость изготовления теплообменника.

5. Простота сборки и разборки охлаждающего элемента с кожухом, так как кольца охлаждающего элемента соединены между собой с образованием каналов с патрубками подвода и отвода теплоносителя. Патрубки уплотнены в крышке и наружной стенке кожуха. Простота сборки и разборки снижает трудоемкость изготовления и повышает эксплуатационную надежность теплообменника.

6. Снижение металлоемкости, обусловленное отсутствием трубных досок и уменьшением площади несущей поверхности труб.

На фиг. 1 изображен кожухотрубный теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху (при снятой крышке); на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 1.

Кожухотрубный теплообменник содержит кольцевой кожух с наружной 1 и внутренней 2 стенками, соединенными с верхней 3 и нижней 4 кольцевыми крышками. Нижняя крышка 4 снабжена кольцевой разделяющей перегородкой 5 и патрубками подвода 6 и отвода 7 горячего теплоносителя.

Охлаждающий элемент выполнен из кольцевых плоских труб 8, в которые вставлены турбулизаторы 9. Наружная поверхность труб 8 снабжена ребрами 10. Между трубами 8 установлены кольцевые направляющие перегородки 11. Разделяющая 5 и направляющие 11 перегородки расположены по одной образующей и торцами контактируют между собой.

Кольцевые трубы 8 соединены с трубками подвода 12 и отвода 13 холодного теплоносителя, снабженными патрубками 14 и 15. В трубках 12 и 13 выполнены отверстия 16 для сообщения с плоскими трубами 8, которые дополнительно соединены между собой связями 17. Охлаждающий элемент установлен в кожухе с обеспечением контакта между торцами разделяющих 5 и направляющих 11 перегородок и уплотнением патрубков 14 и 15 в наружной стенке 1 кожуха и верхней крышке 3 (фиг. 3).

При работе кожухотрубного теплообменника горячий теплоноситель, поступающий через патрубок 6, проходит по кольцевым каналам между трубами 8 и отводится через патрубок 7. Необходимое число ходов горячего теплоносителя в теплообменнике обеспечивается соответствующим количеством разделяющих 5 и направляющих 11 кольцевых перегородок.

Холодный теплоноситель через патрубок 14, трубку 12 и отверстия 16 поступает в кольцевые трубы 8 и отводится из них через трубку 13 и патрубок 15.

Теплота от горячего теплоносителя через стенки труб 8, снабженные ребрами 10, передается холодному теплоносителю, протекающему по трубам 8. Турбулизаторы 9 интенсифицируют процесс теплоотдачи в трубах 8.

Связи 17, соединяющие трубы 8, обеспечивают жесткость охлаждающего элемента.

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: кожух теплообменника снабжен крышками с разделяющими перегородками. В кожухе установлен охлаждающий элемент в виде труб с плоским поперечным сечением, которые снабжены турбулизаторами и наружным оребрением. Трубы выполнены в виде концентрично установленных колец. Последние соединены с патрубками подвода и отвода одного из теплоносителей. Патрубки подсоединены к крышке и кожуху через уплотнения. В межтрубном пространстве установлены направляющие и разделяющие перегородки, контактирующие друг с другом торцами. 3 ил.

КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий кожух с патрубками подвода и отвода одного из теплоносителей и снабженный крышками с разделяющими перегородками и патрубками подвода и отвода другого теплоносителя, при этом в кожухе установлены охлаждающий элемент в виде плоских в поперечном сечении труб, снабженных турбулизаторами, и направляющие перегородки, расположенные в межтрубном пространстве, отличающийся тем, что трубы охлаждающего элемента снабжены наружным оребрением и выполнены в виде концентрично установленных колец, соединенных с патрубками подвода и отвода одного из теплоносителей, которые подсоединены к кожуху и крышке через уплотнения, а направляющие и разделяющие перегородки контактируют одна с другой торцами.