ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1996 года по МПК F28D7/10 F28F9/02 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к теплоэнергетике, и может быть использовано в пищевой промышленности для температурной обработки жидких пищевых продуктов, например для пастеризации молока.

Известны теплообменники, содержащие теплообменные элементы типа труба в трубе с внутренними трубами, выполненными длиннее наружных, трубные решетки с отверстиями для крепления внутренних и наружных труб, патрубки подвода и отвода рабочих сред и переточные камеры, сообщающие трубы между собой (авт. св. СССР N 420863, кл. F 28 D 7/10, 19748 и авт. св. СССР N 10200746, кл. F 28 D 7/10, 1983). Теплообменник по авт. св. СССР N 10200746 принят за прототип.

К недостаткам прототипа относится большое гидравлическое сопротивление контуров протекания рабочих сред, наличие в углах переточных камер застойных зон, а также то, что теплообменник невозможно быстро разбирать и собирать. Указанными недостатками объясняется нецелесообразность использования теплообменника в пищевой промышленности.

Изобретение направлено на достижение следующего технического результата: снижение гидравлических потерь в теплообменнике, обеспечение возможности его быстрой разборки и промывки, устранение зон скопления пищевого продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что теплообменник, содержащий теплообменные элементы типа труба в трубе, трубные решетки, к которым прикреплены наружные трубы, трубные решетки с отверстиями под внутренние трубы, которые выполнены длиннее наружных, торцевые крышки, патрубки подвода и отвода рабочих сред и поворотные камеры для их перетока из труб в трубы, снабжен прокладками из эластичного материала, в двух из которых, размещенных в зазоре между трубными решетками, выполнены отверстия под внутренние трубы и углубления, образующие поворотные камеры для среды межтрубного пространства, а в двух других, размещенных между трубными решетками и торцевыми крышками, выполнены углубления, образующие поворотные камеры для среды внутренних труб.

Полые торцевые крышки могут быть связаны непосредственно с трубными решетками при помощи крепежных элементов.

В отверстиях трубных решеток для внутренних труб могут быть выполнены фаски, а на поверхностях прокладок, размещенных в зазоре между трубными решетками, конические выступы, входящие в упомянутые фаски. Целесообразно выполнять фаски под углом на 5 7^o большим угла конусности выступов на поверхностях трубных решеток.

Отличительные признаки изобретения позволяют достичь указанного выше технического результата. Теплообменник легко и полностью разбирается и каждая из входящих в его состав деталей может быть промыта. Выполнение переточных камер в прокладках в виде углублений с обтекаемой поверхностью позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление теплообменника и исключить образование застойных зон. Выполнение прокладок из эластичного материала дает возможность надежно герметизировать друг от друга контуры, образуемые внутренними и наружными трубами. Таким образом решается задача использования теплообменника типа труба в трубе в пищевой промышленности для температурной обработки жидких продуктов питания.

На фиг. 1 представлен продольный разрез теплообменника в сборе; фиг.2 - разрез А А теплообменника в сборе; фиг.3 участок прокладки из эластичного материала с отверстием под внутреннюю трубу.

Теплообменник содержит наружные трубы 1, расположенные в них внутренние трубы 2, трубные решетки 3, к которым приварены наружные трубы 1, трубные решетки 4 с отверстиями под внутренние трубы 2, прокладки 5 из резины, зажатые между трубными решетками 3 и 4 и имеющие углубления 6 обтекаемой формы, сообщающие между собой расположенные рядом наружные трубы 1. Теплообменник также содержит прокладки 7 из резины на поверхности которых выполнены углубления 8 обтекаемой формы, сообщающие расположенные рядом внутренние трубы 2. Углубления 6 и 8 в прокладках 5 и 7 имеют в поперечном сечении вид круговых сегментов. Теплообменные трубы 1 и 2 закрыты кожухом 9, через который наружу выведены патрубки 10 и 11 подвода и отвода среды, циркулирующей в наружных трубах 1 (в межтрубном кольцевом пространстве). При сборке теплообменника пакеты из прокладок 5 и 7, разделенных трубными решетками 4, вставляются в торцевые крышки 12, на которых выполнены патрубки 13 и 14 подвода и отвода среды, циркулирующей во внутренних трубах 2. Патрубки 13 и 14 сообщаются с трубами 2 через отверстия 15 в прокладках 7. В прокладках 5, в местах выемок 6, выполнены сквозные отверстия 16, через которые проходят внутренние трубы 2. На поверхности прокладок 5 со стороны трубных решеток 4 выполнены конические выступы 17, а в отверстиях 18 под внутренние трубы выполнены фаски 19 под углом α₁ большим угла α₂ конусности выступов 17 на 5 7^o. При сборке теплообменника выступы 17 входят в фаски 19. К торцевым крышкам 12 приварены фланцы 20, а к трубным решеткам 3 фланцы 21. Через фланцы 20 и 21 торцевые крышки 12 связаны с трубными решетками 3 с помощью болтов 22. Прокладки 7 плотно прижаты к трубным решеткам 4, а прокладки 5 за счет объемной несжимаемости резины плотно прилегают к внутренним трубам 2. Конические выступы 17, прилегая к поверхности фасок 19, не дают просачиваться среде из углубления 6 в углубление 8.

Теплообменник работает следующим образом.

Горячая среда поступает в теплообменник через патрубок 13, пройдя последовательно по всем внутренним трубам 2 и отдав тепло, она выходит через патрубок 14. Нагреваемая среда (например молоко) входит через патрубок 10 и, пройдя последовательно по наружным трубам 1, выходит через патрубок 11.

Использование: в теплоэнергетике, в частности в пищевой промышленности для пастеризации молока и температурной обработки других жидких пищевых продуктов. Сущность изобретения: теплообменник содержит теплообменные элементы типа "труба в трубе", трубные решетки 3 для крепления наружных труб 1, трубные решетки 4 с отверстиями под внутренние трубы 2, кожух 9, торцевые крышки 12 и прокладки 5, 7 из эластичного материала, в двух из которых, размещенных между трубными решетками 3 и 4, выполнены углубления 6, сообщающие расположенные рядом наружные трубы 1, а в двух других, размещенных между трубными решетками 4 и торцевыми крышками 12, углубления 8, сообщающие расположенные рядом внутренние трубы 2. Теплообменник легко разбирается и промывается и имеет небольшое гидравлическое сопротивление. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Теплообменник, содержащий теплообменные элементы типа "труба в трубе", внутренние трубы которых длиннее наружных, трубные решетки с отверстиями для крепления внутренних и наружных труб, размещенные друг относительно друга с зазором, торцевые крышки, патрубки для подвода и отвода рабочих сред и поворотные камеры для их перетока из труб одного хода в трубы другого, отличающийся тем, что он снабжен прокладками из эластичного материала, установленными в зазорах между трубными решетками и торцевыми крышками, причем в первых из них выполнены отверстия под внутренние трубы, а во всех прокладках углубления, образующие упомянутые поворотные камеры для соответствующих рабочих сред. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что торцевые крышки выполнены полыми и соединены с трубными решетками при помощи крепежных элементов, а трубные решетки для внутренних труб и прокладки размещены в полостях торцевых крышек. 3. Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в отверстиях трубных решеток для наружных труб выполнены фаски, а на прилегающих к этим решеткам поверхностях прокладок, размещенных в зазорах между трубными решетками, конические выступы, входящие в фаски. 4. Теплообменник по п.3, отличающийся тем, что упомянутые фаски выполнены под углом, на 5 7^o большим угла конусности входящих в них выступов.