ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1997 года по МПК F28D7/10 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам типа "труба в трубе" и может быть использовано в различных областях техники.

Известен теплообменник типа "труба в трубе", содержащий наружную и внутреннюю трубы с размещенными в зазоре шариками. Шарики имеют отверстия для пропуска горячего и холодного теплоносителей [1]
Недостатком этого теплообменника является невысокая интенсивность теплообмена и высокие гидравлические потери по тракту горячего теплоносителя, обусловленные движением горячего теплоносителя между шариками и через отверстия в них, а также сложность изготовления такой конструкции.

Известен также теплообменник типа "труба в трубе", выбранным в качестве прототипа, с многозаходным винтовым оребрением на наружной поверхности внутренней трубы для подачи охлаждающего теплоносителя, образующим в межтрубном пространстве винтовые каналы. Каналы разделены перегородками на отдельные полости. Дополнительная труба установлена соосно корпусу между ним и внутренней трубой для подачи охлаждающего теплоносителя с образованием полости между корпусом и дополнительной трубой. Внутренний диаметр дополнительной трубы равен наружному диаметру оребрения. Отдельно к внутренней трубе и к полости (между корпусом и дополнительной трубой) подключены патрубки подвода и отвода охлаждающего теплоносителя [2]
Недостатком указанного теплообменника является высокое гидравлическое сопротивление, вызванное винтовым расположением каналов и наличием перегородок, разделяющих каналы на отдельные полости. Полость внутренней трубы разобщена с кольцевым пространством между дополнительной трубой и стенкой корпуса, что приводит к необходимости установки дополнительных патрубков для подвода и отвода охлаждающего теплоносителя, что усложнит конструкцию.

Сущность изобретения заключается в том, что в теплообменнике типа "труба в трубе" с оребрением на наружной поверхности внутренней трубы для подачи охлаждающего теплоносителя дополнительной трубой, установленной соосно корпусу между ним и внутренней трубой для подачи охлаждающего теплоносителя с образованием полости между корпусом и дополнительной трубой, патрубками для подвода и отвода охлаждающего и охлаждаемого теплоносителей, при этом внутренний диаметр дополнительной трубы равен наружному диаметру оребрения, патрубок подвода охлаждающего теплоносителя подключен к полости внутренней трубы, сообщенной с кольцевым пространством между дополнительной трубой и стенкой корпуса, а патрубок отвода охлаждающего теплоносителя подключен к кольцевому пространству между дополнительной трубой и стенкой корпуса.

Технический результат состоит в интенсификации теплообмена при низком гидравлическом сопротивлении.

На фиг. 1 изображен вид спереди, а на фиг.2 поперечный разрез по линии А-А предлагаемого теплообменника. Стрелками обозначено движение охлаждающего и охлаждаемого теплоносителей.

Теплообменник содержит корпус 1 в котором соосно ему размещены внутренняя труба 2 для подачи охлаждаемого теплоносителя с наружным оребрением 3 и дополнительная труба 4. Дополнительная труба 4 установлена так, что между ней и корпусом 1 образована полость a. Внутренний диаметр дополнительной трубы 4 равен наружному диаметру оребрения 3.К внутренней трубе 2 подключен патрубок 5 для подвода охлаждающего теплоносителя, а к кольцевому пространству между дополнительной трубой 4 и стенкой корпуса 1 патрубок 6 для отвода охлаждающего теплоносителя. К дополнительной трубе 4 подключены трубки 7 и 8 для подвода и отвода охлаждаемого теплоносителя.

Теплообменник работает следующим образом. Охлаждаемый теплоноситель поступает в полость b, образованную между внутренней трубой 2 и дополнительной трубой 4, омывая оребрение 3, отдает тепло и покидает теплообменник через патрубок 8. Охлаждающий теплоноситель поступает в теплообменник через патрубок 5 во внутреннюю трубу 2 и далее в полость a и покидает теплообменник через патрубок 6.

При этом охлаждаемый теплоноситель в полости b, образованной внутренней трубой 2 и дополнительной трубой 4, и охлаждающий теплоноситель во внутренней трубе 2 движутся спутно, и температура охлаждаемого теплоносителя уменьшается, а охлаждающего увеличивается. Затем, поступая в полость a, образованную наружным диаметром дополнительной трубы 4 и корпусом 1, охлаждающий теплоноситель движется навстречу охлаждаемому теплоносителю в полости b. Температура охлаждающего теплоносителя при поступлении в полость a меньше температуры охлаждаемого теплоносителя на выходе из полости b и тем более меньше такой на входе в полость b. Таким образом, наличие встречного потока охлаждающего теплоносителя в полости b по отношению к потоку охлаждаемого теплоносителя в полости b позволяет еще в большей степени изменить температуру охлаждаемого теплоносителя.

Реализация в одном теплообменнике параллельно двух схем движения теплоносителей прямоточной и противоточной, а также наличие продольного оребрения в полости b позволяет интенсифицировать теплообмен и обеспечить меньше гидравлическое сопротивление по сравнению с аналогичными теплообменниками.

Использование: в устройствах, в которых осуществляется теплообмен между двумя средами. Сущность изобретения: в корпусе теплообменника соосно ему размещены основная с наружным оребрением и дополнительная трубы для подачи охлаждающего теплоносителя. Между корпусом и дополнительной трубой образована полость. Внутренний диаметр дополнительной трубы равен наружному диаметру оребрения. Охлаждаемый теплоноситель поступает в полость, образованную между основной и дополнительной трубами, омывая оребрение, отдает тепло и покидает теплообменник. Охлаждающий теплоноситель поступает в основную трубу, далее - в полость между дополнительной трубой и корпусом и покидает теплообменник. 2 ил.

Теплообменник типа "труба в трубе" с оребрением на наружной поверхности внутренней трубы для подачи охлаждающего теплоносителя, дополнительной трубой, установленной соосно корпусу между ними и внутренней трубой для подачи охлаждающего теплоносителя с образованием полости между корпусом и дополнительной трубой, патрубками подвода и отвода охлаждающего и охлаждаемого теплоносителей, при этом внутренний диаметр дополнительной трубы равен наружному диаметру оребрения, отличающийся тем, что патрубок подвода охлаждающего теплоносителя подключен к полости внутренней трубы, сообщенной с кольцевым пространством между дополнительной трубой и стенкой корпуса, а патрубок отвода охлаждающего теплоносителя подключен к кольцевому пространству между дополнительной трубой и стенкой корпуса.