КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1997 года по МПК F28D7/00 F28F1/00 

Описание патента на изобретение RU2090816C1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к теплообменным аппаратам (ТА) и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известен кожухотрубный ТА, содержащий корпус с горловинами подвода и отвода рабочей среды и размещенный в нем трубный пучок, закрепленный в трубных решетках, с патрубками подвода и отвода другой среды. Один теплоноситель (хладагент) течет внутри труб, другой в межтрубном пространстве [1]
Недостатком указанного типа ТА являются значительные затраты времени на переналадку и замену трубного пучка из-за невозможности его извлечения без нарушения целостности тракта. При выходе из строя хотя бы одной трубки требуется остановка в работе ТА для его разборки с целью извлечения пучка для ремонта или замены, что снижает эксплуатационную эффективность ТА и всей системы.

Известен кожухотрубный ТА, в котором для интенсификации теплообмена используются перегородки, придающие поперечное обтекание средой пучка труб [2]
Недостатком указанного типа ТА является наличие застойных зон в местах сопряжения перегородок с корпусом, а также неравномерность теплообмена на трубах пучка по ходу движения среды в межтрубном пространстве, что снижает эффективность теплообмена.

Известен теплообменный аппарат, наиболее близкий к предложенному, содержащий теплообменные секции, расположенные с чередованием на противоположных стенках и закрепленные с одной стороны в стенках корпуса [3]
Недостатком указанного типа ТА является неравномерность теплообмена на пучках по ходу движения среды в межтрубном пространстве, а также неоптимальное использование теплоносителя внутри труб, снижающее эффективность теплообмена.

Задача изобретения заключается в достижении более равномерного теплообмена на всей поверхности трубного пучка и повышении эксплуатационной эффективности ТА.

В ряде случаев (например, при использовании ТА в газопроточном тракте йодно-кислородного лазера) необходимо удалить (выморозить) воду из газового потока, давление паров которой на входе в ТА составляет 1,0.1,5 Тор при общем давлении газа 2.10 Тор.

Для достижения поставленной задачи предлагается конструкция кожухотрубного теплообменника, корпус которого выполнен с входным и выходным патрубками для прохода рабочей среды. В нем размещены автономные секции-пучки, состоящие из трубок, закрепленных в трубных решетках, имеющие одностороннее крепление к наружной поверхности корпуса и установленные встречно-параллельно поперек движения рабочей среды, причем трубки в каждой секции-пучке имеют свой переменный шаг расположения, уменьшающийся последовательно по ходу движения потока рабочей (межтрубной) среды как внутри отдельной секции, так и от секции к секции.

Встречно-параллельное расположение секций пучков поперек движения рабочей среды придает компактность конструкции ТА, позволяет полнее и эффективнее использовать всю площадь поверхности теплообмена трубных секций-пучков, исключает наличие застойных зон и способствует разрушению всевозможных нетурбулизованных слоев рабочей среды. Шаг расположения трубок в секциях-пучках, уменьшающийся последовательно по ходу движения потока рабочей среды, как внутри отдельной секции, так и от секции к секции, способствует более равномерному теплообмену на всем пути следования рабочей среды. Использование ТА в газопроточном тракте йодно-кислородного лазера позволяет нормализовать количество намерзаемой на каждую трубу воды (льда) и тем самым увеличить время непрерывной работы теплообменника.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что предложенное решение является новым и имеет изобретательский уровень.

На фиг.1 схематично представлен теплообменник; на фиг.2 элемент расположения трубок в секции-пучке по ходу движения рабочей среды.

Конструкция ТА состоит из корпуса с горловинами 2, соединяющими его с другими узлами системы и служащими для подачи и отвода рабочей среды. Внутри корпуса 1 поперек движения рабочей среды установлены встречно-параллельно с двух сторон автономные секции-пучки 3, состоящие из трубных решеток 4 и четырех рядов трубок 5. Расположение трубок 5 в каждой секции-пучке 3 выбрано с переменным шагом, уменьшающимся последовательно по ходу движения потока межтрубной среды как внутри отдельной секции, так и от секции к секции. По двум рядам трубок 5 автономной секции-пучка 3 подается теплоноситель через штуцер 6 и объединяющий коллектор 7 и отводится, аналогично, по двумя рядам через коллектор 8 и штуцер 9. Сообщение трубок 5 и поворот теплоносителя осуществляется через общий коллектор 10.

При значительных длинах трубок 5 для облегченной сборки и исключения возможного провисания предусмотрено использование направляющих.

Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом.

Рабочая среда подается в корпус 1 через горловину 2, где она движется в межтрубном пространстве. Одновременно с этим в секциях-пучках 3 по трубкам 5 циркулирует теплоноситель (хладагент), автономная подача которого в каждую секцию-пучок 3 позволяет оптимизировать его использование путем варьирования температуры, добиваясь равномерности теплообмена на всем пути следования рабочей среды.

Перемещаясь в межтрубном пространстве секций-пучков 3, рабочая среда в результате теплообмена на выходе из корпуса 1 приобретает необходимую температуру. При этом, благодаря переменному шагу расположения трубок 5 в каждой секции-пучке 3, уменьшающемуся последовательно по ходу движения потока рабочей среды как внутри отдельной секции, так и от секции к секции, осуществляется равномерный теплообмен на всем пути следования рабочей среды, а при использовании ТА в газопроточном тракте йодно-кислородного лазера имеющиеся пары воды вымораживаются равномерно на всех трубках 5 ТА, а их давление на выходе из него уменьшается до необходимой величины.

Таким образом, используемые конструктивные улучшения позволяют обеспечить более равномерный теплообмен, оптимизировать использование теплоносителя, повысить эксплуатационную эффективность ТА и выполнить его компактным.

Похожие патенты RU2090816C1

название год авторы номер документа
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 2020
  • Пеков Ахиллей Периклович
  • Бажуков Александр Сергеевич
  • Масленников Александр Михайлович
  • Пупков Александр Борисович
  • Целищев Артем Александрович
  • Гузеев Дмитрий Михайлович
RU2743930C1
РЕАКТОР СО СТАЦИОНАРНЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА 2013
  • Добровинский Владимир Евсеевич
  • Чуркин Владимир Николаевич
  • Беспалов Владимир Павлович
  • Чуркин Максим Владимирович
RU2539984C1
ТЕПЛООБМЕННИК 2007
  • Лебедев Сергей Юрьевич
  • Горячев Геннадий Сергеевич
  • Кульбякин Владимир Павлович
RU2334187C1
ТЕПЛООБМЕННЫЙ МНОГОХОДОВОЙ КОЖУХОТРУБНЫЙ АППАРАТ 2005
  • Никулин Валерий Александрович
  • Подберезный Валентин Лазаревич
  • Трофимов Леон Игнатьевич
  • Птухин Валерий Алексеевич
  • Черноскутов Валентин Степанович
  • Смоляницкий Борис Исаакович
  • Пустынных Евгений Васильевич
  • Фомин Эдуард Сергеевич
  • Аминов Сибагатулла Нуруллович
  • Жаров Анатолий Федорович
RU2319918C2
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 2021
  • Терентьев Сергей Леонидович
  • Рубцов Дмитрий Викторович
RU2770086C1
ВОЗДУШНЫЙ ПОВЕРХНОСТНЫЙ КОНДЕНСАТОР 1991
  • Васильев Ю.Н.
  • Нестеров В.Д.
  • Струевич В.А.
RU2047073C1
Многоходовый кожухотрубчатый теплообменник 2018
  • Шершевский Александр Геннадьевич
  • Болитэр Валерий Аркадьевич
  • Султанов Юрий Радикович
  • Михайлова Татьяна Александровна
  • Мусихин Виктор Сергеевич
  • Топорков Алексей Александрович
RU2700990C1
Теплообменник 1989
  • Середа Николай Иванович
  • Патыченко Александр Сергеевич
  • Кармозин Юрий Иванович
  • Сахно Светлана Федоровна
SU1749684A1
ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ 1995
  • Морозов Ю.В.
RU2094725C1
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 2008
  • Наумов Александр Лаврентьевич
  • Мирзоян Гамлет Ашотович
  • Сотников Виктор Михайлович
RU2391613C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 090 816 C1

Реферат патента 1997 года КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Использование: в химической, энергетической и др. отраслях промышленности. Сущность изобретения: достижение более равномерного теплообмена на всей поверхности трубного пучка и повышение эксплуатационный эффективности обеспечивается тем, что в корпусе 1 с выходным и входным патрубками 2 для межтрубной среды размещены секции-пучки 3 теплообменных трубок 5, имеющие каждая автономный ввод 6 и вывод 9 трубной среды и закрепленные с одной стороны в стенке корпуса 1. Трубы 5 в каждой секции-пучке 3 имеют свой переменный шаг расположения, уменьшающийся последовательно по ходу движения потока межтрубной среды как внутри отдельной секции 3, так и от секции к секции. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 090 816 C1

1. Кожухотрубный теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным патрубками для межтрубной среды и размещенные в нем секции-пучки теплообменных трубок, имеющие каждая автономный ввод и вывод трубной среды и закрепленные с одной стороны в стенке корпуса, отличающийся тем, что трубы в каждой секции-пучке имеют свой переменный шаг расположения, уменьшающийся последовательно по ходу движения потока межтрубной среды как внутри отдельной секция, так и от секции к секции. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что секции-пучки теплообменных трубок установлены в корпусе встречно-параллельно относительно друг друга.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2090816C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
SU, авторское свидетельство, 512359, кл
Видоизменение прибора с двумя приемами для рассматривания проекционные увеличенных и удаленных от зрителя стереограмм 1919
  • Кауфман А.К.
SU28A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Бажан П.И
и др
Справочник по теплообменным аппаратам
- М.: Машиностроение, 1989, с
Печь-кухня, могущая работать, как самостоятельно, так и в комбинации с разного рода нагревательными приборами 1921
  • Богач В.И.
SU10A1
SU, авторское свидетельство, 1002794, кл
Видоизменение прибора с двумя приемами для рассматривания проекционные увеличенных и удаленных от зрителя стереограмм 1919
  • Кауфман А.К.
SU28A1

RU 2 090 816 C1

Авторы

Шеин И.Г.

Перелыгин В.Г.

Калиновский В.В.

Кокоев М.К.

Даты

1997-09-20Публикация

1993-07-23Подача