ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1997 года по МПК F28D7/10 F28F9/02 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в глиноземном производстве для нагрева и охлаждения пульп и растворов.

Известен многоэлементный теплообменник [1] состоящий из кожуха с четырьмя растворными камерами и двух пучков труб, установленных одна в другой, т. е. "труба в трубе". Камеры снабжены патрубками для подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя.

Недостатком аппарата является сложность его конструкции.

Известен также теплообменник типа "Труба в трубе" [2] более простой конструкции, состоящий из двух трубных элементов, внутренние трубы которых последовательно соединены между собой так называемыми "калачами", а наружные трубы или межтрубные части (пространства) элементов соединены между собой через боковые штуцера; при этом внутренние трубы стыкуются с торцов с наружными трубами при помощи кольцевых вставок.

Недостатком теплообменника является то, что при наличии указанных соединительных элементов ("калачей" и штуцеров), он не может быть выполнен в виде прямого трубопровода при движении в одном направлении нагреваемой среды (например, внутри труб), а в другом направлении теплоносителя (например, в межтрубной части), тогда как по технологическим условиям такое движение, представляющее собой транспортировку жидкостей в противоположных направлениях с одновременным их теплообменом, часто бывает необходимо. Это снижает технологические возможности аппарата-прототипа.

Задача изобретения повышение технологических возможностей теплообменника при одновременной простоте его конструкции.

Техническим результатом изобретения является возможность совмещения процесса теплообмена и транспортировки жидкостей путем обеспечения прямоточного движения теплоносителя и нагреваемой среды внутри аппарата в противоположных направлениях.

Технический результат достигается тем, что в теплообменнике, представляющем собой несколько последовательно соединенных между собой греющих камер типа "труба в трубе" и две растворные камеры также типа "труба в трубе" с патрубками подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя, кольцевые вставки, расположенные по торцам труб греющих и растворных камер, выполняются в виде трубных решеток, с возможностью их стыковки между собой; при этом данные решетки снабжены дополнительными соосными отверстиями вокруг отверстия для теплообменной (внутренней) трубы, которые служат для соединения межтрубных пространств соседних камер (соседними камерами могут быть либо две греющие, либо греющая и растворная камеры). Кроме того, дополнительные отверстия расположены в той части поверхностей трубных решеток, по которым они контактируют (стыкуются) между собой.

На фиг. 1 показан предлагаемый теплообменник; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант соединения теплообменников.

Предлагаемый теплообменник состоит, как минимум, из двух корпусов греющих камер (наружных труб) 1 и 2, состыкованных соосно при помощи трубных решеток 3 и 4 и двух растворных камер 5 и 6, состыкованных с греющими камерами 1 и 2 при помощи трубных решеток 7, 8 и 9, 10 соответственно. Все указанные трубные решетки 3, 4, 7 10 имеют отверстия: одно центральное для теплообменной (внутренней) трубы 11, которая по длине может состоять из нескольких, например, из четырех (на фиг. 1) отдельных труб, завальцованных в трубных решетках, а также несколько (на фиг. 2 их восемь) отверстий 12, расположенных вокруг центрального отверстия, соединяющих между собой межтрубные пространства греющих и растворных камер, для чего отверстия 12 выполнены в трубных решетках соосно. Растворные камеры 5 и 6 имеют патрубки 13 и 14 для подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя. Труба 11, проходящая через корпуса греющих камер 1 и 2 и растворные камеры 5 и 6, оканчивается снаружи патрубками 15 и 16.

Теплообменник работает следующим образом.

Теплоноситель, например, оборотный раствор глиноземного производства, который необходимо охладить, подается внутрь аппарата через патрубок 13 в растворную камеру 5; через соосные отверстия 12 в трубных решетках 7 и 8 раствор поступает в межтрубное пространство корпуса греющей камеры 1, при этом раствор не может просочиться в трубную часть камеры и наружу, так как отверстия 12 сделаны в той части поверхностей трубных решеток 7 и 8, по которой они контактируют через прокладку (в последней также сделаны отверстия, на чертеже она не указана), зажатую между ними. Далее из корпуса греющей камеры 1 раствор таким же образом через отверстия 12 в трубных решетках 3 и 4, поступает в корпус греющей камеры 2, затем в растворную камеру 6 и, наконец, покидает аппарат через патрубок 14.

Противотоком теплоносителю оборотному раствору двигается нагреваемая среда, например, подшламовая вода глиноземного производства, которая подается в аппарат через патрубок 16, являющийся продолжением внутренней трубы 11, по которой затем проходит через весь аппарат, нагреваясь при этом теплом оборотного раствора, который, в свою очередь, охлаждается. Нагретая подшламовая вода выходит из аппарата через патрубок 15.

Предлагаемая конструкция теплообменника позволяет производить теплообменный процесс двумя жидкостями при одновременной их транспортировке к месту назначения, когда по технологическим нуждам производства они двигаются в противоположных направлениях; при этом теплообменник может быть собран в комплекс (на фиг. 2 показано соединение теплообменников аналогично тому, как соединены теплообменные элементы аппарата-прототипа [2]), т.е. при необходимости их можно соединять не только в одну линию, но и в несколько параллельных рядов, противоточное движение жидкостей при этом сохраняется. Кроме того, внутри теплообменника можно установить не одну центральную теплообменную трубу, а несколько, как в кожухотрубных теплообменных аппаратах, и в этом еще одно преимущество данной конструкции.

Таким образом, предлагаемый теплообменник имеет большие технологические возможности, чем аппарат-прототип, при сохранении простоты его конструкции.

Литература:
1. Еремин Н.И. и др. Процессы и аппараты глиноземного производства. М. Металлургия, 1980, с. 144, рис. 43.

2. Там же, с. 143, рис. 42.

Использование: теплотехника, в частности глиноземное производство для нагревания и охлаждения пульп и растворов. Сущность изобретения: теплообменник состоит из нескольких греющих и двух растворных камер 5 и 6 типа "труба в трубе", состыкованных между собой соосно с помощью кольцевых вставок, выполненных в виде трубных решеток. В трубных решетках вокруг отверстия для внутренней теплообменной трубы имеются дополнительные соосные отверстия 12 для перетока жидкости в межтрубных пространствах соседних камер, при этом указанные отверстия 12 располагаются только в контактной части поверхностей трубных решеток, что предотвращает просачивание жидкости из межтрубного пространства в трубную часть камер. 3 ил.

Теплообменник, содержащий последовательно соединенные между собой греющие и две растворные камеры типа "труба в трубе", с кольцевыми вставками по торцам труб и патрубками подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя в растворных камерах, отличающийся тем, что кольцевые вставки камер выполнены в виде трубных решеток, контактирующих на части поверхности и имеющих дополнительные соосные отверстия, сообщающие межтрубное пространство камер, при этом указанные отверстия расположены в той части поверхностей трубных решеток, по которым они контактируют.