ОРЕБРЕННАЯ ТРУБА ТЕПЛООБМЕННИКА Российский патент 1998 года по МПК F28F1/40 

Предлагаемое изобретение относится к трубчатым устройствам теплообменников и может быть использовано в химической, радиохимической и других отраслях промышленности.

Известна труба теплообменника [1], имеющая внутренние и наружные ребра. Она составлена из ряда секций, основание каждой из которых изогнуто по дуге окружности. Каждая секция содержит не менее двух радиальных выступов, один из которых загнут внутрь, а другой - наружу, образующих наружное оребрение трубы. Участки секций сварены между собой с образованием наружной поверхности трубы.

Большое количество сварных швов снижает надежность устройства, особенно при работе с агрессивными средами, поскольку среда непосредственно контактирует со швами. Кроме того, большое количество сварных швов, сложная геометрия и значительная толщина свариваемых секций ухудшают технологичность изготовления этих труб теплообменников.

Известна также оребренная труба для теплообменника [2], которая выбрана в качестве прототипа.

Труба состоит из секций, выполненных из ребер в виде продольных пластин, сваренных между собой. Основание каждой пластины изогнуто по дуге окружности. Каждая секция имеет продольное ребро- пластину переменного сечения, направленное по радиусу к центру трубы. Концы ребер не закреплены. Внутренний объем трубы разделен ребрами- пластинами на камеры, по которым движется среда. Теплообмен между наружной и внутренней средой осуществляется через стенку, образованную основаниями пластин, заключенными в корпус, и радиальными ребрами-пластинами.

Известная труба [2] также недостаточно надежна при работе с агрессивными средами из-за наличия большого количества незащищенных сварных швов, контактирующих с этой средой. Кроме того, возможны преждевременные коррозионные разрушения участков пластин меньшей толщины.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности оребренной трубы теплообменника при работе ее с агрессивными и не допускающими смешения средами с обеспечением хороших условий теплопередачи.

Поставленная задача решается тем, что известная оребренная труба теплообменника с ребрами в виде пластин, концы которых изогнуты по дуге окружности, соединены между собой и заключены в корпус теплообменника, снабжена по крайней мере одной разжимной вставкой, размещенной между двумя смежными пластинами, изогнутые концы которых соединены с зазором. Кроме того, оребренная труба снабжена ограничителем радиального перемещения вставки, которая содержит несколько сквозных пазов и контактирующих с пластинами опорных участков в виде выступов по обе стороны каждого паза.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез предложенной оребренной трубы теплообменника с внутренним оребрением; на фиг. 2 - то же, но с наружным оребрением; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1, разжимная вставка в стадии ее размещения между пластинами; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2, вставка в рабочем состоянии; на фиг. 5 изображен поперечный разрез оребренной трубы теплообменника с внутренним и внешним оребрением.

Оребренная труба теплообменника включает продольные пластины 1,2, концы 3,4 которых изогнуты по дуге окружности, соединены между собой точечной сваркой и заключены в корпус 5 трубчатого (кольцевого) теплообменника, снабженного теплообменными рубашками 6,7. При этом концы 3 пластин 1 изогнуты по дуге внешней, а концы 4 пластин 2 - по дуге внутренней окружностей корпуса 5 теплообменника. Между двумя смежными пластинами размещены разжимные вставки 8 и 9. В месте их размещения концы 3 и 4 пластин 1,2, изогнутые по внешней и внутренней дуге окружностей соответственно, соединяются между собой с зазором 10, шириной 3-5 мм. Разжимная вставка содержит сквозные пазы 11, по обе стороны которых выполнены выступы 12, служащие для контактирования с поверхностью пластин 1,2. Для ограничения радиального перемещения вставок 8,9 служат ограничители, которые могут быть выполнены, например, в виде скоб 13,14, прикрепленных к пластинам 15,16 (для вставки 9) соответственно. Кроме того, ограничителями могут служить, например, пластина 17 или укороченное ребро 18 на фиг. 5 (для вставки 8).

Сборка оребренной трубы теплообменника осуществляется следующим образом. Пластины 1 соединяются между собой точечной сваркой изогнутыми концами 3, а пластины 2 - изогнутыми концами 4. При этом в месте размещения разжимных вставок 8 и 9 концы 3 и 4 смежных пластин 1 и 2 соединяются с зазором 10, шириной 3-5 мм. Наружная поверхность собранных пластин подвергается чистовой обработке и вставляется в корпус 5 трубчатого (кольцевого) теплообменника по ходовой или скользящей посадке. Сквозная продольная разжимная вставка устанавливается между пластинами с натягом. В результате этого выступы 12 прогибаются в пазы 11 и разжимная вставка приобретает пружинящие свойства. При этом разжимные вставки расклинивают соседние пластины при внутреннем оребрении трубы и стягивают их при наружном оребрении и, таким образом, плотно прижимают обработанную поверхность оребренной трубы к поверхности корпуса 5 трубчатого (кольцевого) теплообменника, создавая тем самым надежный тепловой контакт по всей длине теплопередающей трубы. Необходимое усилие расклинивания или стягивания можно регулировать подбором соответствующих размеров пазов вставки.

Охлаждаемая или нагреваемая среда может подаваться как в полость корпуса, где она равномерно распределяется по каналам между ребрами и контактирует с пластинами, так и в рубашки 6,7.

Предложенная оребренная труба обеспечивает надежную работу теплообменника в агрессивных средах и в условиях ламинарного течения, наблюдаемого у вязких жидкостей, как в качестве холодильника, так и в качестве нагревателя.

За счет надежного контакта пластин со стенками корпуса, создаваемого разжимными вставками, достигается хороший теплообмен между теплоносителями. Использование разжимных вставок предложенной конструкции обеспечивает самокомпенсацию оребренной трубы теплообменника при значительных перепадах температур в границах упругих деформаций.

Оребренная труба теплообменника предназначена для использования в химической, радиохимической и других отраслях промышленности. Оребренная труба теплообменника содержит продольные пластины 2,1, концы 3,4 которых изогнуты по внешней и внутренней дуге окружности соответственно, соединены между собой и заключены в корпус 5 теплообменника, снабженного рубашками 6,7. Между двумя смежными пластинами размещены разжимные (стягивающие) вставки 8, в месте размещения которых изогнутые концы 3,4 соединяются с зазором 10 шириной 3 - 5 мм. Разжимная вставка 8 содержит сквозные пазы, по обе стороны которых выполнены выступы для контактирования с поверхностью пластин 1,2. Предложенная труба обеспечивает надежную работу теплообменника при работе с агрессивными и не допускающими смешения средами с обеспечением хороших условий теплопередачи. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Оребренная труба теплообменника с ребрами в виде продольных пластин, концы которых изогнуты по дуге окружности, соединены между собой и заключены в корпус теплообменника, отличающаяся тем, что она снабжена по крайней мере одной разжимной вставкой, размещенной между двумя смежными пластинами, изогнутые концы которых соединены с зазором. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что вставка содержит несколько сквозных пазов и контактирующих с пластинами опорных участков в виде выступов по обе стороны каждого паза. 3. Труба по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена ограничителем радиального перемещения вставки.