ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1999 года по МПК F28D7/00 

Изобретение относится к теплообменникам, предназначенным для использования, преимущественно, в газовых водонагревателях, но может использоваться и в других устройствах для нагревания или охлаждения газа или жидкости.

Известен многотрубчатый разборный теплообменник, выполненный из нескольких пучков прямых труб, а каждая труба пучка соединена последовательно с соответствующей трубой соседнего пучка с помощью трубчатого колена /см. описание изобретения к авт.св. СССР N 85159, МКИ: класс 17F, 502.

При такой конструкции теплообменника, в случае большого числа трубок в пучке, пайка или сварка трубчатых колен с фланцем становится затруднительной: наличие в теплообменнике равномерных каналов способствует отложению накипи. Из-за нескольких трубок на входе и выходе теплообменника затруднен подвод и отвод теплоносителя.

Наиболее близким по совокупности признаков /прототип/ является теплообменник, включающий пучки из по меньшей мере двух труб и трубчатые колена, причем на концах каждого пучка труб выполнены коллекторы, а коллекторы последовательно соединены с помощью трубчатого колена /см. описание полезной модели к свидетельству Р.Ф. N 2861, М.кл⁵ F 28 F 1/00/.

Такая конструкция теплообменника не обеспечивает достижения показателей, установленных в последнее время для газовых водонагревателей, например по температуре нагревания воды, по скорости нагревания воды до определенной температуры, при ограниченном объеме теплообменника это вызывает необходимость установки внутри кожуха водонагревателя дополнительных трубопроводов. Из-за большого количества деталей теплообменника и большой длины паяемых швов теплообменник трудоемок и имеет высокую себестоимость. Невозможность повышения давления в системе при нагревании воды вызывает увеличение времени нагрева необходимого объема воды и способствует отложению накипи в трубах.

Предлагаемое изобретение направлено на улучшение тепловых характеристик теплообменника при уменьшении его габаритных размеров и позволяет уменьшить количество входящих в теплообменник деталей, снизить длину паяемых швов. Улучшение тепловых характеристик теплообменника позволяет повысить давление в системе водонагрева и сократить время нагревания необходимого объема воды. Улучшаются промывочные свойства системы водонагрева. Изобретение позволяет упростить конструкцию всего газового водонагревателя /убрать дополнительные трубопроводы, смонтированные на кожухе камеры сгорания, заменить материал кожуха-медь на сталь/.

Это достигается тем, что в известном теплообменнике включающем пучки из по меньшей мере двух труб, на концах которых выполнены коллекторы, новым является то, что теплообменник выполнен в виде модулей, включающих пару пучков труб, имеющих один общий коллектор, а каждый модуль соединен последовательно с соседним U-образной трубой, причем прямолинейные участки U-образной трубы расположены параллельно трубам пучка. Предпочтительным является, когда U-образная труба проходит через общие коллекторы соседних модулей. Предпочтительным является также, когда ко входу и/или выходу крайних модулей подсоединена дополнительная труба, размещенная параллельно трубам модуля.

Предпочтительным является также, когда дополнительная труба проходит через общий коллектор модуля.

Выполнение теплообменника в виде модулей, включающих пару пучков труб, имеющих один общий коллектор, где каждый модуль соединен последовательно с соседним U-образной трубой, где прямолинейные участки U-образной трубы расположены параллельно трубам пучка, позволяет повысить тепловые характеристики теплообменника по крайней мере не увеличивая его габариты. Повышение происходит за счет увеличения "ходов" теплообменника. Уменьшается количество деталей теплообменника за счет замены коллекторов на концах соседних пучков труб, соединенных трубчатым коленом на общий для двух пучков коллектор. Соответственно уменьшается и длина паяемых швов. Прохождение U-образной трубы через общие коллекторы соседних модулей обеспечивает уменьшение габаритных размеров теплообменника.

Подсоединение ко входу и/или выходу крайних модулей дополнительной трубы, размещенной параллельно трубам модуля, увеличивает число "ходов" теплообменника и, следовательно, улучшает тепловые характеристики теплообменника. Прохождение дополнительной трубы через общий коллектор модуля позволяет уменьшить габаритные размеры теплообменника, по сравнению с теплообменником, дополнительная труба которого проходит вне коллектора.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображен общий вид теплообменника.

Теплообменник состоит из двух модулей 1 и 2. Каждый модуль выполнен из двух пучков труб 3 и 4. Каждый пучок содержит по две прямолинейные, параллельные трубы 5. Пучок 3 и пучок 4 модуля 1 и модуля 2 имеют с одной стороны общий коллектор 6, который состоит из дна 7 коллектора 6 и крышки 8 коллектора 6. С другой стороны, пучок 3 имеет на своем конце коллектор 9, который состоит из дна 10 коллектора 9 и крышки 11 коллектора 9, а пучок 4 имеет на своем конце коллектор 12, который состоит из дна 13 коллектора 12 и крышки 14 коллектора 12. Концы труб 5 проходят через отверстие дна 7, дна 10 и дна 13 коллекторов 6, 9, 12 внутрь коллекторов и закреплены в дне коллекторов пайкой. Крышки 8, 11, 14 соединены с дном 7, 10, 13 пайкой.

Модуль 2 выполнен аналогично модулю 1. Оба модуля 1 и 2 имеют дополнительную трубу 15, один конец которой, аналогично трубам 5, проходит через отверстие в дне 10 коллектора 9 внутрь коллектора 9 и закреплен в дне 10 пайкой. Другой конец трубы 15 проходит через отверстия в дне 7 и крышке 8 коллектора 6 и выходит наружу. Труба 15 соединена с дном 7 и крышкой 8 пайкой. Труба 15 установлена параллельно трубам 5. Модуль 1 и модуль 2 соединены последовательно с помощью U-образной трубы 16. Прямолинейные участки 17 и 18 трубы 16 параллельны трубам 5 и проходят через отверстия в крышке 8 и дне 7 общих коллекторов 6 модуля 1 и модуля 2. Концы трубы пропущены через отверстия в дне 13 и находятся внутри коллектора 12 модуля 1 и модуля 2. Изогнутая часть 19 трубы 16 находится вне коллекторов 6. U-образная труба 16 соединена с коллекторами пайкой.

Теплообменник работает следующим образом. Вода, предназначенная для нагревания, подается на вход теплообменника в трубу 15. Вода, пройдя по трубе 15, попадает в коллектор 9 модуля 1. Далее вода проходит по двум трубам 5 пучка 3 и попадает в общий коллектор 6 модуля 1, оттуда вода проходит по двум трубам 5 пучка 4 и попадает в коллектор 12 модуля 1. Из коллектора 12 модуля 1 вода проходит по U-образной трубе 16 и попадает в коллектор 12 модуля 2. Далее из коллектора 12 модуля 2 по трубам 5 пучка 4 в общий коллектор 6 модуля 2, а оттуда по трубам 5 пучка 3 в коллектор 9 модуля 2. Из коллектора 9 модуля 2 по трубе 15 на выход теплообменника.

Благодаря соединению модулей теплообменника последовательно U-образной трубой при использовании теплообменника в газовых водонагревателях, увеличивается число "ходов" проходящей воды и она нагревается быстрее и до более высокой температуры, чем в теплообменнике, выбранном за прототип. Установка дополнительных труб также увеличивает число "ходов" воды и соответственно скорость и температуру нагревания. Изготовление модулей из пучков труб с одним общим коллектором и соединение этих модулей U-образной трубой позволяет уменьшить число деталей теплообменника и длину паяемых швов. Прохождение U-образной и дополнительной трубы через общий коллектор позволяет уменьшить габаритные размеры теплообменника. Быстрое нагревание воды позволяет повысить давление на входе в теплообменник, сокращает время нагревания необходимого объема воды, уменьшает отложение накипи в трубах.

Теплообменник может быть выполнен и с другим количеством труб. Размещение труб в пространстве зависит от конструкции и назначения теплообменника. Дополнительная труба может стоять на входе или выходе. Число модулей в теплообменнике в зависимости от его назначения может быть разным.

Устройство предназначено для применения в теплообменниках, преимущественно в газовых водонагревателях, а также в устройствах для нагревания или охлаждения газа или жидкости. Теплообменник содержит модули, включающие пару пучков труб, в которых пучки состоят из по меньшей мере двух труб, на концах которых выполнены коллекторы, при этом один из них общий, причем каждый модуль соединен последовательно с соседним U-образной трубой, а прямолинейные участки U-образной трубы расположены параллельно трубам пучка. Кроме того, U-образная труба проходит через общие коллекторы соседних модулей, а ко входу и/или выходу крайних модулей подсоединена дополнительная труба, размещенная параллельно трубам модуля, она проходит через общий коллектор модуля. Изобретение позволит повысить тепловые характеристики теплообменника, по крайней мере не увеличивая его габариты. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Теплообменник, выполненный в виде модулей, включающих пару пучков труб, в котором пучки состоят из по меньшей мере двух труб, на концах которых выполнены коллекторы, при этом один из них - общий, отличающийся тем, что каждый модуль соединен последовательно с соседним U-образной трубой, причем прямолинейные участки U-образной трубы расположены параллельно трубам пучка. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что U-образная труба проходит через общие коллекторы соседних модулей. 3. Теплообменник по п.1 или 2, отличающийся тем, что к входу и/или выходу крайних модулей подсоединена дополнительная труба, размещенная параллельно трубам модуля. 4. Теплообменник по п.3, отличающийся тем, что дополнительная труба проходит через общий коллектор модуля.