ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2000 года по МПК F28D1/04 F28F1/24 

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к теплообменникам из оребренных труб, и предназначено для повышения тепловой эффективности, компактности и технологичности теплообменников при сборке и разборке.

Известен теплообменник, содержащий ряды труб с поперечными и продольными ребрами, причем края поперечных ребер выполнены с волнообразным обрезом, выступы которого в ребрах одного ряда труб размещены во впадинах ребер смежного ряда (SU 1232921, 23.05.86, F 28 F 1/12).

Недостатками такого теплообменника являются сложности при технологической сборке теплообменника, а также разборке в случае ремонта.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является теплообменник, содержащий входные и выходные штуцеры, боковые стенки, трубные доски с расположенными между ними прямыми трубами, перепускные камеры с вертикальными и горизонтальными перегородками, предназначенными для обеспечения требуемого направления движения теплоносителя по трубам (SU 1478029 A1, 07.05.89, F 28 F 9/22).

Недостатком этого технического решения является низкая тепловая эффективность.

Задачей настоящего изобретения является повышение тепловой эффективности, компактности и упрощение технологии сборки и разборки теплообменной поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем боковые стенки и перепускные лабиринтные камеры с входными и выходными штуцерами и с вертикальными и горизонтальными перегородками в лабиринтных камерах, предназначенными для обеспечения требуемого направления движения теплоносителя по трубам, трубные доски с расположенными между ними прямыми трубами, причем трубы расположены в шахматном порядке и выполнены чередующимися с продольным и поперечным оребрением, причем трубы с поперечным оребрением имеют подогнутые боковые кромки, а трубы с продольным оребрением содержат дроссельные шайбы. Теплообменник разделен на отдельные модули в виде ячеек, имеющих геометрическую форму прямой призмы, с собственными трубными досками и перепускными лабиринтными камерами, вертикальные перегородки в перепускных лабиринтных камерах выполнены изогнутыми на всю ширину или только со стороны одной из продольных кромок, каждая отдельная пара перепускных лабиринтных камер является взаимозаменяемой на другую пару за счет взаимного расположения вертикальных и горизонтальных перегородок, боковые стенки теплообменника собраны из отдельных боковых стенок теплообменных модулей, изготовленных в виде пустотелых коробов, заполненных теплоизоляционным материалом.

Кроме того, согласно изобретению, перепускные лабиринтные камеры по входному и выходному штуцерам имеют соединительные патрубки с штуцерами перепускных лабиринтных камер соседних модулей, а продольное оребрение выполнено мембранным или плавниковым.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлено: 1 - теплообменные трубы с поперечным оребрением, 2 - поперечное оребрение, 3 - подогнутые боковые кромки поперечного оребрения, 4 - трубы с продольным оребрением, 5 - продольное оребрение (плавниковое или мембранное).

На фиг. 2 представлено: 6 - дроссельные шайбы, 7 - трубные доски.

На фиг. 3 представлено: 8 - единичный теплообменный модуль, h - высота теплообменного модуля.

На фиг. 4a представлено: 9 - вертикальная перегородка, изогнутая на всю ширину.

На фиг 4б представлено: 10 - вертикальная перегородка, изогнутая со стороны одной из продольных кромок.

На фиг. 5 представлено: 11 - передняя перепускная лабиринтная камера, 12 - задняя перепускная лабиринтная камера, 13 - входной коллектор, 14 - выходной коллектор, 15 - горизонтальная перегородка в перепускной лабиринтной камере.

На фиг. 6 представлено: 16 - пустотелый короб боковой стенки, 17 - теплоизоляционный материал.

На фиг. 7 представлено: 18 - соединительные патрубки с коллекторами соседних модулей.

Теплообменник содержит прямые теплообменные трубы 1, имеющие поперечное оребрение 2, с подогнутыми боковыми кромками 3 и теплообменные трубы 4, имеющие продольное (плавниковое или мембранное) оребрение 5, расположенные в шахматном порядке (фиг. 1). Трубы с продольным оребрением содержат на входе дроссельные шайбы 6. Трубы расположены между трубными досками 7 (фиг. 2). Теплообменник разделен на отдельные модули 8 в виде ячеек, имеющих геометрическую форму прямой призмы, с собственными трубными досками и перепускными лабиринтными камерами (фиг. 3). Изогнутые на всю ширину продольные перегородки 9 или же продольные перегородки 10, изогнутые со стороны одной из продольных кромок (фиг. 4), установлены в перепускных лабиринтных камерах 11 и 12 (фиг. 5). В них же расположены входной 13 и выходной 14 коллекторы и установлены горизонтальные перегородки 15 (фиг. 15). Теплообменник имеет отдельные боковые стенки теплообменных модулей (фиг. 6), состоящих из пустотелых коробок 16, заполненных теплоизоляционным материалом 17. Высота модуля "h" (фиг. 3) соответствует ширине боковой стенки модуля "С" (фиг. 6). Боковые стенки теплообменника собирают из отдельных боковых стенок модулей. Перепускные лабиринтные камеры по входному 13 и выходному 14 коллекторам могут иметь соединительные патрубки 18 (фиг. 7).

В процессе работы теплообменника во внутритрубную полость теплообменника (фиг. 1), состоящую из труб 1, содержащих поперечное оребрение 2, имеющее подогнутые кромки 3, и из труб 4, содержащих продольное (плавниковое или мембранное) оребрение 5 (фиг. 1), подают жидкий теплоноситель. В связи с тем, что в теплообменнике произведено комбинирование расположение труб с поперечным оребрением, имеющим подогнутые боковые кромки, и труб с продольным (плавниковым или мембранным) оребрением, повышается компактность теплообменника.

Трубы 4 с продольным оребрением 5 содержат дроссельные шайбы 6 (фиг. 2) для перераспределения потоков внутритрубного теплоносителя, чтобы предупредить тепловую неравномерность в трубах с поперечным и продольным оребрением, так как тепловосприятие труб с поперечным оребрением выше по сравнению с трубами, имеющими продольное оребрение. Этим добиваются повышение тепловой эффективности теплообменника. Трубы зафиксированы в трубной доске 7.

Теплообменник разделен на отдельные модули 8 (фиг. 3) в виде ячеек, имеющих геометрическую форму прямой призмы, каждый модуль имеет собственные трубные доски с перепускными лабиринтными камерами, что повышает технологичность при сборке и разборке теплообменника.

Продольные перегородки 9 и 10 (фиг. 4) в перепускных лабиринтных камерах выполнены изогнутыми на всю ширину - перегородка 9 (фиг. 4а) или только со стороны одной из продольных кромок - перегородка 10 (фиг. 4б). Изогнутые перегородки необходимы для того, чтобы осуществлять перепуск внутритрубного теплоносителя между вертикальными рядами труб при тесной компоновке трубного пучка, т.к. вертикальные касательные к боковым краям труб при тесном расположении могут пересекаться друг с другом и прямые вертикальные перегородки в данном случае использоваться не могут, что является результатом повышения компактности теплообменника и, как следствие, повышения его эффективности.

Перепускные лабиринтные камеры 11 и 12 (фиг. 5) являются сменяемыми для обеспечения конкретной схемы движения внутритрубного теплоносителя через теплообменник, за счет взаимного расположения вертикальных 9(10) и горизонтальных 15 перегородок, что обеспечивает повышение тепловой эффективности теплообменника, т.к. конкретную схему движения внутритрубного теплоносителя можно заменить на другую схему путем замены перепускных лабиринтных камер.

Боковые стенки теплообменника являются тепловой изоляцией и собраны из отдельных боковых стенок 16 теплообменных модулей (фиг. 6), имеющих ширину "с", равную высоте модуля "h" (фиг. 3), что обеспечивает повышение технологичности при сборке и разборке теплообменника. Боковые стенки изготовлены в виде пустотелых коробов, заполненных теплоизоляционным материалом 17, что обеспечивает повышение технологичности при сборке и разборке теплообменника.

Коллекторы 13 и 14 (фиг. 7) перепускных лабиринтных камер могут иметь соединительные патрубки 18 для обеспечения конкретной схемы движения внутритрубного теплоносителя, что повышает тепловую эффективность теплообменника.

Изобретение предназначено для применения в теплотехнике, в частности в теплообменниках из оребренных труб. Теплообменник содержит расположенные в шахматном порядке прямые чередующиеся трубы с поперечным, имеющим подогнутые боковые кромки и продольным плавниковым или мембранным оребрением, причем трубы с продольным оребрением содержат дроссельные шайбы, перепускные лабиринтные камеры с горизонтальными и вертикальными перегородками, изогнутыми на всю ширину или только со стороны одной из продольных кромок, предназначенными для обеспечения требуемого направления движения теплоносителя по трубам, теплообменник разделен на теплообменные модули в виде ячеек, имеющих геометрическую форму прямой призмы, с собственными трубными досками и перепускными лабиринтными камерами, входные и выходные коллекторы в перепускных лабиринтных камерах имеют соединительные патрубки с коллекторами перепускных лабиринтных камер соседних модулей. Изобретение позволяет повысить тепловую эффективность теплообменника и компактность теплообменника, что важно при его сборке и разборке. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Теплообменник, содержащий боковые стенки и перепускные лабиринтные камеры с входными и выходными штуцерами и с вертикальными и горизонтальными перегородками в лабиринтных камерах, предназначенными для обеспечения требуемого направления движения теплоносителя по трубам, трубные доски с расположенными между ними прямыми трубами, отличающийся тем, что трубы расположены в шахматном порядке и выполнены чередующимися с продольным и поперечным оребрением, причем трубы с поперечным оребрением имеют подогнутые боковые кромки, а трубы с продольным оребрением содержат дроссельные шайбы, теплообменник разделен на отдельные модули в виде ячеек, имеющих геометрическую форму прямой призмы, с собственными трубными досками и перепускными лабиринтными камерами, вертикальные перегородки в перепускных лабиринтных камерах выполнены изогнутыми на всю ширину или только со стороны одной из продольных кромок, каждая отдельная пара перепускных лабиринтных камер является взаимозаменяемой на другую пару за счет взаимного расположения вертикальных и горизонтальных перегородок, боковые стенки теплообменника собраны из отдельных боковых стенок теплообменных модулей, изготовленных в виде пустотелых коробов, заполненных теплоизоляционным материалом. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что перепускные лабиринтные камеры по входному и выходному штуцерам имеют соединительные патрубки с штуцерами перепускных лабиринтных камер соседних модулей. 3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что продольное оребрение выполнено мембранным или плавниковым.