ПУЧОК ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИКА Российский патент 2003 года по МПК F28D9/00 F28F3/02 

Изобретение относится к устройствам для проведения теплообменных процессов между двумя средами через стенку и может быть использовано в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей отрасли промышленности.

Известен пакет теплообменника, содержащий пластины, собранные в пакет и зафиксированные по торцам распределительными плитами (Н.В. Барановский и др. Пластинчатые специальные теплообменники. М.: Машиностроение, с. 34, 1973).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту изобретения является пакет теплообменника "ПЛАСТАН", собранный из плоскопараллельных пластин с пуклевками в виде части сферы или цилиндра, или волны, сваренных попарно в короба через Л-образные уплотнительные элементы. Короба зафиксированы по торцам в распределительных плитах с зазором друг с другом и имеют каналы для входа и выхода горячего и холодного продуктов (патент России 2137998, выданный по заявке 98109041/06 от 13.05.98, МПК 6 F 28 D 9/00).

Недостатками известной конструкции пакета теплообменника "ПЛАСТАН", являются
1) сложность изготовления коробов, поскольку для изготовления Л-образных уплотнительных элементов необходимо использовать дополнительные тонкие металлические пластины, а это приводит к технологическим сложностям при сварке и сборке;
2) конструкция пакета теплообменника при большой длине обладает высокой гибкостью в поперечном направлении, поэтому при монтаже пакета в корпус теплообменника происходит деформация коробов, что приводит к изменению геометрии каналов, по которым проходят продукты, участвующие в теплообмене, а в ряде случаев и к нарушению их целостности;
3) несмотря на наличие пуклевок в виде части сферы, повышающих прочностные характеристики пакета теплообменника, конструкция его является недостаточно прочной для работы в условиях воздействия на нее больших перепадов давления со стороны холодного и горячего продуктов.

Задачей изобретения является упрощение изготовления пакета теплообменника "ПЛАСТАН", улучшение его эксплуатационных характеристик в части обеспечения удобства сборки, транспортировки, монтажа и технического обслуживания в процессе эксплуатации, а также повышение прочности пакета теплообменника и надежности работы его в условиях воздействия повышенных перепадов давления продуктов, участвующих в теплообмене.

Поставленная задача решается тем, что пакет теплообменника "ПЛАСТАН", собранный из плоскопараллельных пластин с пуклевками в виде части сферы или цилиндра, или волны, которые попарно сварены в короба, зафиксированные по торцам в распределительных плитах с зазором друг с другом и имеющие каналы для входа и выхода горячего и холодного продуктов и уплотнительными элементами, снабжен двумя дополнительными плоскопараллельными плитами, установленными между распределительными плитами, и съемной монтажно-транспортной опорой, при этом одна из дополнительных плит монтирована под пакетом теплообменника и снабжена полозьями или колесами, а другая размещена на пакете теплообменника, причем на обеих дополнительных плитах выполнены поперечные перегородки для перекрытия свободной площади поперечного сечения корпуса теплообменника, а на перегородках, выполненных перед каналом для выхода холодного продукта закреплен уплотнительный пояс, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру корпуса теплообменника.

Кроме того, уплотнительные элементы коробов образованы зигзагообразной отбортовкой пластин, направленных навстречу друг другу.

Кроме того, пуклевки взаимоприлегающих пластин как сваренных в короба, так и соседних коробов выполнены в шахматном порядке, при этом пуклевки одной пластины сдвинуты относительно пуклевок другой пластины так, что каждая пуклевка второй пластины лежит на пересечении диагоналей квадрата, образованного ближайшими вершинами пуклевок первой пластины, а зазоры между коробами и между пластинами, сваренными в короба, выполнены равными по размеру.

Кроме того, длина дополнительных плит выполнена на 1-5% меньше расстояния между распределительными плитами.

Кроме того, монтажно-транспортная опора выполнена в виде рамы с бандажами, талрепами, стяжными муфтами, стопорами для крепления пакета теплообменника с дополнительными плитами, проушинами для строповки и снабжена фланцем для стыковки с корпусом теплообменника.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид заявляемого устройства; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.5 - общий вид пакета теплообменника в корпусе теплообменника; на фиг.6 - сечение Г-Г на фиг.5; на фиг.7 - выносной элемент Д на фиг.4; на фиг.8 - выносной элемент Е на фиг.7; на фиг.9 - вид Ж на фиг.8.

Пучок пластинчатый теплообменника состоит из пакета теплообменника 1 и монтажно-транспортной опоры 2.

Пакет теплообменника 1 собирается непосредственно на монтажно-транспортной опоре 2. Собран он из попарно сваренных в короба 3 плоскопараллельных пластин 4 с пуклевками 5 или 6 в виде части сферы. Для повышения конструктивной прочности пуклевки 5 одной пластины сдвинуты относительно пуклевок 6 другой пластины так, что каждая пуклевка 6 второй пластины лежит на пересечении диагоналей квадрата, образованного ближайшими вершинами пуклевок 5 первой пластины. Короба 3 зафиксированы по торцам в распределительных плитах 7 и 8. Зазоры δ между коробами 3 и между пластинами 4, сваренными в короба, выполнены равными по размеру. Пакет 1 имеет каналы 9 для входа и 10 для выхода горячего продукта, образованные пластинами 4, сваренными в короба, каналы для входа 11 и для выхода 12 холодного продукта и уплотнительные элементы 13. Уплотнительные элементы 13 коробов 3 образованы зигзагообразной отбортовкой 14 пластин 4, направленных навстречу друг другу. Каналы для входа 11 и для выхода 12 холодного продукта образованы зазорами δ между коробами 3 и выступами 15, 16.

Между распределительными плитами 7 и 8 установлены две дополнительные плоскопараллельные плиты 17 и 18. Для исключения внутренних напряжений при неравномерном нагреве деталей пакета 1 теплообменника длина плит 17 и 18 выполнена на 1-5% меньше расстояния между распределительными плитами 7 и 8. На плитах 17 и 18 выполнены поперечные перегородки 19, 20, 21 для перекрытия свободной площади поперечного сечения корпуса 22 теплообменника, причем на перегородках 21, выполненных перед каналом 12 для выхода холодного продукта, закреплен уплотнительный пояс 23, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру корпуса 22 теплообменника. Плита 18 снабжена полозьями (или колесами) 24.

Монтажно-транспортная опора 2 выполнена в виде рамы 25 с проушинами 26 для строповки, бандажами 27 с талрепами 28 и стяжными муфтами 29, стопорами 30 и снабжена стыковочным фланцем 31. Монтажно-транспортная опора 2 предназначена для сборки пакета 1 теплообменника на заводе-изготовителе, транспортировки его к месту сборки с корпусом 22 теплообменника на нефтеперерабатывающем (или другом) заводе, выполнения монтажных работ путем предварительной стыковки с корпусом 22 (при снятых распределительных камерах 32, 33 с компенсатором 34 и днищем 35) и выполнения работ по демонтажу пакета 1 теплообменника из корпуса 22 для проведения профилактических и ремонтных работ в процессе эксплуатации. После установки пакета 1 в корпусе 22 монтажно-транспортная опора 2 отстыковывается от корпуса 22, к которому подсоединяются распределительные камеры 32 и 33 с компенсатором 34 и днище 35. К патрубкам 36, 37, 38 и 39 корпуса 22 теплообменника подсоединяются магистрали подвода и отвода холодного и горячего продуктов.

Работает пучок пластинчатый теплообменника следующим образом.

В патрубки 36 и 38 под давлением противотоком подаются соответственно холодный и горячий продукты. Перепад давления при этом составляет величину более 10 атмосфер. Горячий продукт проходит по каналам коробов 3, а холодный - по зазорам между коробами 3. Горячий продукт охлаждается и, пройдя распределительную камеру 33, где происходит выравнивание температуры, выходит далее через патрубок 39 из теплообменного аппарата. Холодный продукт выходит из теплообменного аппарата через патрубок 37 в нагретом состоянии. При необходимости проведения профилактических или ремонтных работ производится разборка теплообменника с использованием монтажно-транспортной опоры 2, которую после снятия распределительной камеры 32 подсоединяют к распределительной плите 8.

Наличие дополнительных плит 17, 18 с перегородками 19, 20, 21 на пути движения холодного продукта и уплотнительного пояса 23 позволяет распределить поток холодного продукта более равномерно, повысить эффективность охлаждения горячего продукта и жесткость в поперечном направлении. Выполнение пуклевок 5 и 6 в шахматном порядке существенно повышает прочность пакета 1 теплообменника при повышенном перепаде давления. Выполнение зазоров δ между коробами 3 и между пластинами 4, сваренными в короба, равными по размеру, упрощает технологию изготовления и одновременно повышает управляемость процессом теплообмена. В целом, конструкция пакета 1 теплообменника разгружена от внутренних напряжений, возникающих при сварке деталей и при тепловом нагреве в процессе работы и сохраняет относительную гибкость. Наличие же съемной монтажно-транспортной опоры 2 исключает повреждение конструкции пакета 1 теплообменника в процессе выполнения технологических работ по транспортировке, монтажу, профилактике и ремонту при эксплуатации.

На предприятии изготовлен и испытан с положительными результатами опытный образец предложенного пучка пластинчатого теплообменника длиной 6500 мм и диаметром 1200 мм, рассчитанного на перепад давления 14 атмосфер.

Рекомендовано начать серийный выпуск продукции.

Изобретение предназначено для применения в устройствах для проведения теплообменных процессов между двумя средами через стенку, а именно в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение содержит пучок пластинчатый теплообменника, содержащий пакет теплообменника "ПЛАСТАН", собранный из плоскопараллельных пластин с пуклевками в виде части сферы или цилиндра, или волны, сваренных попарно в короба, которые зафиксированы по торцам в распределительных плитах с зазором друг с другом, с каналами для входа и выхода горячего и холодного продукта и уплотнительными элементами, причем пакет теплообменника снабжен установленными между распределительными плитами двумя дополнительными плоскопараллельными плитами и съемной монтажно-транспортной опорой, при этом одна из дополнительных плит монтирована под пакетом теплообменника и снабжена полозьями или колесами, а другая размещена на пакете теплообменника, причем на обеих дополнительных плитах выполнены поперечные перегородки для перекрытия свободной площади поперечного сечения корпуса теплообменника, а на перегородках, выполненных перед каналом для выхода холодного продукта, закреплен уплотнительный пояс, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру корпуса теплообменника. Изобретение позволяет упростить изготовление пакета теплообменника "ПЛАСТАН", повысить его прочность и надежность работы. 4 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Пучок пластинчатый теплообменника, содержащий пакет теплообменника "ПЛАСТАН", собранный из плоскопараллельных пластин с пуклевками в виде части сферы, или цилиндра, или волны, сваренных попарно в короба, которые зафиксированы по торцам в распределительных плитах с зазором друг с другом, с каналами для входа и выхода горячего и холодного продукта и уплотнительными элементами, отличающийся тем, что пакет теплообменника снабжен установленными между распределительными плитами двумя дополнительными плоскопараллельными плитами и съемной монтажно-транспортной опорой, при этом одна из дополнительных плит монтирована под пакетом теплообменника и снабжена полозьями или колесами, а другая размещена на пакете теплообменника, причем на обеих дополнительных плитах выполнены поперечные перегородки для перекрытия свободной площади поперечного сечения корпуса теплообменника, а на перегородках, выполненных перед каналом для выхода холодного продукта, закреплен уплотнительный пояс, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру корпуса теплообменника. 2. Пучок пластинчатый теплообменника по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительные элементы коробов образованы зигзагообразной отбортовкой пластин, направленных навстречу друг другу. 3. Пучок пластинчатый теплообменника по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что пуклевки взаимоприлегающих пластин как сваренных в короба, так и соседних коробов выполнены в шахматном порядке, при этом пуклевки одной пластины сдвинуты относительно пуклевок другой пластины так, что каждая пуклевка второй пластины лежит на пересечении диагоналей квадрата, образованного ближайшими вершинами пуклевок первой пластины, а зазоры между коробами и между пластинами, сваренными в короба, выполнены равными по размеру. 4. Пучок пластинчатый теплообменника по п. 1, отличающийся тем, что длина дополнительных плит выполнена на 1-5% меньше расстояния между распределительными плитами. 5. Пучок пластинчатый теплообменника по п. 1, отличающийся тем, что монтажно-транспортная опора выполнена в виде рамы с бандажами, талрепами, стяжными муфтами, стопорами для крепления пакета теплообменника с дополнительными плитами, проушинами для строповки и снабжена фланцем для стыковки с корпусом теплообменника.