Спиральный теплообменник Российский патент 2004 года по МПК F28D7/04 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в теплоэнергетической промышленности.

Известен спиральный теплообменник, содержащий вертикальный корпус с наружными коллекторами ввода и вывода рабочих сред и размещенную внутри корпуса спиральную теплообменную поверхность (1).

Недостатком указанного технического решения являются значительные габариты теплообменника и усложненность его изготовления.

Ближайшим техническим решением является спиральный теплообменник, содержащий вертикальный корпус с наружными коллекторами ввода и вывода рабочих сред и размещенную внутри корпуса теплообменную поверхность в виде, по крайней мере, одной ориентированной поперек корпуса бифилярной спирали (2).

В указанном техническом решении коллекторы рабочих сред жестко закреплены на корпусе теплообменника и связаны со спиралью.

Недостатком указанного технического решения является отсутствие компенсации возникающих термических напряжений в местах соединений корпуса с коллекторами и в зонах проходки сквозь корпус самой спирали, что приводит к увеличению габаритов теплообменника и снижает надежность его работы в целом.

Целью изобретения является снижение габаритов теплообменника и повышение надежности его работы.

Указанная цель достигается тем, что в известном спиральном теплообменнике, содержащем вертикальный корпус с наружными коллекторами ввода и вывода рабочих сред и размещенную внутри корпуса теплообменную поверхность в виде, по крайней мере, одной ориентированной поперек корпуса бифилярной спирали, коллекторы ввода и вывода рабочих сред выполнены парами, в каждой из которых коллектор межтрубной среды размещен внутри коллектора трубной среды и обе пары коллекторов встроены в корпус диаметрально друг относительно друга, причем сам корпус в местах сочленения с каждой из упомянутых пар коллекторов выполнен с продольной щелью, а концы бифилярной спирали разведены друг относительно друга и выведены в соответствующие коллекторы с противоположных сторон корпуса через его продольные щели сквозь коллекторы межтрубной среды. Кроме того, теплообменная поверхность может быть выполнена в виде пучка распределенных по высоте корпуса бифилярных спиралей, причем концы смежных спиралей в каждой коллекторной камере развернуты в противоположные стороны.

На фиг.1 схематично изображен описанный теплообменник в поперечном сечении;

На фиг.2 - частичное продольное сечение;

На фиг.3 - схема возможных соединений теплообменников.

Описанный теплообменник содержит вертикальный корпус 1 с наружными коллекторами 2, 3 ввода и 4, 5 вывода рабочих сред и размещенную внутри корпуса 1 теплообменную поверхность в виде, по крайней мере, одной ориентированной поперек корпуса бифилярной спирали 6. Коллекторы ввода и вывода рабочих сред выполнены парами 7 и 8, в каждой из которых коллектор 2 и 4 межтрубной среды размещен внутри соответственно коллектора 3 и 5 трубной среды и обе пары 7 и 8 коллекторов встроены в корпус диаметрально друг относительно друга, причем сам корпус 1 в местах сочленения с каждой из упомянутых пар коллекторов 7 и 8 выполнен с продольными щелями 9 и 10, а концы 11 и 12 бифилярной спирали 6 разведены друг относительно друга и выведены в соответствующие коллекторы 3 и 5 с противоположных сторон корпуса 1 через его продольные щели 9 и 10 сквозь коллекторы межтрубной среды 2 и 4. Теплообменная поверхность может быть выполнена в виде пучка распределенных по высоте корпуса 1 бифилярных спиралей 6, причем концы 11 и 12 смежных спиралей 6 в каждой коллекторной камере 3 и 5 развернуты в противоположные стороны. Коллекторы 2, 3, 4 и 5 выполняются преимущественно цилиндрической формы.

Спиральный теплообменник может быть выбран в качестве теплообменного модуля 13, и набором указанных модулей, определенным образом подсоединенных друг к другу с помощью патрубков 14 и задвижек 15, может быть обеспечена практически любая теплопроизводительность контура.

При включении спирального теплообменника в работу одна из рабочих сред подается через коллектор ввода 3 в одиночную бифилярную спираль 6 или в пучок спиралей 6 и выводится из теплообменника через коллектор вывода 5. Другая рабочая среда подается через коллектор ввода 2 в межтрубное пространство теплообменника, проходит между витками спирали 6, теплообменивается со средой, протекающей в самой спирали, и выводится через коллектор вывода 4 по технологическому назначению.

Длина бифилярных спиралей 6 и их количество определяются мощностью снимаемого теплового потока. При необходимости требуемая поверхность теплообмена может быть набрана включением в работу нескольких спиральных теплообменников, как на фиг.3, а манипулированием задвижек 15, т.е. их открытием или закрытием, достигается параллельное или последовательное включение теплообменников в работу по трубной среде.

Разворотом концов 11 и 12 смежных спиралей 6 в коллекторных камерах 3 и 5 достигается возможность плотной упаковки спиралей 6 в пучке, а вывод концов одной и той же спирали 6 с противоположных сторон корпуса 1 и наличие в корпусе 1 продольных щелей 9 и 10 снимает возникающие термические напряжения как в самом корпусе, так и в спиралях 6. Та же цель преследуется и при выполнении коллекторных камер цилиндрической формы.

Таким образом, предложенное техническое решение снижает габариты теплообменника и повышает надежность его работы.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1663368, МПК F 28 D 7/04, 1987 г.

2. Авторское свидетельство СССР №1213339, МПК F 28 D 7/04, 1984 г.

Изобретение предназначено для применения в теплообменных аппаратах, а именно может быть использовано в теплоэнергетической промышленности. Спиральный теплообменник содержит вертикальный корпус с наружными коллекторами ввода и вывода рабочих сред и размещенную внутри корпуса теплообменную поверхность в виде, по крайней мере, одной ориентированной поперек корпуса бифилярной спирали, причем коллекторы ввода и вывода рабочих сред выполнены парами, в каждой из которых коллектор межтрубной среды размещен внутри коллектора трубной среды и обе пары коллекторов встроены в корпус диаметрально друг относительно друга, причем сам корпус в местах сочленения с каждой из упомянутых пар коллекторов выполнен с продольной щелью, а концы бифилярной спирали разведены друг относительно друга и выведены в соответствующие коллекторы с противоположных сторон корпуса через его продольные щели сквозь коллекторы межтрубной среды. Заявленное изобретение позволяет снизить габариты теплообменника и повысить надежность его работы. 3 ил., 1 з.п.ф-лы.

1. Спиральный теплообменник, содержащий вертикальный корпус с наружными коллекторами ввода и вывода рабочих сред и размещенную внутри корпуса теплообменную поверхность в виде, по крайней мере, одной, ориентированной поперек корпуса бифилярной спирали, отличающийся тем, что коллекторы ввода и вывода рабочих сред выполнены парами, в каждой из которых коллектор межтрубной среды размещен внутри коллектора трубной среды и обе пары коллекторов встроены в корпус диаметрально относительно друг друга, причем сам корпус в местах сочленения с каждой из упомянутых пар коллекторов выполнен с продольной щелью, а концы бифилярной спирали разведены относительно друг друга и выведены в соответствующие коллекторы с противоположных сторон корпуса через его продольные щели сквозь коллекторы межтрубной среды.2. Спиральный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что теплообменная поверхность выполнена в виде пучка распределенных по высоте корпуса бифилярных спиралей, причем концы смежных спиралей в каждой коллекторной камере развернуты в противоположные стороны.