КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2004 года по МПК F23D7/00 

Изобретение относится к области энергетики, в частности, к конструкциям теплообменных аппаратов, преимущественно водо-водяных подогревателей, и может быть использовано преимущественно в системах теплоснабжения.

Известен теплообменник, содержащий корпус, в котором расположена внутренняя камера с находящимися в ней теплообменными трубами и поперечными перегородками между ними, патрубки подачи и отвода среды в корпус и камеру (RU №2122165, 1998).

Из известных наиболее близким к предлагаемому является теплообменник, содержащий кожух с расположенными в нем теплообменными трубами, камеру подачи и отвода среды в трубы, камеру поворота среды и патрубки подачи и отвода среды в кожух и в камеры, поперечные перегородки между трубами, компенсатор на кожухе, причем движение теплоносителя по трубному и межтрубному пространствам организовано в 2 или 4 хода (В.А.Григорьев и др. Краткий справочник по теплообменным аппаратам. - М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1962, стр.82-83).

Известные теплообменники недостаточно ремонтопригодны, не обеспечивают достаточной технологичности при изменении положения их продольной оси: горизонтальное положение - вертикальное положение, не исключают возможности обратного теплообмена при прямотоке, что значительно увеличивает габариты и металлоемкость из-за необходимости установки дополнительных секций.

Задачей настоящего изобретения является повышение технологичности изготовления теплообменника при обеспечении универсальности его использования при изменении положения его продольной оси, а также снижение габаритов и металлоемкости при обеспечении заданной эффективности работы.

Поставленная задача решается тем, что кожухотрубный теплообменник содержит кожух с расположенными в нем теплообменными трубами, поперечными и продольной перегородками, трубные доски, образующие с кожухом межтрубное пространство, компенсатор, выполненный на кожухе, имеющую внутреннюю перегородку камеру подачи среды в трубы и отвода из них и камеру поворота среды, примыкающие к трубным доскам, образующие с трубами трубное пространство и выполненные шарнирно открывающими, и патрубки подачи и отвода среды в межтрубное пространство и камеру подачи среды, причем теплообменник выполнен с возможностью организации движения сред по трубному и межтрубному пространствам в 2 или 4 хода и секционирования, продольная перегородка кожуха выполнена плоской или крестообразной, а поперечные и продольная перегородки кожуха снабжены уплотнениями.

Поставленная задача решается также тем, что для организации движения среды по трубному пространству в 2 хода внутренняя перегородка камеры подачи среды может быть выполнена плоской.

Поставленная задача решается также тем, что для организации движения среды по трубному пространству в 4 хода внутренняя перегородка камеры подачи среды может быть выполнена Т-образной, а камера поворота среды снабжена внутренней плоской перегородкой.

Поставленная задача решается также тем, что уплотнения поперечных и продольной перегородок кожуха могут быть выполнены сваркой или тонкими пластинами или в виде пазов с уплотнениями.

Поставленная задача решается также тем, что на патрубке подачи среды в межтрубное пространство может быть установлен расширитель.

Поставленная задача решается также тем, что на патрубке отвода среды из межтрубного пространства может быть установлено суживающее устройство.

Поставленная задача решается также тем, что теплообменник может быть выполнен горизонтальным или вертикальным.

Поставленная задача решается также тем, что компенсатор кожуха может быть выполнен линзовым.

Поставленная задача решается также тем, что теплообменные трубы могут быть выполнены из латуни или нержавеющей стали.

Поставленная задача решается также тем, что трубы могут быть выполнены гладкими или профилированными.

Поставленная задача решается также тем, что кожух может иметь наружный диаметр D, равный 300-1200 мм.

Поставленная задача решается также тем, что поперечные перегородки могут быть расположены в кожухе с шагом от 0,05 D до 1000 мм.

Поставленная задача решается также тем, что патрубки подачи и отвода среды в межтрубное пространство и камеру подачи среды могут иметь наружный диаметр, равный 0,15-0,45D.

Поставленная задача решается также тем, что длина теплообменных труб в пучке может составлять 1-2,5 м.

На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого теплообменника.

На фиг.2 - разрез А-А фиг.1 с продольной перегородкой, выполненной плоской.

На фиг.3 - разрез А-А фиг.1 с продольной перегородкой, выполненной крестообразной.

На фиг.4 - разрез Б-Б фиг.1 с внутренней плоской перегородкой камеры подачи среды.

На фиг.5 - разрез В-В фиг.1.

На фиг.6 - разрез Б-Б фиг.1 с внутренней Т-образной перегородкой камеры подачи среды.

На фиг.7 - разрез В-В фиг.1 с внутренней плоской перегородкой камеры поворота среды.

На фиг.8 - разрез А-А фиг.1 с расширителем.

На фиг.9 - вид Г фиг.8 с расширителем.

На фиг.10 - местный разрез Д с уплотнениями продольной перегородки.

Описываемый кожухотрубный теплообменник (фиг.1) содержит кожух 1 с расположенными в нем теплообменными трубами 2, поперечными и продольной перегородками 3, 4, трубные доски 5, 6, образующие с кожухом 1 межтрубное пространство 7, компенсатор 8, выполненный на кожухе 1, имеющую внутреннюю перегородку 9 камеру 10 подачи среды в трубы 2 и отвода из них и камеру 11 поворота среды, примыкающие к трубным доскам 5, 6, образующие с трубами 2 трубное пространство 12 и выполненные открывающими на шарнирах 13, и патрубки подачи 14, 15 и отвода 16, 17 среды в межтрубное пространство 7 и камеру 10 подачи среды. Теплообменник выполнен с возможностью организации движения сред по трубному 12 и межтрубному 7 пространствам в 2 или 4 хода и секционирования. Продольная перегородка 4 кожуха 1 выполнена плоской (фиг.2) или крестообразной (фиг.3). Поперечные и продольная перегородки 3, 4 кожуха 1 снабжены уплотнениями 18. Для организации движения среды по трубному пространству 12 в 2 хода (фиг.4, 5) внутренняя перегородка 9 камеры 10 подачи среды может быть выполнена плоской. Для организации движения среды по трубному пространству 12 в 4 хода (фиг.6, 7) внутренняя перегородка 9 камеры 10 подачи среды может быть выполнена Т-образной, а камера 11 поворота среды снабжена внутренней плоской перегородкой 19.

Уплотнения поперечных и продольной перегородок 3, 4 кожуха 1 могут быть выполнены сваркой или тонкими пластинами 20 (фиг.10) или в виде пазов с уплотнениями (не показано). На патрубке 14 подачи среды в межтрубное пространство 7 может быть установлен расширитель 21. На патрубке 16 отвода среды из межтрубного пространства 7 может быть установлено суживающее устройство 22. Теплообменник может быть выполнен горизонтальным или вертикальным. Компенсатор 8 кожуха 1 может быть выполнен линзовым. Теплообменные трубы 2 могут быть выполнены из латуни или нержавеющей стали. Трубы 2 могут быть выполнены гладкими или профилированными. Кожух 1 может иметь наружный диаметр D, равный 300-1200 мм. Поперечные перегородки 2 могут быть расположены в кожухе 1 с шагом L от 0,05 D до 1000 мм. Патрубки подачи 14, 15 и отвода 16, 17 среды в межтрубное пространство 7 и камеру 10 подачи среды могут иметь наружный диаметр, равный 0,15-0,45D. Длина теплообменных труб 2 в пучке может составлять 1-2,5 м.

Предлагаемый теплообменник является универсальным по подводу-отводу теплоносителей в межтрубное пространство 7 и камеру 10 подачи и отвода среды и работает следующим образом.

При организации циркуляции рабочей среды по трубному пространству 12 в 2 хода среда по патрубку 15 поступает в камеру 10 подачи и отвода среды, в которой расположена плоская перегородка 9 (фиг.4), разделяющая камеру 10 на две части и направляющая подаваемую среду в половину труб 2. Проходя по трубам 2, среда попадает в камеру 11 поворота среды (фиг.5), где происходит поворот среды во вторую половину трубного пучка, двигаясь по которому наверх, среда попадает обратно в камеру 10 и отводится через патрубок 17. При организации циркуляции рабочей среды по трубному пространству 12 в 4 хода среда по патрубку 15 поступает в камеру 10 подачи и отвода среды, в которой расположена Т-образная перегородка 9, и направляется в четверть труб 2. Проходя по трубам 2, среда попадает в камеру 11 поворота среды, в которой расположена плоская перегородка 19 и где происходит поворот среды во вторую четверть трубного пучка, проходя по которому, среда попадает снова в камеру 10 подачи и вывода среды. Поступающая в камеру 10 среда поворачивается в третью четверть труб 2 и направляется вниз по трубам 2 в камеру 11, где также поворачивается уже в четвертую четверть пучка труб 2, проходя по которым, снова попадает в камеру 10 и отводится через патрубок 17. При организации циркуляции рабочей среды по межтрубному пространству 7 в 2 хода (фиг.2) среда по патрубку 14 поступает в межтрубное пространство 7 и, огибая поперечные перегородки 3, движется вдоль плоской продольной перегородки 4 по половине межтрубного пространства 7. В пространстве 7 между перегородкой 4 и трубной доской 6 происходит поворот среды во вторую половину межтрубного пространства 7. Огибая поперечные перегородки 3, среда движется вдоль плоской продольной перегородки 4 по второй половине межтрубного пространства 7. По патрубку 16 среда отводится из межтрубного пространства 7. При организации циркуляции рабочей среды по межтрубному пространству 7 в 4 хода (фиг.3) среда по патрубку 14 поступает в межтрубное пространство 7 и, огибая поперечные перегородки 3, движется вдоль крестообразной продольной перегородки 4 по четверти межтрубного пространства 7.

В пространстве 7 между перегородкой 4 и трубной доской 6 происходит поворот среды во вторую четверть межтрубного пространства 7. Огибая поперечные перегородки 3, среда движется вдоль крестообразной продольной перегородки 4 по второй четверти межтрубного пространства 7. В пространстве 7 между перегородкой 4 и трубной доской 5 происходит поворот среды в третью четверть межтрубного пространства 7. Огибая поперечные перегородки 3, среда движется вдоль крестообразной продольной перегородки 4 по третьей четверти межтрубного пространства 7. В пространстве 7 между перегородкой 4 и трубной доской 6 происходит поворот среды в четвертую четверть межтрубного пространства 7. Огибая поперечные перегородки 3, среда движется вдоль крестообразной продольной перегородки 4 по четвертой четверти межтрубного пространства 7. По патрубку 16 среда отводится из межтрубного пространства 7.

Таким образом, повышение эффективности теплообмена в ламинарном режиме позволило укоротить длину трубок, что значительно снизило массу теплообменника. Ремонтопригодность обеспечивается использованием прямых трубок и камеры 11 для поворота потока (организации ходов), а шарнирное открывание камер 10, 11 упростило ремонтные работы.

Изобретение предназначено для применения в конструкциях теплообменных аппаратов, преимущественно водо-водяных подогревателей, а также может быть использовано в системах теплоснабжения. Теплообменник содержит кожух с расположенными в нем теплообменными трубами, поперечными и продольной перегородками, трубные доски, образующие с кожухом межтрубное пространство, компенсатор, выполненный на кожухе, имеющую внутреннюю перегородку камеру подачи среды в трубы и отвода из них и камеру поворота среды, примыкающие к трубным доскам, образующие с трубами трубное пространство и выполненные шарнирно открывающими, и патрубки подачи и отвода среды в межтрубное пространство и камеру подачи среды. Теплообменник выполнен с возможностью организации движения сред по трубному и межтрубному пространствам в 2 или 4 хода и секционирования. Продольная перегородка кожуха выполнена плоской или крестообразной. Поперечные и продольная перегородки кожуха снабжены уплотнениями. Изобретение позволяет повысить технологичность изготовления теплообменника при обеспечении универсальности его использования при изменении положения его продольной оси, а также снизить габариты и металлоемкость при обеспечении заданной эффективности работы. 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Кожухотрубный теплообменник, содержащий кожух с расположенными в нем теплообменными трубами, поперечными и продольной перегородками, трубные доски, образующие с кожухом межтрубное пространство, компенсатор, выполненный на кожухе, имеющую внутреннюю перегородку камеру подачи среды в трубы и отвода из них и камеру поворота среды, примыкающие к трубным доскам, образующие с трубами трубное пространство и выполненные шарнирно открывающими, и патрубки подачи и отвода среды в межтрубное пространство и камеру подачи среды, причем теплообменник выполнен с возможностью организации движения сред по трубному и межтрубному пространствам в 2 или 4 хода и секционирования, продольная перегородка кожуха выполнена плоской или крестообразной, а поперечные и продольная перегородки кожуха снабжены уплотнениями.2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что внутренняя перегородка камеры подачи среды выполнена плоской.3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что внутренняя перегородка камеры подачи среды выполнена Т-образной, а камера поворота среды снабжена внутренней плоской перегородкой.4. Теплообменник по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что уплотнения поперечных и продольной перегородок кожуха выполнены сваркой, или тонкими пластинами, или в виде пазов с уплотнениями.5. Теплообменник по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что на патрубке подачи среды в межтрубное пространство установлен расширитель.6. Теплообменник по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что на патрубке отвода среды из межтрубного пространства установлено суживающее устройство.7. Теплообменник по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что он выполнен горизонтальным или вертикальным.8. Теплообменник по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что компенсатор кожуха выполнен линзовым.9. Теплообменник по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что теплообменные трубы выполнены из латуни или нержавеющей стали.10. Теплообменник по п.9, отличающийся тем, что трубы выполнены гладкими или профилированными.11. Теплообменник по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что кожух имеет наружный диаметр D, равный 300-1200 мм.12. Теплообменник по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что поперечные перегородки расположены в кожухе с шагом от 0,05D до 1000 мм.13. Теплообменник по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что патрубки подачи и отвода среды в межтрубное пространство и камеру подачи среды имеют наружный диаметр, равный 0,15D-0,45D.14. Теплообменник по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что длина теплообменных труб в пучке составляет 1-2,5 м.