ПУЧОК ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИКА Российский патент 2005 года по МПК F28F3/02 F28D9/00 

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

Известен 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 трубных решетках с зазором друг с другом и имеют каналы для входа и выхода горячего и холодного продуктов (Россия, патент №2137998, выданный по заявке №98109041/06 от 13.05.98, МПК 6 F 28 D 9/00).

Прототипом заявляемого объекта изобретения является пучок пластинчатый теплообменника, содержащий пакет теплообменника, собранный из плоскопараллельных пластин с пуклевками, сваренных попарно в короба, зафиксированные по торцам в трубных решетках с зазором друг с другом и образующие трубные и межтрубные каналы для входа и выхода горячего и холодного продуктов, двух плоскопараллельных плит с перегородками для перекрытия свободной площади поперечного сечения между плитой и корпусом теплообменника, пояса уплотнения и съемной монтажно-транспортной опоры (Россия, выдачная заявка №2002105664/06 от 04 марта 2002 г., МПК 6 F 28 D 9/00).

Недостатком прототипа является сложность технологии изготовления длинного пучка (более 5 м) из-за необходимости поставки листов большой длины и сложного дорогостоящего технологического оборудования для выполнения пуклевок на листах. Кроме того, из-за большой длины пучка усложняется транспортировка его к месту назначения и монтаж непосредственно в самом корпусе теплообменника.

Задачами изобретения является упрощение технологии изготовления, транспортировки и монтажа пучка в корпусе теплообменника, а также улучшение условий герметизации теплообменника при прохождении через него продуктов теплообмена и сокращение затрат на изготовление.

Поставленная задача решается тем, что в пучке пластинчатом теплообменника, содержащем пакет теплообменника, который собран из плоскопараллельных пластин с пуклевками, сваренных попарно в короба, зафиксированные по торцам в трубных решетках с зазором друг с другом и образующие трубные и межтрубные каналы для входа и выхода горячего и холодного продуктов, двух плоскопараллельных плит с перегородками для перекрытия свободной площади поперечнго сечения между плитой и корпусом теплообменника, пояса уплотнения и съемной монтажно-транспортной опоры, пакет теплообменника изготовлен из нескольких последовательно соединенных модулей, каждый из которых снабжен двумя боковыми экранами, выполненными в виде пластин, расположенных вдоль пакета, кроме его оконечных зон, и закрепленных на плоскопараллельных плитах, при этом в зонах соединения модулей образованы трубный и межтрубный коллекторы.

Кроме того, трубный коллектор выполнен в виде замкнутой полости в центральной части пакета соседних модулей, а межтрубный коллектор выполнен двухканальным, по одному каналу с каждой из боковых сторон пакета, при этом каждый канал образован дополнительным экраном, который монтирован в оконечной зоне между экранами соседних модулей и соединен с этими экранами и с плоскопараллельными плитами.

Кроме того, сечение каждого канала межтрубного коллектора выполнено в форме сегмента, ограниченного, с одной стороны, дугой дополнительного экрана, радиус которой равен половине диагонали сечения пучка, а с другой стороны - хордой, длина которой равна ширине пластины экрана.

Кроме того, пояс уплотнения выполнен в виде обтюратора цилиндрической формы и установлен в зоне выхода продукта из межтрубных каналов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид заявляемого устройства, на фиг.2 - сечение АА на фиг.1, на фиг.3 - сечение ББ на фиг.1, на фиг.4 - сечение ВВ на фиг.1, на фиг.5 — выносной элемент Г на фиг.2, на фиг.6 - выносной элемент Д на фиг.3, на фиг.7 - выносной элемент Е на фиг.1, на фиг.8 - схема расположения пучка на монтажно-транспортной опоре.

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

Пакет 1 собирается непосредственно на монтажно-транспортной опоре 2. Выполнен он сборным и состоит из модулей 3, 4 и 5. Каждый модуль состоит из плоскопараллельных пластин 6 и 7 с пуклевками 8 в виде части сферы или цилиндра, или волны, двух плоскопараллельных плит 9 и своей съемной монтажно-транспортной опоры 2. Пластины 6 и 7 сварены попарно в короба 10, которые зафиксированы по торцам в трубных решетках 11 и 12 с зазором друг с другом и образуют трубные 13 и межтрубные 14 каналы для входа и выхода горячего и холодного продуктов. В зонах входа и выхода горячего продукта, проходящего по трубным 13 каналам, межтрубные каналы 14 заварены. Между трубными решетками 11 и 12 с двух сторон вдоль каждого модуля, кроме зон входа 15 и выхода 16 холодного продукта, проходящего по межтрубным каналам первого 3 и последнего 5 модулей, вдоль пакета установлены два экрана 17 и 18. Каждый экран выполнен в виде пластины, соединенной с плитами 9 и с экраном соседнего модуля. В зоне соединения экранов 17(18) образован коллектор 19 межтрубных каналов 14, который выполнен в виде дополнительного экрана 20. Сечение межтрубных каналов 14 имеет форму сегмента, ограниченного, с одной стороны, дугой дополнительного экрана 20, радиус которого равен половине диагонали сечения пучка 1, а с другой стороны - хордой, длина которой равна ширине пластины экрана 17(18). Соседние модули 3-4 и 4-5 сварены между собой с образованием между ними замкнутой полости, представляющей собой коллектор 21 трубных каналов 13. Сварка модулей между собой может производиться как в цехе завода-изготовителя (если позволяют его технические возможности), так и по месту назначения, т.е. - непосредственно при установке пучка в корпус теплообменника. По периметру сечения пакета 1 в зоне выхода 16 холодного продукта установлены перегородки 22 и пояс уплотнения 23 для перекрытия свободной площади поперечного сечения между пакетом 1 и корпусом 24 теплообменника. Пояс 23 выполнен в виде обтюратора, и имеет цилиндрическую форму.

Работает пучок пластинчатый теплообменника следующим образом. В патрубки 25 и 26 под давлением противотоком подаются соответственно холодный и горячий продукты. Перепад давления в теплообменнике составляет величину до 10 атмосфер. Пояс 23 обеспечивает герметизацию теплообменника при прохождении через него холодного продукта. Горячий продукт охлаждается и, пройдя камеру 27, выходит далее через патрубок 28 из теплообменного аппарата. Холодный продукт выходит из теплообменного аппарата через патрубок 29 в нагретом состоянии. При необходимости проведения профилактических или ремонтных работ производится разборка теплообменника.

Выполнение пакета теплообменника в соответствии с изобретением сборным, состоящим из нескольких модулей, установленных последовательно один за другим, позволяет упростить технологию изготовления и транспортировки пучка, а также помодульно осуществить монтаж пучка непосредственно в корпусе теплообменника, что существенно сокращает материальные затраты.

На предприятии изготовлен и испытан с положительными результатами опытный образец предложенного пучка пластинчатого теплообменника длиной 10000 мм и диаметром 1300 мм, рассчитанного на перепад давления 10 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 отраслях промышленности. Пучок пластинчатый теплообменника содержит пакет теплообменника, собранный из плоскопараллельных пластин с пуклевками, сваренных попарно в короба, зафиксированные по торцам в трубных решетках с зазором друг с другом и образующие трубные и межтрубные каналы для входа и выхода горячего и холодного продуктов, двух плоскопараллельных плит с перегородками для перекрытия свободной площади поперечного сечения между плитой и корпусом теплообменника, пояса уплотнения и съемной монтажно-транспортной опоры, причем пакет теплообменника изготовлен из нескольких последовательно соединенных модулей, каждый из которых снабжен двумя боковыми экранами, выполненными в виде пластин, расположенных вдоль пакета, кроме его оконечных зон, и закрепленных на плоскопараллельных плитах, при этом в зонах соединения модулей образованы трубный и межтрубный коллекторы. Кроме того, в пучке пластинчатого теплообменника трубный коллектор выполнен в виде замкнутой полости в центральной части пакета соседних модулей, а межтрубный коллектор выполнен двухканальным, по одному каналу с каждой из боковых сторон пакета, при этом каждый канал образован дополнительным экраном, который монтирован в оконечной зоне между экранами соседних модулей и соединен с этими экранами и с плоскопараллельными плитами. Сечение каждого канала межтрубного коллектора выполнено в форме сегмента, ограниченного с одной стороны дугой дополнительного экрана, радиус которой равен половине диагонали сечения пучка, а с другой стороны - хордой, длина которой равна ширине пластины экрана. Пояс уплотнения выполнен в виде обтюратора цилиндрической формы и установлен в зоне выхода продукта из межтрубных каналов. Изобретение позволяет упростить технологию изготовления, транспортировки и монтажа пучка в корпусе теплообменника, а также улучшить условия герметизации теплообменника при прохождении через него продуктов теплообмена и сократить затраты на изготовление. 3 з.п. ф-лы, 8 ил. .

1. Пучок пластинчатый теплообменника, содержащий пакет теплообменника, собранный из плоскопараллельных пластин с пуклевками, сваренных попарно в короба, зафиксированные по торцам в трубных решетках с зазором друг с другом и образующие трубные и межтрубные каналы для входа и выхода горячего и холодного продуктов, двух плоскопараллельных плит с перегородками для перекрытия свободной площади поперечного сечения между плитой и корпусом теплообменника, пояса уплотнения и съемной монтажно-транспортной опоры, отличающийся тем, что пакет теплообменника изготовлен из нескольких последовательно соединенных модулей, каждый из которых снабжен двумя боковыми экранами, выполненными в виде пластин, расположенных вдоль пакета, кроме его оконечных зон, и закрепленных на плоскопараллельных плитах, при этом в зонах соединения модулей образованы трубный и межтрубный коллекторы.2. Пучок пластинчатый теплообменника по п.1, отличающийся тем, что трубный коллектор выполнен в виде замкнутой полости в центральной части пакета соседних модулей, а межтрубный коллектор выполнен двухканальным, по одному каналу с каждой из боковых сторон пакета, при этом каждый канал образован дополнительньм экраном, который смонтирован в оконечной зоне между экранами соседних модулей и соединен с этими экранами и с плоскопараллельными плитами.3. Пучок пластинчатый теплообменника по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что сечение каждого канала межтрубного коллектора выполнено в форме сегмента, ограниченного с одной стороны дугой дополнительного экрана, радиус которой равен половине диагонали сечения пучка, а с другой стороны - хордой, длина которой равна ширине пластины экрана.4. Пучок пластинчатый теплообменника по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что пояс уплотнения выполнен в виде обтюратора цилиндрической формы и установлен в зоне выхода продукта из межтрубных каналов.