ТЕПЛООБМЕННИК ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F28D1/04 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может найти применение, например, в охладителях газа после многоступенчатого компрессора или его ступеней.

Известен теплообменник воздушного охлаждения, содержащий каркас с вентилятором и приводом, на котором установлен теплообменник с двумя коллекторами и пучком труб между ними (см. ав.св. СССР №378698, F 28 1/06, 1973).

Недостатком известного устройства является низкая надежность в работе из-за отсутствия мероприятий для гашения вибраций пучка труб.

Известен теплообменник, содержащий два коллектора с пучком труб между ними и перегородки, соединяющие трубы в пучке (см. книгу С.С.Берман "Теплообменные аппараты и конденсационные устройства турбоустановок", М., Маш., 1959 г., с.16 - прототип прилагается).

Недостатком известного устройства является низкая надежность в работе, длительность и дороговизна экспериментально-доводочных работ. Величина вибраций (частота, амплитуда) трудно поддаются расчету. Поэтому при создании новых теплообменников приходится опытным путем подбирать для каждого из них количество перегородок по длине пучка, расстояние между перегородками.

В связи с тем, что трубы в трубных досках коллекторов для обеспечения герметичности и прочности заделываются безразъемно, то для каждого варианта (количества и расположения перегородок по длине пучка труб) приходится делать практически полностью новый теплообменник или несколько вариантов, что удлиняет сроки доводки и удорожает стоимость создания нового теплообменника. Некачественное определение этих параметров снижает надежность аппарата в работе.

Поставленная задача - повышение надежности в работе, сокращение сроков доводки аппарата и снижение стоимости доводочных работ.

Задача достигается тем, что теплообменные трубы в пучке соединены между собой перфорированными пластинами, установленными на пучке о возможностью перестановки по длине пучка и с фиксацией в каждом расположении с помощью "П"-образных дистанционных проставок, установленных между пластинами с двух сторон и соединенных с пластинами. Дистанционные "П"-образные проставки выполнены разновеликими по длине, ширине и перфорированы отверстиями.

Теплообменник воздушного охлаждения представлен на чертежах, где:

на фиг.1 - общий вид теплообменника;

на фиг.2 - сечение "A-A", сечение по пучку теплообменных струб и пластиной;

на фиг.3 дано отдельное изображение теплообменной секции устройства;

на фиг.4 - вид "Б", вид на теплообменную секцию сверху;

на фиг.5 и 6 - два вида на дистанционные "П"-образные проставки;

на фиг.7 - вид "Б", вид на теплообменную секцию сверху (вариант выполнения, сборки).

Теплообменник воздушного охлаждения содержит каркас 1 с вентилятором 2 и приводом 3, теплообменную секцию 4 с двумя коллекторами 5, 6 и пучком теплообменных труб 7 между ними. Трубы 7 в пучке соединены между собой пластинами 8, перфорированными отверстиями 9 для прохода труб 7 через них. Пластины 8 установлены на пучке с возможностью перестановки по длине пучка и с фиксацией расположения с помощью "П"-образных дистанционных проставок 10, установленных с двух сторон пучка между пластинами 8 и соединенными с ними, например, болтами и гайками на период доводочных работ, а в последующем, например, сваркой дистанционные "П"-образные проставки 10 могут быть выполнены различной длины 11, ширины 12 и перфорированными отверстиями 13. С помощью проставок 10 различной длины 11 можно обеспечить фиксацию пластин 8 на различном расстоянии 14, 15 друг от друга. Во время экспериментально-доводочных работ достаточно иметь заранее изготовленный комплект проставок 8 различной длины 11, ширины 12 и с различным количеством отверстий 13, чтобы обеспечить широкий диапазон вариантов сборок секции теплообменника по расстояниям 14, 15 между пластинами 8, по количеству пластин в секции (за счет постановки, например, двух пластин рядом, см. фиг.7), по демпфирующим способностям проставок 8 за счет постановки проставок 8 различной ширины 12 с различным количеством отверстий 13. Все варианты легко осуществимы, т.к. пластины 8 установлены с возможностью перестановки по длине пучка труб 7, а проставки 10 установлены с внешней стороны пучка и их легко снять и заменить.

Во время работы теплообменника воздушного охлаждения в коллектор 5 поступает, например, газ для охлаждения, далее по пучку труб 7 газ проходит в коллектор 6 и охлажденным отводится потребителю. Охлаждение газа в пучке труб 7 обеспечивается за счет обдува пучка потоком холодного воздуха, поступающего от вентилятора 2, приводимого во вращение приводом 3.

Длина трубок 7 в больших охладителях достигает нескольких метров (с заделкой в коллекторах). Во время работы длинные трубки могут быть подвержены вибрациям, возбуждаемым пульсирующим потоком воздуха, поступающим от вентилятора. Вибрации могут возбуждаться и со стороны потока горячего компонента внутри трубок.

Для уменьшения (устранения) вибраций отдельных трубок 7 их связывают в единый пучок с помощью пластин 8), эффективность гашения вибраций зависит от количества пластин, от расстояния между ними, от длины отрезков пучка труб между пластинами.

При проектировании новых теплообменников практически невозможно с необходимой точностью определить теоретически вибрационное состояние узла из-за наличия многих факторов, влияющих на вибрации.

Предлагаемое устройство позволяет в первом же изготовляемом теплообменнике произвести отстройку вибросостояния узла до необходимого уровня безопасной работы. Для этого пластины 8 установлены на пучке труб 7 с возможностью перестановки и фиксации с помощью проставок 10.

Переставляя пластины 8 по длине пучка, изменяют пролеты 14, 15 между пластинами, изменяют длину участков, подверженных вибрациям, изменяют частоту и амплитуду вибраций или гасят вибрации. Количество промежутков (длин) между пластинами здесь можно изменять путем двух пластин рядом (фиг.7). Состыкованные пластины будут работать как одна, а количество промежутков уменьшится. Проставки 10 являются не только дистанционными, но принимают участие в механизме воздействия на гашение вибраций, т.к. связывают пластины 8 в единый комплекс, который зависит от жесткости проставок. При экспериментальной отстройке эту жесткость изменяют за счет подбора необходимой проставки из комплекта, т.к. в наборе есть проставки различной ширины и с разным количеством отверстий. Кроме того, при отстройке можно увеличивать количество отверстий.

Следовательно, устройство позволяет в широком диапазоне изменений пролетов и жесткости элементов производить отстройку первого опытного образца без изготовления нового варианта с обеспечением вибрационного состояния до безопасного для работы уровня, что обеспечивает достижение поставленной задачи.

Опытный образец теплообменника изготовлен, испытан, подтверждено достижение поставленной задачи, что позволяет утверждать о промышленной применимости устройства.

Изобретение предназначено для применения в теплообменных аппаратах, а также может найти применение, например, для охлаждения газа после многоступенчатого компрессора или его ступеней. Теплообменник воздушного охлаждения, содержащий каркас с вентилятором и приводом, теплообменник с двумя коллекторами и пучком теплообменных труб между ними, причем теплообменные трубы в пучке соединены между собой пластинами, перфорированными отверстиями для прохода труб через них, установленными с возможностью перестановки по длине пучка и фиксацией расположения с помощью "П"-образных дистанционных проставок, установленных между пластинами с двух сторон пучка и соединенных с пластинами. Кроме того, дистанционные "П"-образные проставки выполнены разновеликими по длине, ширине и перфорированы отверстиями. Изобретение позволяет повысить надежность, снизить стоимость и сроки доводочных работ. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Теплообменник воздушного охлаждения, содержащий каркас с вентилятором и приводом, теплообменник с двумя коллекторами и пучком теплообменных труб между ними, отличающийся тем, что теплообменные трубы в пучке соединены между собой пластинами, перфорированными отверстиями для прохода труб через них, установленными с возможностью перестановки по длине пучка и фиксации расположения с помощью П-образных дистанционных проставок, установленных между пластинами с двух сторон пучка и соединенных с пластинами.2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что дистанционные П-образные проставки выполнены разновеликими по длине, ширине и перфорированы отверстиями.