КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2007 года по МПК F28D7/04 

Предлагаемое техническое решение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагревания воды в потоке горячих газов турбоустановок или двигателей внутреннего сгорания, а также с использованием тепла охлаждающей жидкости двигателя.

Известен кожухотрубный теплообменник для трех сред, содержащий размещенный в кожухе трубный пучок и патрубки подвода и отвода сред, кольцевые коллекторы, установленные снаружи кожуха, а внутри сообщающиеся с последними подводящие трубы, расположенные по периферии трубного пучка, часть которых подключена к одному коллектору, а остальные - к другому, причем подводящие трубы выполнены с отверстиями, тангенциально расположены к оси кожуха и сообщающимися с межтрубным пространством (см. описание изобретения к авт. св. №848951, F 28 D 7/00). Этот теплообменник не обладает высокой эффективностью.

Известен подогреватель (прототип), содержащий горизонтальный корпус, разделенный трубными досками на распределительную и две теплообменные секции, первая из которых разделена перегородками на входную и выходную камеры (коллекторы), подключенные соответственно к патрубкам подвода и отвода жидкости, а в теплообменных секциях установлены пучки теплообменных труб, причем входные и выходные концы последних соответственно первой и второй секций подключены к соответствующим камерам распределительной секции, причем в распределительной секции перегородки установлены с образованием между собой перепускной камеры (коллектора), к которой подключены выходные и входные участки теплообменных труб соответственно первой и второй секций, а внутри теплообменных секций установлены перегородки (см. описание изобретения к патенту №1602127, F 22 D 1/32, F 28 D 7/06). Этот подогреватель также недостаточно эффективен и обладает большими габаритами.

Предлагаемое техническое решение решает задачу уменьшения габаритов теплообменника, повышения эффективности и возможность его установки в потоке горячих газов от двигателя.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом кожухотрубном теплообменнике, содержащем кожух с патрубками подвода и отвода, пучки труб с коллекторами на концах и перегородки внутри кожуха, патрубки входа и выхода, соединенные с коллекторами, новым является то, что кожух выполнен в виде двух концентрично расположенных цилиндров, трубы выполнены в виде незамкнутых колец, причем на концах труб установлено по меньшей мере по паре коллекторов: входной, выходной и перепускные, обеспечивающие зигзагообразное движение по трубам теплообменника, а перегородки внутри кожуха установлены с образованием лабиринта.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить компактный теплообменник с высокоэффективным теплообменом благодаря созданию зигзагообразного течения нагреваемой воды по трубам и зигзагообразного течения жидкости, омывающей трубы, обеспечиваемого перегородками, установленными лабиринтно и благодаря созданию противопотоков нагреваемой воды и горячей жидкости. А форма теплообменника в виде цилиндра позволяет размещать его в потоке выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и дополнительно подогревать жидкость, протекающую внутри кожуха, а соответственно и подогревать воду, протекающую по трубам.

На фиг.1 изображен вид спереди, с разрезами, на теплообменник.

На фиг.2 - вид сверху с разрезами.

На фиг.3 - схематически изображены потоки нагреваемой жидкости (тосола) на развертке теплообменника.

Кожухотрубный теплообменник содержит кожух 1, который состоит из концентрично расположенных цилиндров 2 и 3 с крышками 4 и 5. В кожухе установлены патрубки 6 и 7 подвода и отвода горячей жидкости. Внутри кожуха 1 установлены пучки труб 8. Каждая труба 8 имеет вид незамкнутого кольца. Концы труб 8 с каждой стороны соединены с парой коллекторов 9, 10, 11, 12. Входной коллектор 12 соединен с патрубком 14 выхода нагретой воды. По длине коллектор 9 равен коллектору 12. Разные длины коллекторов обеспечивают зигзагообразное течение воды по трубам 8. Внутри кожуха 1 установлены перегородки 15 и 16. Перегородки 15 контактируют с крышкой 4, а перегородки 16 контактируют с крышкой 5 и, таким образом, образуют лабиринт. Соединение элементов теплообменника производится пайкой твердыми припоями.

Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. Для большей эффективности теплообменник устанавливают в поток выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Через патрубок 6 внутрь кожуха 1 подают горячую жидкость, например, тосол, используемый для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Воду подают через патрубок 13. Вода через патрубок 13 попадает в коллектор 9 и по трубам 8 попадает в перепускной коллектор 11, из коллектора 11 вода в обратном направлении направляется в перепускной коллектор 10. Из коллектора 10 вода опять в обратном направлении попадает в выходной коллектор 12 и через патрубок 14 нагретая вода направляется потребителю. Горячий тосол, попав внутрь кожуха 1, через патрубок 6 подвода течет, омывая трубы 8 в противоположном направлении течению воды в трубах 8. Достигнув перегородки 16, тосол огибает перегородку и далее течет до перегородки 15 опять навстречу течению воды по трубам 8. После прохождения лабиринта тосол через патрубок 7 отвода охлажденного тосола может быть направлен снова для охлаждения двигателя. При прохождении горячих выхлопных газов внутри цилиндра 2 или снаружи цилиндра 3 он дополнительно нагревает воду, проходящую по трубам.

Таким образом, компактный теплообменник благодаря созданию противотоков нагреваемой воды и горячего тосола обеспечивает эффективное нагревание воды, а возможность размещения теплообменника в потоке выхлопных газов увеличивает эффективность нагревания воды, проходящей по трубам.

Изобретение предназначено для применения в теплоэнергетике, а именно может быть использовано для нагревания воды в потоке горячих газов турбоустановок или двигателей внутреннего сгорания. Кожухотрубный теплообменник включает кожух с патрубками подвода и отвода, пучки труб с коллекторами на концах и перегородки внутри кожуха, патрубки входа и выхода соединены с коллекторами, причем кожух выполнен в виде двух концентрично расположенных цилиндров, трубы выполнены в виде незамкнутых колец, причем на концах труб установлено, по меньшей мере, по паре коллекторов - входной, выходной и перепускные, - обеспечивающие зигзагообразное движение по трубам теплообменника, а перегородки внутри кожуха установлены с образованием лабиринта. Изобретение позволяет уменьшить габариты теплообменника, повысить его эффективность, а также добиться возможности его установки в потоке горячих газов от двигателя. 3 ил.

Кожухотрубный теплообменник, включающий кожух с патрубками подвода и отвода, пучки труб с коллекторами на концах и перегородки внутри кожуха, патрубки входа и выхода, соединенные с коллекторами, отличающийся тем, что кожух выполнен в виде двух концентрично расположенных цилиндров, трубы выполнены в виде незамкнутых колец, причем на концах труб установлено, по меньшей мере, по паре коллекторов: входной, выходной и перепускные, обеспечивающие зигзагообразное движение по трубам теплообменника, а перегородки внутри кожуха установлены с образованием лабиринта.