ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2008 года по МПК F28D7/06 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для утилизации тепла отходящих от агрегатов газов, в частности для подогрева воздуха продуктами сгорания, поступающими от компрессора газотурбинной установки стационарного и транспортного назначения.

Наличие в составе газотурбинных установок трубчатых теплообменников в виде воздухоподогревателей значительно повышает их экономическую эффективность (к.п.д.), однако это приводит к существенному росту массогабаритных характеристик данных установок. Например, при использовании пластинчатого рекуперативного воздухоподогревателя удельная масса установки увеличивается в 2,5-3 раза, а трубчатого - в 5-8 раз (Арсеньев Л.В. и др. «Стационарные ГТУ». Справочник, Л.: Машиностроение, 1989, стр.31, 32). Дальнейшее повышение к.п.д. установки возможно при промежуточном охлаждении воздуха в воздухо-воздушных теплообменниках между ступенями в многоступенчатых компрессорах и регенерацией теплоты уходящих газов (продуктов сгорания) («Энциклопедия», ред. совет: К.В.Фролов (пред.) и др., М.: Машиностроение. Теоретическая механика. Термодинамика. Теплообмен». Т.1-2, 2001, стр.198.). Поэтому уменьшение массы и габаритов воздушных теплообменников газотурбинных установок является весьма актуальной задачей. Эта задача решается, как известно, за счет интенсификации теплообмена в трактах теплообменников (Дрейцер Г.А. «Проблемы создания компактных трубчатых теплообменных аппаратов», Теплоэнергетика, 1995, №3, стр.11-18). Применение различных интенсификаторов теплообмена приводит не только к усложнению технологии и стоимости изготовления теплообменников, но и к увеличению гидравлического сопротивления в их трактах. Последнее повышает затраты энергии на собственные нужды газотурбинной установки, снижает ее к.п.д.

Известны теплообменники, содержащие корпус и трубную матрицу, выполненную из теплообменных труб, размещенных параллельными рядами с зазором, смежные ряды труб расположены под углом в чередующихся плоскостях, перпендикулярных направлению движения среды (патент США №1571068, опубл. 26.01.26 г., патент США №3414052, опубл. 03.12.68 г.).

Известен трубчатый теплообменник, содержащий корпус, патрубки подвода (отвода) внешнего теплоносителя, коллекторы подвода (отвода) теплоносителя, трубную матрицу, состоящую из кассет, содержащих панели, образованные изогнутыми трубами, причем каждая панель одной кассеты расположена в промежутке между панелями другой кассеты (свидетельство RU на полезную модель №19702 U1, МПК F28D 7/06, опубл. 27.09.2001 г.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является трубчатый воздухоподогреватель, содержащий корпус, коллекторы подвода (отвода) внутреннего теплоносителя, патрубки подвода (отвода) внешнего теплоносителя и трубную матрицу, состоящую из двух кассет, содержащих плоские панели, образованные изогнутыми U-образными трубами, причем панели одной кассеты расположены в промежутке между панелями другой кассеты (патент RU №2154248 С1, МПК F28D 7/06, от 01.09.1999 г., опубл. 10.08.2000 г.).

Недостатками известных теплообменников являются невысокая эффективность теплообмена и, соответственно, низкая компактность аппарата при использовании газа в качестве теплоносителя как в трубном, так и межтрубном пространствах. Невысокая эффективность теплообмена является следствием традиционной компоновки трубной матрицы, в которой смежные панели из плоских змеевиков разных кассет расположены друг относительно друга под углом, равным 0 или 180°. При внешнем смывании потоком теплоносителя отдельных труб в таких обычных шахматных и коридорных пучках образуется плоский поток теплоносителя и турбулентность, определяющая эффективность теплообмена, генерируется под воздействием неравномерности поля скоростей в плоскости, перпендикулярной оси трубы («Теплообмен и гидравлическое сопротивление пучков труб. Тепло-обменные аппараты трубчатые». Мигай В.К., Фирсова Э.В.; Ответ. редактор Арефьев К.М.; АН СССР. Отделение физ.-техн. пробл. энергетики. Научный совет по комплексн. пробл. «Теплофизика и термоэнергетика», «Наука» Ленинградское отделение, 1986, стр.48-50).

Подобное расположение кассет в трубной матрице приводит к необходимости размещения коллекторов подвода и отвода внутреннего теплоносителя по одну сторону каждой кассеты теплообменника. Близкое расположение коллекторов подвода и отвода внутреннего теплоносителя при большой разнице температур внутреннего теплоносителя на входе и выходе из аппарата снижает термопластичность корпуса на переходных режимах, вызывает его деформацию и коробление в местах соединения с коллекторами за счет различного удлинения последних, и, как следствие, нарушение плотности соединений, утечки теплоносителя. Указанное обстоятельство снижает ресурсные характеристики и надежность теплообменника, а также эффективность теплообмена.

Кроме того, отсутствие противобайпасных устройств в теплообменных аппаратах между корпусом и трубным пучком также снижает эффективность теплообмена из-за того, что обтекание периферийных трубок происходит менее эффективно, чем внутри матрицы. Наличие противобайпасных устройств обеспечивает возвращение обратно внутрь трубного пучка байпасного потока, что способствует значительному повышению эффективности теплоотдачи в целом. Поскольку байпасный тракт (Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т.2 / Пер. с англ. под ред. О.М Мартыненко и др. - М.: Энергоатомиздат, 1987, стр.41-44) имеет меньшее гидравлическое сопротивление, чем проход через пучок труб, доля потока, протекающего в обход пучка, может достигать существенных значений (20-30%) и снижать эффективность теплоотдачи, уменьшая при этом потери давления. Это обстоятельство учитывается введением поправочных коэффициентов к теплоотдаче (стр.44, там же), которые изменяются в зависимости от отношения площади сечения байпасного тракта к площади проходного сечения поперечного потока. Так, например, при отношении площади байпасного тракта к площади проходного сечения потока в пределах 0,1-0,3 величина поправочного коэффициента может изменяться от 0,88 до 0,7 (при отсутствии антибайпасных полос) и от 0,93 до 0,82 (при установке антибайпасных полос) соответственно.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении интенсификации теплообмена с одновременным снижением гидравлического сопротивления внешнего теплоносителя, сопровождающегося улучшением массогабаритных характеристик теплообменника за счет уменьшения суммарной поверхности теплообмена, а также повышении его термопластичности, ресурсных характеристик и надежности.

Указанная техническая задача достигается тем, что в теплообменнике, содержащем корпус, коллекторы подвода (отвода) внутреннего теплоносителя, патрубки подвода (отвода) внешнего теплоносителя и трубную матрицу, состоящую из двух кассет, содержащих плоские панели, образованные изогнутыми трубами U-образной формы, причем панели одной кассеты расположены в промежутке между панелями другой кассеты, согласно изобретению, кассеты повернуты друг относительно друга на 90°, при этом прямые участки труб панелей одной кассеты размещены в промежутках между смежными прямыми участками труб панелей другой кассеты с образованием общей решетчатой поверхности с коридорным расположением труб, коллекторы подвода (отвода) внутреннего теплоносителя соединены во входном (выходном) сечении в соответствующий один входной (выходной) канал, представляющий собой тройник с разделением (слиянием) потока внутреннего теплоносителя одновременно для двух кассет, при этом входной (выходной) тройники не связаны между собой и герметично соединены с корпусом только в сечениях на входе (выходе) внутреннего теплоносителя, в U-образных частях трубных панелей, между корпусом и трубной матрицей, а также между корпусом и патрубками подвода (отвода) внутреннего теплоносителя установлены противобайпасные устройства.

При этом противобайпасные устройства выполнены в виде металлических проволочных сеток зигзагообразной формы в один или несколько слоев.

Кроме того, прямые участки труб панелей матрицы выполнены витыми овального профиля.

Поворот кассет под углом 90° относительно друг друга и размещение прямых участков труб одной кассеты с чередованием в промежутках между смежными прямыми участками труб другой кассеты приводит к образованию общей решетчатой поверхности с коридорным расположением труб, которая способствует улучшению массогабаритных характеристик теплообменника, что позволяет изготовить его более компактным, получить развитую поверхность теплообмена и снизить гидравлическое сопротивление во внешнем тракте теплообменника («Теплообмен и гидравлическое сопротивление пучков труб. Теплообменные аппараты трубчатые», Мигай В.К., Фирсова Э.В.; Ответ. редактор Арефьев К.М.; АН СССР, Отделение физико-технических проблем энергетики. Научный совет по комплексной проблеме «Теплофизика и термоэнергетика». «Наука» Ленинградское отделение, 1986, стр.48-50). Компактность теплообменника сама по себе является залогом высокой эффективности теплообменной поверхности, так как именно в самой природе компактных поверхностей заложены свойства, обуславливающие высокий коэффициент теплоотдачи (Кейс В.М.: Лондон А.Л. «Компактные теплообменники», М.: Энергия, 1967 г., стр.13). Поэтому даже при допустимых потерях напора каждой из теплообменивающихся сред обеспечивается значительное повышение коэффициента теплоотдачи за счет увеличения турбулизации потока при внешнем обтекании пучков труб, в результате чего интенсификация теплообмена повышается.

В теплообменнике с предлагаемой компоновкой трубного пучка происходит периодический срыв вихрей и обновление пристенного слоя из-за изменения ориентации осей формирующихся вблизи стенок вихревых структур. По опытным данным Мигая В.К. и Новожилова И.Ф. коэффициент теплоотдачи увеличивается на 28%, а гидравлическое сопротивление уменьшается на 20% относительно трубных пучков с шахматным или коридорным расположением труб (Мигай В.К., Фирсова Е.В., там же, стр.49). Очевидно, что в предлагаемой конструкции теплообменника часть поверхности теплообмена в местах сгибов труб будет иметь коридорную структуру трубной матрицы. Реально доля такой поверхности может составить от 20 до 30% общей поверхности теплообмена. Для оптимизации геометрических параметров теплообменника можно варьировать количеством труб в одном слое и (или) в одной панели. Последовательное соединение предлагаемых трубных систем в одном корпусе создает условия для дальнейшей их оптимизации.

Соединение коллекторов подвода и отвода внутреннего теплоносителя каждой кассеты в один входной (выходной) канал, представляющий собой тройник с разделением (слиянием) потока внутреннего теплоносителя, а также расположение указанных тройников внутри корпуса теплообменника обеспечивает его термопластичность на переходных режимах работы теплообменника, так как наружные и внутренние поверхности стенок коллекторов при пуске (останове) будут омываться теплоносителями с близкими температурами, т.е. практически при отсутствии температурного перепада по толщине стенки. Соединение тройников каждой кассеты с корпусом только в одном сечении устраняет температурные напряжения, вызванные различным температурным удлинением тройников, и обеспечивает свободные их перемещения по разным направлениям независимо от корпуса теплообменника без термических напряжений.

Установка в U-образных частях трубных панелей, между корпусом и трубной матрицей, а также между корпусом и патрубками подвода (отвода) внутреннего теплоносителя противобайпасных устройств, позволяет интенсифицировать теплообмен в этой зоне за счет того, что обеспечивается практически такое же обтекание теплоносителем периферийных труб матрицы, как и в глубине пучка. Указанные элементы могут быть выполнены, например, в виде металлических проволочных сеток зигзагообразной формы в один или несколько слоев, шнековых ленточных завихрителей. Характеристики указанных элементов подбираются из условия обеспечения обтекания пучка в этой зоне, близкого к условиям обтекания в решетчатой части матрицы и значительного уменьшения байпасных перетечек внешнего теплоносителя в азимутальном направлении между слоями труб. Например, для проволочных сеток параметры обтекания внешнего обтекания труб в матрице можно обеспечить подбором ячейки сетки и толщины проволоки, а для шнековых завихрителей - шаг закрутки шнека. Обоснованность выбора в том и другом случае легко подтверждается аэродинамическим расчетом такими программными комплексами, как StarCD, CFX5 и т.п.

Выполнение прямых участков труб теплообменника витыми овального профиля способствует изменению направления потока теплоносителя за счет модификации геометрии поверхности труб, изменения геометрии канала, что приводит к сильной турбулизации и, как следствие, к высокой интенсивности теплопередачи (Теплообмен и гидродинамика в каналах сложной формы / Ю.И.Данилов, Б.В.Дзюбенко, Г.А.Дрейцер и др.; Под. ред. чл. - корр. АН СССР В.М.Иевлева. - М.: Машиностроение, 1986). При использовании труб сложной конфигурации, в частности витых, происходит разрушение пограничного слоя от криволинейной поверхности труб и закрутка потока тепло-обменивающихся сред в витых каналах труб сложной формы, что и способствует увеличению теплоотдачи без увеличения скорости движения теплоносителей.

Кроме того, применение витых труб овального профиля приводит и к дополнительному уменьшению массогабаритных характеристик теплообменника за счет более плотной упаковки труб в объеме теплообменника при одинаковых омываемых периметрах труб и одинаковых тепловых мощностях сравниваемых теплообменников вследствие использования гидродинамической интенсификации теплообмена. Спиралеобразное течение среды в межтрубном пространстве теплообменника приводит к возникновению поперечных составляющих скорости, дополнительной турбулизации, возникновению вторичной циркуляции потока, что обеспечивает выравнивание температурного поля в межтрубном пространстве и повышение эффективности работы теплообменника. Экспериментальные данные показывают, что в среднем теплоотдача пучков витых труб с переменной шириной канала на 10% больше, чем у пучка труб круглой формы. Для пучков витых труб с постоянными щелевыми каналами теплоотдача в среднем на 25-33% выше, чем средняя теплоотдача для пучков витых труб с переменными каналами между соседними трубами, и на 30-40% выше, чем в гладкотрубном пучке. При заданной тепловой мощности и тех же гидравлических потерях применение пучков витых труб вместо прямых круглых труб позволяет примерно на 20-30% уменьшить массу и размеры теплообменника. Таким образом, применение витых труб овального профиля в силу еще большей турбулизации потока позволит улучшить массогабаритные характеристики решетчатых трубных пучков относительно решетчатых пучков из труб гладкой формы и тем самым повысить интенсификацию теплообмена.

На фиг.1 изображен общий вид конструкции предлагаемого теплообменника, в аксонометрии (боковые сегментные стенки корпуса не показаны);

на фиг.2 изображена трубная матрица теплообменника без корпуса и противобайпасных устройств, состоящая из кассет, повернутых на 90° относительно друг друга, с тройниками подвода (отвода) внутреннего теплоносителя, в аксонометрии;

на фиг.3 показано расположение и крепление коллекторов подвода (отвода) внутреннего теплоносителя к кассетам через трубную решетку, в аксонометрии (противобайпасные устройства, корпус и соединения коллекторов подвода (отвода) внутреннего теплоносителя в тройники не показаны);

на фиг.4 - вид Б на фиг.3, показано расположение прямых участков труб панелей одной кассеты между прямыми участками труб панелей другой кассеты при повороте кассет на 90° относительно друг друга, в аксонометрии (противобайпасные устройства, корпус и соединения коллекторов подвода (отвода) внутреннего теплоносителя с тройниками не показаны);

на фиг.5 - вид I на фиг.1, показано расположение противобайпасных устройств (сеток) между корпусом и коллекторами подвода (отвода) внутреннего теплоносителя (противобайпасные устройства в U-образных частях трубных панелей и боковые сегментные стенки корпуса не показаны);

на фиг.6 - вид А на фиг.1, показано расположение противобайпасных устройств (сеток) в U-образных частях трубных панелей (боковая сегментная стенка корпуса не показана).

Теплообменник содержит трубную матрицу 1, расположенную внутри корпуса 2 (фиг.1). Корпус 2 снабжен входным 3 и выходным 4 тройниками внутреннего теплоносителя (воздух), патрубками подвода 5 и отвода 6 внешнего теплоносителя (газ). Матрица 1 состоит из двух кассет 7, 8 (фиг.2), состоящих из трубных панелей 9 (фиг.4). Трубные панели 9 формируются набором U-образных труб 10 (фиг.2-4) разного радиуса гиба, продольные оси которых расположены в одной плоскости. Трубы 10 являются основным элементом, обеспечивающим теплопередачу между теплоносителями, проходящими внутри них и в межтрубном пространстве. Кассеты 7 и 8 повернуты друг относительно друга на 90° и установлены друг в друга (фиг.4). При этом прямые участки 11 труб кассет 7 и 8 расположены в чередующихся смежных плоскостях, таким образом, что в зоне их совместного размещения поверхность теплообмена представляет собой решетчатую поверхность с коридорным расположением труб. Концы U-образных труб 10 каждой кассеты 7 и 8 закреплены в соответствующих трубных решетках 12 (фиг.3). Трубные решетки 12 соединены с соответствующими коллекторами подвода 13 и отвода 14 внутреннего теплоносителя, которые соединены во входном и выходном сечении в один входной 3 и выходной 4 каналы (фиг.2), представляющие собой тройник с разделением или слиянием потока внутреннего теплоносителя, соответственно. Коллекторы подвода 13 и отвода 14 каждой кассеты 7 и 8 (фиг.5, 6) расположены внутри корпуса 2 и не связаны между собой. При этом с корпусом 2 теплообменника соединены только входной 3 и выходной 4 тройники внутреннего теплоносителя в сечениях 15 (фиг.1). Между трубами 10 в U-образных частях 16 трубных панелей, а также между корпусом 2 и трубной матрицей 1 установлены противобайпасные устройства 17 (фиг.5, 6). Противобайпасные устройства 17 выполнены в виде металлических проволочных сеток зигзагообразной формы и установлены в корпусе в один слой или несколько слоев. Противобайпасные устройства могут иметь другую конструкцию, например в виде шнековых ленточных завихрителей.

В качестве варианта прямые участки 11 труб 10 кассет 7 и 8 в зоне их совместного размещения могут быть выполнены витыми овального профиля (на чертеже не показаны), обеспечивающие поперечное обтекание среды и интенсифицирующие теплоотдачу.

Теплообменник работает следующим образом.

Внешним теплоносителем теплообменника является нагреваемая среда, в качестве которой используются продукты сгорания от ГТУ (газы). Продукты сгорания поступают в патрубок подвода 5 корпуса 2, проходят через решетчатую структуру кассет 7, 8 трубной матрицы 1, омывают внешнюю поверхность U-образных труб 10 со всех сторон и отдают свою теплоту воздуху, проходящему внутри труб 10, вследствие чего охлаждаются и выходят из теплообменника через патрубок отвода 6.

Внутренним теплоносителем является нагреваемая среда, в качестве которой используется воздух. Воздух подается через входной тройник 3 корпуса 2, разделяется двумя потоками по коллекторам подвода 13 кассет 7 и 8 и через трубные решетки 12 распределяется по U-образным трубам 10. Двигаясь по внутренним каналам труб 10, воздух воспринимает теплоту от продуктов сгорания (газа), нагревается и поступает в коллекторы отвода 14 кассет 7 и 8 через трубные решетки 12 и далее общим потоком отводится через выходной тройник 4 из теплообменника. Таким образом, происходит теплообмен между двумя средами при их циркуляции через теплообменник.

В качестве противобайпасных устройств 17 в примере конкретного выполнения используются металлические проволочные сетки зигзагообразной формы в один слой. Сетки интенсифицируют процесс теплообмена путем устранения перетечек при поперечном потоке продуктов сгорания в межтрубном пространстве, обеспечивают практически такое же обтекание продуктами сгорания периферийных труб 10 матрицы 1, как и в глубине трубного пучка.

Выполнение прямых участков 11 труб 10 матрицы 1 в виде витых труб овального профиля приводит к дополнительной интенсификации теплообмена за счет увеличения удельной поверхности теплообмена, что достигается более плотной упаковкой труб 10, модификации их геометрии, изменения геометрии канала и создания дополнительных вихревых течений, а также взаимодействия разнонаправленных винтовых течений, обусловленных поворотом их при переходе с одного ряда труб 10 панелей 9 на другой за счет взаимно перпендикулярного расположения данных панелей в матрице 1.

Использование в качестве внешнего теплоносителя продуктов сгорания ГТУ позволяет уменьшить массу корпуса 2 теплообменника, так как последний практически разгружен от механического воздействия давления внешнего теплоносителя. Поскольку продукты сгорания имеют давление, близкое к атмосферному, поэтому элементы корпуса 2 могут быть изготовлены из тонколистового материала.

Проведены расчетные сравнительные характеристики заявленного теплообменника с решетчатой матрицей и теплообменника с W-образными трубным пучком с шахматным расположением труб по патенту RU на полезную модель №31838.

Результаты представлены в таблице. Оценка теплообмена и гидравлического сопротивления решетчатой структуры матрицы выполнена для коридорного расположения труб (рис.10.90, Кейс В.М., Лондон А.Л. «Компактные теплообменники», М.: Энергия, 1967 г., стр.179). Расчеты теплообмена и гидравлического сопротивления в зоне гибов труб выполнены, как для коридорного обтекания труб внешним теплоносителем согласно рекомендациям (Оборудование теплообменное АЭС. Расчет тепловой и гидравлический. РТМ 108.031.05-84). При расчете гидравлического сопротивления по внутреннему теплоносителю во всех случаях в таблице приведены следующие составляющие потерь давления:

- потери на трение в трубной матрице;

- потери на повороты потока в изгибах труб;

- потери на входе и выходе из труб матрицы.

Кроме того, в расчетах были учтены и приняты равными для сравниваемых вариантов коэффициенты запаса для поверхности теплообмена, поправочные коэффициенты, учитывающие байпасные перетечки, погрешность аппроксимации рекомендуемыми зависимостями гидравлического сопротивления и теплообмена.

Расчеты показали, что при одинаковых параметрах теплоносителей на входе в аппараты коэффициент теплоотдачи внешнего теплоносителя (п.1.7 таблицы) предлагаемого теплообменника значительно выше (133,4 Вт/м²·С) коэффициента теплоотдачи (99,7 Вт/м²·С) известного аппарата при меньших относительных потерях напора данной среды. Принимая во внимание, что суммарные потери напора внешнего и внутреннего теплоносителей в трубном пучке (п.1.1 и 1.12 там же) и степень регенерации примерно одинаковы, можно сделать вывод, что предлагаемый теплообменник более компактен, так как имеет меньшую поверхность теплообмена (п.2.13 и 2.10 там же).

ТаблицаНаименование параметраГТУ мощностью 6 МВт, регенераторW-образный пучок, шахматное расположение труб (патент на ПМ 31838)Решетчатый пучок, коридорное расположение труб, последовательное соединение двух трубных систем1 Параметры теплообменника  1.1 Температура охлаждаемой среды, °С:  - на входе;647,0647,0- на выходе359,3358,11.2 Температура нагреваемой среды, °С:  - на входе;234,0234,0- на выходе566,3568,31.3 Расход охлаждаемой среды, кг/с26,326,31.4 Расход нагреваемой среды, кг/с24,124,11.5 Давление охлаждаемой среды (абс.), кПа106,0106,01.6 Давление нагреваемой среды (абс.), кПа586,0586,01.7 Коэфф. теплоотдачи внешнего теплоносителя, Вт/м²°С99,7133,41.8 Коэфф. теплоотдачи внутреннего теплоносителя, Вт/м²°С139,6166,61.9 Коэффициент теплопередачи, Вт/м²°С55,771,11.10 Поправка на перекрестный ход0,9320,9291.11 Относит. потери напора внешнего теплоносителя, %2,311,81.12 Относит. потери напора внутреннего теплоносителя, %0,8211,541.13 Степень регенерации0,8000,8042 Параметры трубной матрицы  2.1 Наружный диаметр труб, м0,0250,0252.2 Внутренний диаметр труб, м0.0230,0232.3 Относительный поперечный шаг труб, м1,181,5712.4 Относительный продольный шаг труб, м0,9521,02.5 Количество слоев труб по ходу потока, шт4×9722.6 Количество рядов труб по фронту потока, шт72702.7 Порозность решетчатого пучка-0,52.8 Число ходов по внутреннему теплоносителю442.9 Длина прямого участка трубы в панели матрицы, м2,72,742.10 Длина матрицы по ходу внешнего теплоносителя, м-2х0,9252.11 Доля поверхности теплообмена решетчатой структуры, м²-0,7862.12 Доля поверхности теплообмена в зоне гибов труб, м²-0,2142.13 Полная поверхность теплообмена, м²171313782.14 Материал теплообменных труб  - 1 и 2 ходы08Х18Н10Т08Х18Н10Т- 3 и 4 ходы15ХМ15ХМ2.14. Габаритные размеры, м3,47×3, 10×4,40 

Таким образом, при расположении теплообменного трубного пучка предлагаемым образом значительно увеличивается интенсификация теплообмена, одновременно улучшаются и массогабаритные характеристики теплообменника, позволяющие изготовить его максимально компактным.

Теплообменник предназначен для утилизации тепла отходящих от агрегатов газов. Теплообменник содержит матрицу из двух размещенных в корпусе кассет, включающих трубчатые панели, выполненные из набора U-образных труб разного радиуса изгиба. Кассеты повернуты друг относительно друга на 90°. Прямые участки труб панелей одной кассеты размещены в промежутках между смежными прямыми участками труб панелей другой кассеты. Трубы соединены с коллекторами подвода и отвода внутреннего теплоносителя. Коллекторы установлены внутри корпуса, не связаны между собой и соединены в соответствующий входной и выходной каналы, представляющие собой тройник с разделением или слиянием потока внутреннего теплоносителя одновременно для двух кассет. В U-образных частях трубных панелей, между корпусом и трубной матрицей, установлены противобайпасные устройства. В качестве противобайпасных устройств использованы металлические проволочные сетки зигзагообразной формы в один или несколько слоев. Взаимно перпендикулярное расположение кассет, при котором прямые участки труб кассет размещены между смежными прямыми участками труб панелей с образованием общей решетчатой поверхности, интенсифицируют теплообмен и снижают массогабаритные характеристики теплообменника. 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Теплообменник, содержащий корпус, коллекторы подвода (отвода) внутреннего теплоносителя, патрубки подвода (отвода) внешнего теплоносителя и трубную матрицу, состоящую из двух кассет, содержащих плоские смежные панели, образованные изогнутыми трубами U-образной формы, причем панели одной кассеты расположены в промежутке между панелями другой кассеты, отличающийся тем, что кассеты повернуты относительно друг друга на 90°, при этом прямые участки труб панелей одной кассеты размещены в промежутках между смежными прямыми участками труб панелей другой кассеты с образованием общей решетчатой поверхности с коридорным расположением труб, коллекторы подвода (отвода) внутреннего теплоносителя соединены во входном (выходном) сечении в соответствующий один входной (выходной) канал, представляющий собой тройник с разделением (слиянием) потока внутреннего теплоносителя одновременно для двух кассет, при этом входной (выходной) тройники не связаны между собой и герметично соединены с корпусом только в сечениях на входе (выходе) внутреннего теплоносителя, в U-образных частях трубных панелей, между корпусом и трубной матрицей, а также между корпусом и патрубками подвода (отвода) внутреннего теплоносителя установлены противобайпасные устройства.2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что противобайпасные устройства выполнены в виде металлических проволочных сеток зигзагообразной формы в один или несколько слоев.3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что прямые участки труб панелей матрицы выполнены в виде витых труб овального профиля.