КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2010 года по МПК F28D7/00 F28F1/02 

Описание патента на изобретение RU2395774C1

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для применения в любых областях техники для подогрева или охлаждения газообразных сред, в том числе для подогрева воздуха газотурбинной установки (ГТУ) или для нагревания воды в потоке горячих газов ГТУ или двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Известен кожухотрубный теплообменник, содержащий кожух, в котором размещен пучок теплообменных труб с охлаждающими ребрами, закрепленный концами труб в трубных решетках, межтрубное пространство разделено поперечными перегородками, образующими с патрубками подвода и отвода межтрубной среды охладительный контур, и коллекторы подвода и отвода межтрубной среды, присоединенные к фланцам кожуха с обеих сторон теплообменника (см. патент РФ № 2238501 от 2003.04.22). Недостатком конструкции является невозможность установки ее на валу ГТУ или ДВС.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является кожухотрубный теплообменник, содержащий кожух, выполненный в виде двух концентрично расположенных цилиндров, с патрубками для подвода и отвода теплоносителей, размещенные в кожухе трубы в виде незамкнутых колец, на концах которых установлено, как минимум, по две пары коллекторов: входной, выходной, перепускной и перегородки, установленные в кожухе с образованием лабиринта (см. патент РФ № 2294502, публ. 2007.02.27).

Известный теплообменник имеет малые габариты, эффективный теплообмен, а форма кожуха с осевым отверстием позволяет использовать конструкцию в сочетании с ДВС или ГТУ. Однако сложная форма теплообменных труб затрудняет его эксплуатацию и техническое обслуживание. Это объясняется сложной разборкой и сборкой, а для химической промывки нужны дорогие промывочные растворы и специальные, как правило, фирменные устройства.

Поставлена задача - улучшить условия эксплуатации и технического обслуживания, не снижая эффективности теплообмена.

Технический результат связан с выполнением теплообменных труб трапециевидного сечения и закреплением их в трубных решетках так, что торцы труб расположены по радиусу вокруг съемной втулки, являющейся внутренним цилиндром кожуха. После того, как раскрыт наружный цилиндр кожуха (возможно выполнение его разъемным) и из середины вынута съемная втулка, появляется свободный доступ ко всем трубам 4 и межтрубному пространству, что удобно для его чистки движениями от периферии к центру. Облегчается также ремонт или замена отдельных труб. Эффективность теплообмена регулируется количеством труб. Благодаря тому, что сечение труб и межтрубного пространства одинаково трапециевидное, упрощается расчет теплообменных процессов.

Поставленная задача достигается тем, что в кожухотрубном теплообменнике, содержащем кожух, выполненный в виде двух концентрично расположенных цилиндров, между которыми расположены теплообменные трубы, коллекторы для подвода и отвода внутритрубной среды, патрубки и коллекторы для подвода и отвода межтрубной среды, согласно изобретению, теплообменные трубы выполнены с поперечным сечением трапециевидной формы и закреплены в трубных решетках с расположением труб по радиусу вокруг внутреннего цилиндра, выполненного в виде съемной втулки.

На фиг.1 показан продольный разрез теплообменника.

На фиг.2 показан вид А-А с изображением выходной трубной решетки.

На фиг.3 показан вид В - клиновой запор трубной решетки с кожухом.

Кожухотрубный теплообменник по фиг.1, 2 содержит кожух 1, выполненный из двух концентрично расположенных цилиндров: внешнего 2 и внутреннего в виде съемной втулки 3. Между цилиндрами 2, 3 расположены теплообменные трубы 4, которые в сечении имеют трапециевидную форму. Торцы труб 4 жестко закреплены в решетках 5, 6, например, сваркой, так, что торцы труб расположены по радиусу вокруг внутреннего цилиндра, выполненного в виде съемной втулки 3. Изготавливать трубы 4 можно из штампованных пластин с отбортовками вовнуть с последующей сваркой их периферийных кромок. Или вальцеванием заготовок трубы с приданием им трапециевидного профиля. Или сгибанием пластины посередине с отбортовкой по краям и соединением отбортовок одним сварочным швом. Так как межтрубное пространство между смежными трубами также имеет трапециевидную форму, это позволяет задавать, в зависимости от необходимости, соотношение площади сечения труб 4 и межтрубного пространства 1:1 или иное. Внутритрубная среда подается в трубы 4 через входной 7 и выходной 8 коллекторы. Крышка коллектора 7 соединена с цилиндром 2 фланцевыми соединениями. Межтрубная среда подается через входной патрубок 9 в коллектор 10 и выпускается в атмосферу через коллектор 11 и выходной патрубок 12. Коллектор 10 образован частью цилиндра 2 и периферийной частью решетки 5, соединенной фланцевыми соединениями с цилиндром 2 и крышкой выходного коллектора 8. Решетка 6 соединена с цилиндром 2 клиновым запором, как показано на фиг.3. Размер решетки 6 задается внутренним диаметром цилиндра 2. Съемная втулка 3 сопрягается с трубной решеткой 5, как показано на фиг.1, а с трубной решеткой 6 соединена гайкой 13.

Работает заявляемый теплообменник по традиционной противоточной схеме. При необходимости разобрать теплообменник раскручивают фланцевые соединения, извлекают решетки 5,6 вместе с закрепленными теплообменными трубами 4. Далее раскручивается гайка 13 и из середины вынимается съемная втулка 3. Возможно выполнение цилиндра 2 кожуха разъемным вдоль оси. В этом случае для разборки достаточно извлечь втулку 3. В результате появляется свободный доступ ко всем трубам 4 и межтрубному пространству, что удобно для его чистки движениями от периферии к центру. Облегчается также ремонт или замена отдельных труб. Сборка теплообменника осуществляется в обратной последовательности. Кроме того, благодаря радиальному расположению трапециевидного сечения труб и такого же профиля межтрубного сечения, упрощается расчет теплообменных процессов для достижения наиболее эффективного коэффициента теплопередачи. Теплообмен не хуже, чем в прототипе, достигается регулированием количества труб 4.

Похожие патенты RU2395774C1

название год авторы номер документа
ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТЕПЛООБМЕНА 2013
  • Крохта Геннадий Михайлович
  • Иванников Алексей Борисович
RU2523454C1
ПРОТОЧНЫЙ КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 2014
  • Липухин Евгений Антонович
RU2572545C1
Кожухотрубный теплообменник 2018
  • Данилов Сергей Яковлевич
RU2680291C1
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ 2003
  • Грошиков В.И.
  • Лотфуллин Р.Л.
  • Марданов Ф.А.
  • Рак В.П.
  • Самошкин И.А.
  • Хусаинов И.Н.
RU2238501C1
ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 2019
  • Леонтьев Валерий Владимирович
RU2699851C1
Кожухотрубный теплообменник 2016
  • Савельев Владимир Николаевич
  • Орешкин Александр Николаевич
RU2614266C1
ТЕПЛООБМЕННИК 2018
  • Абубикеров Даниил Рафикович
  • Матвеев Андрей Павлович
  • Подсекин Александр Валентинович
  • Рогов Юрий Васильевич
RU2700311C1
Способ регенерации тепла отходящих выхлопных газов и устройство для его реализации 2021
  • Бусырев Александр Евгеньевич
RU2758074C1
Кожухотрубный теплообменник 1987
  • Михайлов Алексей Викторович
  • Пермяков Владилен Андреевич
  • Корнев Александр Николаевич
  • Лыгин Павел Александрович
SU1502947A1
СОТОВЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С ЗАКРУТКОЙ ПОТОКА 2008
  • Вайцехович Сергей Михайлович
  • Лебедев Александр Николаевич
  • Лебедев Сергей Александрович
RU2386096C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 395 774 C1

Реферат патента 2010 года КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Изобретение относится к теплотехнике и преимущественно предназначено для подогрева воздуха в газотурбинных установках (ГТУ) или для нагревания воды в потоке горячих газов ГТУ или ДВС. Изобретение содержит кожух из двух концентрично расположенных цилиндров, между которыми расположены теплообменные трубы с поперечным сечением трапециевидной формы. Трубы закреплены в решетках с расположением торцов труб по радиусу вокруг внутреннего цилиндра, выполненного в виде съемной втулки. Кожух снабжен входным и выходным коллекторами для внутритрубной среды и входными и выходными патрубками и коллекторами для межтрубной среды. Технический результат - улучшены условия эксплуатации и технического обслуживания (ремонт, замена отдельных труб и чистка межтрубного пространства) без снижения эффективности теплообмена. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 395 774 C1

Кожухотрубный теплообменник, содержащий кожух, выполненный в виде двух концентрично расположенных цилиндров, между которыми расположены теплообменные трубы, коллекторы для подвода и отвода внутритрубной среды, патрубки и коллекторы для подвода и отвода межтрубной среды, отличающийся тем, что теплообменные трубы выполнены с поперечным сечением трапециевидной формы и закреплены в трубных решетках с расположением торцов труб по радиусу вокруг внутреннего цилиндра, выполненного в виде съемной втулки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2395774C1

КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 2005
  • Байгалиев Борис Ергазович
  • Аверкиев Леонид Александрович
  • Филиппов Владимир Валентинович
  • Копылов Александр Александрович
RU2294502C1
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ 2003
  • Грошиков В.И.
  • Лотфуллин Р.Л.
  • Марданов Ф.А.
  • Рак В.П.
  • Самошкин И.А.
  • Хусаинов И.Н.
RU2238501C1
Кожухотрубный теплообменник 1986
  • Иванов Валерий Васильевич
  • Крылов Анатолий Алексеевич
  • Кузнецов Евгений Федорович
  • Шерапов Владимир Владимирович
SU1765672A1
US 7040100 B2, 09.05.2006.

RU 2 395 774 C1

Авторы

Михайлов Владимир Викторович

Даты

2010-07-27Публикация

2009-04-10Подача