ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ КОЖУХОТРУБНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ Российский патент 2016 года по МПК F28D7/00 

Известны кожухотрубные теплообменники с теплообменным элементом в виде прямолинейных теплообменных трубок и спиральных. Для первых характерны недостаточная теплоотдача на единицу длины теплообменника, в зависимости от области применения сравнительно быстрое накопление осадка на стенках трубок и существенные ограничения на скорость разогрева-охлаждения теплообменника. Для вторых характерны утонения на растянутых участках, особенно перед собственно спиралью и на малых диаметрах навивки, повышенные гидравлические потери за счет резкого изменения направления потока в теплообменных трубках, существенные потери мощности при необходимости глушения трубки. Технический результат, позволяющий минимизировать вышеуказанные недостатки, достигается тем, что теплообменные трубки выполнены по винтообразной линии, одинаковы и с одним и тем же углом по дуге между входом и выходом в пределах каждого слоя, этот угол увеличивается от наружных слоев к внутренним, примерное равенство отношения L/d_э (где L - длина трубки, d_э - эквивалентный внутренний диаметр трубки) выдерживается за счет угла по дуге между входом и выходом трубки, изменением внутреннего диаметра трубки, при необходимости дросселированием, а также их комбинацией, а короткий прямолинейный участок предназначен для облегчения технологии сборки. При этом за счет некоторой турбулентности потока уменьшается количество отложений, глушение даже нескольких трубок не приводит к существенным потерям, от слоя к слою практически не изменяются теплогидравлические характеристики, за счет малого искривления отсутствует сколь-нибудь существенное утонение, за счет непрямолинейности трубок увеличивается скорость разогрева-охлаждения, увеличение мощности теплообменника достигается увеличением длины теплообменных трубок, выполняемых по винтообразной линии. К примеру, тепловая мощность, относительно теплообменников с прямыми трубками, при отношении расстояния между трубными досками, без учета технологического прямолинейного участка, к диаметру наружного слоя трубок, равному π/2, и угле между входом и выходом трубки 180°, может достигать 140%. Таким образом, теплообменный элемент кожухотрубных теплообменников, имеющий в своем составе трубные доски и теплообменные трубки, характеризующийся тем, что теплообменные трубки после короткого технологического прямолинейного участка выполнены по винтообразной линии диаметром, соответствующим месту входа-выхода трубки в трубных досках, а теплогидравлические характеристики трубок по направлению от периферии к центру выравниваются увеличением по дуге угла между входом-выходом трубки, изменением диаметра трубок, дросселированием, а также их комбинацией, выдерживая равенство отношения L/d_э, позволяет решить поставленную задачу.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в энергетической, нефтехимической, пищевой и других отраслях. Сущность изобретения: теплообменный элемент кожухотрубных теплообменников, имеющий в своем составе трубные доски и теплообменные трубки, характеризующийся тем, что теплообменные трубки после короткого технологического прямолинейного участка выполнены по винтообразной линии диаметром, соответствующим месту входа-выхода трубки в трубных досках, а теплогидравлические характеристики трубок по направлению от периферии к центру выравниваются увеличением по дуге угла между входом-выходом трубки, изменением диаметра трубок, дросселированием, а также их комбинацией, выдерживая равенство отношения I/d_э. Технический результат - теплообменник с предлагаемой конструкцией теплообменного элемента позволит увеличить, без снижения надежности, относительно теплообменников с прямыми трубками до 20% и более тепловую мощность при тех же габаритных размерах теплообменника, увеличить скорость разогрева-охлаждения и соизмерим по тепловой мощности со спиральными.

Теплообменный элемент кожухотрубных теплообменников, имеющий в своем составе трубные доски и теплообменные трубки, характеризующийся тем, что теплообменные трубки после короткого технологического прямолинейного участка выполнены по винтообразной линии диаметром, соответствующим месту входа-выхода трубки в трубных досках, а теплогидравлические характеристики трубок по направлению от периферии к центру выравниваются увеличением по дуге угла между входом-выходом трубки, изменением диаметра трубок, дросселированием, а также их комбинацией, выдерживая равенство отношения L/d_э.