ВХОДНАЯ КАМЕРА ТЕПЛООБМЕННИКА Российский патент 2017 года по МПК F28F9/00 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в химической и энергетической промышленности, например, при изготовлении подогревателей питательной воды высокого давления в производстве синтеза аммиака.

Известна входная камера теплообменника, содержащая трубный пучок, размещенный в корпусе, патрубок входа межтрубной среды и распределительный экран, выполненный в виде перфорированной перегородки, охватывающей часть трубного пучка со стороны входа среды (патент США №2655350, кл. 165-160, опублик. в 1953 г.).

Недостатком известной входной камеры является повышенное гидравлическое сопротивление, сильно турбулизованный поток межтрубной среды на выходе ее из отверстий перегородки, направленный на трубы пучка, кавитационный износ труб, низкая интенсивность теплообмена удаленных от входного патрубка труб, что снижает надежность и срок службы теплообменного аппарата.

Известна входная камера теплообменника, содержащая трубный пучок, размещенный в корпусе, патрубок входа межтрубной среды и охватывающий трубный пучок кольцевой гофрированный экран с отверстиями, которые расположены в стенках гофров, преимущественно в зоне их вершин, обращенных к корпусу (авторское свидетельство СССР №1591606, МПК F28F 9/00, опублик. в 1995 г.).

Недостатком известной камеры является увеличение металлоемкости теплообменника для размещения гофрированного экрана, занимающего большую площадь сечения, чем цилиндрическая обечайка, что является существенным недостатком для аппаратов высокого давления.

Наиболее близким решением к изобретению является входная камера теплообменника, содержащая теплообменный трубный пучок, заключенный в корпус с патрубком для подвода рабочей среды. В камере трубный пучок охватывает экран, состоящий из двух перфорированных обечаек, установленных коаксиально с зазором между собой и корпусом и с взаимным смещением отверстий (авторское свидетельство СССР №777391, МПК F28F 9/00, опублик. в 1980 г.)

Недостатком известной камеры является ее большое гидравлическое сопротивление и увеличение металлоемкости теплообменника для размещения коаксиальных обечаек и организации распределительной полости, что является существенным недостатком для толстостенных аппаратов высокого давления.

Целью изобретения является повышение надежности теплообменника путем снижения и выравнивания скорости теплоносителя на входе, снижения гидравлического сопротивления экрана и динамической нагрузки на теплообменные трубы без увеличения металлоемкости входной камеры.

Указанная цель достигается тем, что во входной камере теплообменника, содержащей корпус с патрубком для подвода рабочей среды, охватывающей трубный пучок, закрепленный в трубной решетке, и экран для снижения и выравнивания скорости входного потока, размещенный между корпусом и трубным пучком и выполненный в виде обечайки, обечайка выполнена с пазами переменной ширины и увеличение ширины пазов пропорционально удаленности от патрубка входа среды, при этом обечайка плотно соединена своими противоположными торцами соответственно с корпусом и трубной решеткой.

Указанный технический результат достигается тем, что входящему потоку определено направление, выравнивающее скорость среды и дозированное воздействие на периферийные теплообменные трубы, что является сущностью изобретения.

На фиг. 1 изображен продольный разрез входной камеры теплообменника, на фиг. 2 изображено сечение А-А на фиг. 1.

Входная камера теплообменника содержит корпус 1 с патрубком 2 для подвода рабочей среды. Корпус 1 охватывает трубный пучок 3, который содержит трубы 4, закрепленные своими концами в трубной решетке 5. Трубный пучок 3 охватывает экран 6, выполненный в виде обечайки со специальными переменными по ширине пазами.

Входная камера теплообменника работает следующим образом.

Рабочая среда через патрубок 2 поступает в кольцевой зазор 7, образованный экраном 6 и корпусом 1, глухой со стороны патрубка входа, и распределяется по нему, теряя скорость. Встречает на пути движения пазы переменного по ширине профиля 8, при этом ширина пазов увеличивается по мере потери скорости входящей средой, что снижает ударное действие потока среды на трубы и, соответственно, их вибрацию, а также способствует равномерному проникновению среды к теплообменным трубам, удаленным от входного патрубка.

Пониженная и выровненная по сечению скорость рабочей среды на входе в пучок 3 и отсутствие прямого ударного воздействия потока рабочей среды на трубы 4 снижает динамическую нагрузку на теплообменные трубы, уменьшает возможность возникновения вибрации труб 4 и их кавитационного износа, обеспечивает равномерное омывание наружных поверхностей, удаленных от входного патрубка труб, что повышает надежность теплообменника.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в химической и энергетической промышленности, например, при изготовлении подогревателей питательной воды высокого давления в производстве синтеза аммиака. Повышение надежности толстостенного теплообменника путем выравнивания скорости потока, уменьшения вибрации труб без увеличения металлоемкости обеспечивается выполнением распределительного экрана, размещенного в зазоре между кожухом и трубным пучком в виде обечайки с пазами переменной ширины, увеличивающимися пропорционально удаленности от входного патрубка. 2 ил.

Входная камера теплообменника, содержащая корпус с патрубком для подвода рабочей среды, охватывающий трубный пучок, закрепленный в трубной решетке, и экран для снижения и выравнивания скорости входного потока, размещенный между корпусом и трубным пучком и выполненный в виде обечайки, отличающаяся тем, что обечайка выполнена с пазами переменной ширины, и увеличение ширины пазов пропорционально удаленности от патрубка входа среды, причем обечайка плотно соединена своими противоположными торцами соответственно с корпусом и трубной решеткой.