Многопоточный трубчатый змеевик Российский патент 2021 года по МПК F28F1/00 

Изобретение относится к конструкции трубчатых поверхностей теплопередачи теплообменных устройств для текучих сред и может быть использовано в нефтегазовой, химической и других отраслях техники, в частности, в нагревателях нефти и нефтяной эмульсии.

Известны однопоточные трубчатые змеевики [1, 2], в которых прямые трубы-шпильки соединены между собой приварными крутоизогнутыми отводами. Минимальное расстояние между осями смежных труб в змеевках ограничено величиной 1,75d, где d - наружный диаметр труб. Данное обстоятельство накладывает ограничение на увеличение площади поверхности теплопередачи в единице объема, занимаемого змеевиком.

Известен однопоточный трубчатый змеевик [3], в котором прямые трубы-шпильки соединены между собой двойниками и отводами. В данном известном змеевике возможно любое малое расстояние между прямыми трубами в плоскости ряда труб-шпилек, но большим является габаритный размер ряда труб в направлении, перпендикулярном плоскости ряда. К недостаткам относится и сложная конструкция змеевика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки [4] - прототип. Конструкция данного устройства является простой, технологичной в изготовлении. Из-за малого расстояния между трубами змеевик [4] имеет значительно более высокую компактность, чем известные аналоги. Недостатком устройства [4], как и известных аналогов [1, 2, 3], является невозможность осуществлять движение текучей среды в них несколькими параллельными потоками. Организация движения текучей среды в одном змеевике несколькими параллельными потоками требуется, когда необходимо уменьшить скорость движения среды, увеличить время пребывания ее в змеевике и в ряде других специальных случаев.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в обеспечении многопоточного движения текучей среды в одном змеевике.

Технический результат заключается в возможности за счет многопоточности увеличения площади теплопередачи в единице объема змеевиковых поверхностей, то есть повышения их компактности, а также в снижении гидравлического сопротивления текучей среды в змеевике.

Сущность изобретения заключается в том, что в многопоточном трубчатом змеевике, содержащем ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки, количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека, вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика, диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние вдвое меньшее, чем длина отсека.

В отличие от известного устройства, то, что количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика, диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние вдвое меньшее, чем длина отсека, позволяет осуществлять движение текучей среды в прямых трубах змеевика несколькими параллельными потоками и тем самым решить поставленную техническую проблему.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом [4] показывает, что заявляемое решение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

В известных технических решениях [1, 2, 3] можно осуществлять лишь однопоточное движение текучей среды в змеевике.

На фиг. 1 приведен разрез предлагаемого многопоточного трубчатого змеевика (показан частный случай двухпоточного трубчатого змеевика); на фиг. 2 - часть трубчатого соединительного элемента.

Многопоточный трубчатый змеевик, содержащий ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки, отличающийся тем, что количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека, вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика, диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние вдвое меньшее, чем длина отсека.

Открытые концы труб 1 соединены между собой трубчатыми соединительными элементами 2 с отверстиями 3 для ввода в них открытых концов прямых труб 1. В диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов 2 установлены диски 4, которые со стенкой трубчатого соединительного элемента 2 образуют отсеки 5.

Многопоточный трубчатый змеевик работает следующим образом. При подаче жидкости, например, слева в верхний трубчатый соединительный элемент 2, поток подаваемой жидкости разделяется на несколько параллельных потоков (на фиг. 1 два потока) входящих с разворотом на 90° через открытые концы в полости прямых труб 1. При выходе из прямых труб 1 параллельные потоки объединяются в полости отсека 5 нижнего трубчатого соединительного элемента 2, а затем вновь идет разделение общего потока по другим прямым трубам 1, входящим своими открытыми концами в данный отсек 5. Далее жидкость последовательно проходит параллельными потоками через все прямые трубы 1 и отсеки 5 в трубчатых соединительных элементах 2 и выходит из змеевика справа. В каждом отсеке 5 осуществляется поворот движения жидкости на 180°.

Преимуществами предлагаемого многопоточного трубчатого змеевика являются:

- возможность осуществления движения жидкости одним или несколькими параллельными и однонаправленными потоками в устройстве;

- простота конструкции и технологичность изготовления;

- большая площадь поверхности труб, приходящаяся на единицу объема змеевика.

Источники информации

1. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1987. с. 13-16.

2. Патент РФ №2256846 С1, бюл. №20 от 20.07.2005.

3. Авторское свидетельство СССР №454405, МПК F26B 5/10, C10G 9/20, бюл. №47 от 25.12.1974.

4. Патент РФ №2382973 С1, МПК F28F 1/00, бюл. №6 от 27.02.2010.

Изобретение относится к области энергетики. Многопоточный трубчатый змеевик содержит ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки. Количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека, вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика. Диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние, вдвое меньшее, чем длина отсека. Изобретение позволяет обеспечить многопоточное движение текучей среды в одном змеевике. 2 ил.

Многопоточный трубчатый змеевик, содержащий ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки, отличающийся тем, что количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека, вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика, диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние, вдвое меньшее, чем длина отсека.