Теплообменник Российский патент 2022 года по МПК F28D7/02 F28D7/16 

Предлагаемое техническое решение предназначено для применения в области энергетики, а именно в теплообменниках, как с жидким, так и газообразным теплоносителем.

Известны теплообменники и парогенераторы, теплообменная поверхность которых выполнена из отдельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, оси которых параллельны (см., SU N 532744 А, 21.10.76, F28D 7/00; RU 1468150 С 30.09.94 F28D 7/00; RU 2006777 С1 30.01.94 F28D 5/02; DE 3421421 А1, 03.01.85; ЕР 0751363 А1, 02.01.97, F28D 7/02).

Недостатком вышеуказанных конструкций является неэффективное заполнение теплообменной поверхностью корпуса теплообменного аппарата и слабая турбулизация теплоносителя по межтрубному пространству.

Также известен теплообменник, (см. патент RU №2152574 С1 опуб. 10.07.2000 г., кл. МПК F28D 7/02), в котором пучок теплообменных элементов, выполненных из параллельно-пространственных спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, заведенными между витками смежных змеевиков, расположены по равносторонней треугольной сетке в кожухе.

Недостатком такой конструкции является невозможность обеспечить гидродинамическую устойчивость при достаточно большом количестве параллельно подключенных теплообменных элементов в области малых тепловых нагрузок.

По наибольшему числу общих признаков и достигаемому результату теплообменник по патенту RU №2152574 С1 выбираем за прототип.

Технической задачей является создание теплообменника обеспечивающего гидродинамическую устойчивость в области малых тепловых нагрузок.

Решение поставленной технической задачи дает возможность повысить долговечность теплообменных элементов.

Для решения поставленной задачи в теплообменнике, содержащем расположенный в кожухе пучок теплообменных элементов, выполненных из параллельно-пространственных спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, заведенными между витками смежных змеевиков, расположенных по равносторонней треугольной сетке на входных участках теплообменных элементов установлены дросселирующие устройства, при этом входные участки теплообменных элементов защищены общим экраном. Также входные участки теплообменных элементов содержащие дроссельные устройства могут быть защищены индивидуальными экранами или фальш-трубной доской с заполнением зазоров между ней и теплообменными элементами теплоизолирующим материалом.

Предложенная конструкция теплообменника за счет установки на входе в каждый теплообменный элемент дроссельных устройств и защитных экранов снижает тепловые потоки в районе дроссельных устройств и обеспечивает снижение амплитуды межэлементных пульсаций расхода среды в теплообменных элементах, что как следствие, способствует снижению термоциклирования теплообменных элементов и повышает их долговечность.

Суть технического решения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображен общий вид теплообменника;

на фиг. 2 изображен выносной элемент А фиг. 1;

на фиг. 3 изображен выносной элемент А фиг. 1 (варианты установки тепловых экранов).

Теплообменник содержит пучок теплообменных элементов 1, выполненных из параллельно-пространственных спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, заведенными между витками смежных змеевиков, расположенных по равносторонней треугольной сетке, на входных участках которых установлены дросселирующие устройства 2, защищенные общим экраном 3 или индивидуальными экранами 4 или фальш-трубной доской 5 заполненной теплоизолирующим материалом 6. Пучок теплообменных элементов 1 расположен в корпусе 7, с патрубками подвода 8 и отвода 9 греющего теплоносителя и с патрубками подвода 10 и отвода 11 с примыкающим к ним коллекторными камерами 12, 13 с трубными решетками 14, 15 нагреваемого теплоносителя. Пучок теплообменных элементов 1 обжат кожухом 16, который выполнен гофрированным.

Теплообменник работает следующим образом. Греющий теплоноситель через патрубок 8 поступает в межтрубное пространство и двигаясь вдоль пучка теплообменных элементов отдает тепло нагреваемому теплоносителю и отводится через патрубок 9.

Нагреваемый теплоноситель через патрубок 10, коллекторную камеру 12 и дроссельные устройства 2, защищенные общим экраном 3 или индивидуальными экранами 4 или фальш-трубной доской 5 заполненной теплоизолирующим материалом 6, распределяется по теплообменным элементам и двигаясь вдоль пучка получает тепло от греющего теплоносителя собирается в камере 13 и отводится через патрубок 11.

Таким образом, выполнение теплообменника с установкой дросселирующих устройств на входных участках теплообменных элементов защищенных экранами позволяет снизить тепловые потоки в районе дроссельных устройств и обеспечивает снижение амплитуды межэлементных пульсаций расхода среды в теплообменных элементах в 3-4 раза, (подтверждено проведенными экспериментами) и как следствие, способствует снижению термоциклирования теплообменных элементов, что повышает их долговечность.

Изобретение относится к области теплотехники и может использоваться в теплообменниках, как с жидким, так и газообразным теплоносителем. В теплообменнике, содержащем расположенный в кожухе пучок теплообменных элементов, выполненных из параллельно-пространственных спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, заведенными между витками смежных змеевиков, расположенными по равносторонней треугольной сетке, на входных участках которых установлены дросселирующие устройства, при этом входные участки защищены общим экраном или индивидуальными экранами или фальш-трубной доской с заполнением зазоров между ней и теплообменными элементами теплоизолирующим материалом. Технический результат - повышение долговечности теплообменных элементов. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Теплообменник, содержащий кожух с расположенным в нем пучком теплообменных элементов, выполненных из параллельно-пространственных спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, заведенными между витками смежных змеевиков, расположенных по равносторонней треугольной сетке, отличающийся тем, что на входных участках теплообменных элементов установлены дросселирующие устройства, при этом входные участки теплообменных элементов защищены экраном.

2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что входные участки теплообменных элементов, содержащих дроссельные устройства, защищены общим экраном.

3. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что входные участки теплообменных элементов, содержащих дроссельные устройства, защищены индивидуальными экранами.

4. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что входные участки теплообменных элементов, содержащие дроссельные устройства, защищены фальштрубной доской, а зазоры между ней и теплообменными элементами заполнены теплоизолирующим материалом.