Теплообменник Советский патент 1985 года по МПК F28D7/10 

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в нефтехимической.

Известен теплообменник, содержащий корпус с коаксиально установленной внутри трубой, в кольцевом зазоре между которыми размещена перегородка с радикальными отверстиями, увеличивающимися по ходу теплоносителя; и патрубки подвода и отвода сред 1.

Однако в данном теплообменнике повыщение эффективности разрушения пограничного слоя, достигаемое при сужении кольцевого пространства между перегородкой и теплообменной трубой, ведет к снижению производительности и увеличению гидравлического сопротивления.

Известен теплообменник для жидких и газообразных сред, содержащий концентрично расположенные в цилиндрическом корпусе теплообменную трубу и перегородку с волнистой поверхностью, делящую межтрубное пространство на входную и выходную полости и имеющую отверстия, для ввода среды в полость между теплообменной трубой и перегородкой 2.

Недостаток этого теплообменника заключается в том, что в нем затруднена равномерная подача потоков через отверстия на поверхность теплообменной трубы, так как невозможно шахматное расположение отверстий из-за наличия продольных выпуклостей у перегородки, а также сравнительная сложность ее изготовления и металлоемкость. Известен также теплообменник, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода сред и коаксиально размещенную внутри корпуса трубу, в кольцевом зазоре между которыми размещена конусообразная перегородка с радиальными отверстиями, обращенная к патрубку подвода среды меньшим основанием и образующая с трубой камеру смешения 3.

Недостатком известного теплообменника является низкая интенсивность теплообмена.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что , в теплообменнике, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода сред и коаксиально размещенную внутри корпуса трубу, в кольцевом зазоре между которыми размещена конусообразная перегородка с радиальными отверстиями, обращенная к патрубку подвода среды меньшим основанием и образующая с трубой камеру смешения, перегородка со стороны камеры смешения снабжена патрубками, закрепленными в ее отверстиях и обращенными к поверхности трубы. Патрубки расположены в шахматном порядке.

Патрубки выполнены с диаметром, увеличивающимс.я по доду среды в кольцевом зазоре.

Возможно выполнение патрубков изогнутыми вдоль трубы, заглушенными с торца и имеющими на боковой поверхности отверстия, обращенные к трубе.

Патрубки, расположенные у большего основания перегородки, .могут быть наклонены в сторону движения среды в кольцевом зазоре.

На фиг. 1 показан предлагаемый теплообменник; на фиг. 2 и 3 - элементы теплообменника.

Теплообменник содержит корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 сред и коаксиально размещенную внутри корпуса 1 трубу 4, в кольцевом зазоре между которыми размещена конусообразная перегородка 5 с

радиальными отверстиями, обращенная к патрубку подвода 2 среды .меньшим основанием и образующая с трубой 4 камеру смешения. Перегородка 5 со стороны камеры смешения снабжена патрубками 6, закрепленными в ее отверстиях и обращенными к поверхности трубы 4, патрубки 6 расположены в шахматном порядке и выполнены с диаметром, увеличивающимся по ходу среды в кольцевом зазоре. Свободные концы патрубков 6 изогнуты вдоль теплообменной трубы

4, заглушены на торце и снабжены отверстиями 7, обращенными к теплообменной трубе 4. У меньшего основания перегородки 5 выполнен ряд радиальных отверстий 8. В узкой зоне камеры смешения патрубки 6 имеют уклон в сторону меньшего основания конусной перегородки 5, а патрубки 6, расположенные у большего основания, наклонены в противоположную сторону.

Предлагаемый теплообменник работает следующим образом.

Горячий теплоноситель, например пирогаз, после пиролизной г;ечи циркулирует по теплообменной трубе 4. Холодный теплоноситель, например паровой конденсат, через патрубок подвода 2 подается в кольцевое

пространство. Часть этого теплоносителя через отверстия перегородки 5 у ее меньшего основания поступает в узкую зону камеры смешения, другая часть попадает в камеру по радиально установленным патрубкам 6. Пограничный слой в узкой зоне

5 ка.меры, образованный теплоносителем, поступающим через отверстия в перегородке 6 оттесняется потоками из патрубков 6, пограничный слой теплоносителя, образованный потоками из этих патрубков 6, стыкуется и оттесняется пограничным слоем теплоносителя из последующего ряда патрубков и т. д. Таким образом, в контакте с поверхностью теплообменной трубы 4 постоянно находятся потоки теплоносителя непосредственно из кольцевого пространства, минуя

5 камеру смешения. Смешение теплоносителя происходит за пределами пограничной зоны. Шахматное расположение патрубков 6 и дифференцирование их диаметров по длине камеры смешения обеспечивают равномерное распределение потоков на поверхности теплообменной трубы 4. Пограничный слой оттесняется более холодными (или горячими) потоками из патрубков 6 (по сравнению с теплоносителем после смешения в камере). Это позволяет поддерживать высокую тепловую мощность по всей длине теплообменной трубы 4. Испарение, например, парового конденсата при закалочном охлаждении пирогаза с утилизацией его тепла происходит на всей поверхности теплообменной трубы 4. При этом ввиду того, что коэффициент теплоотдачи от жидкой фазы намного выше, чем от паровой, достигается существенное увеличение теплопередачи. Выполнение-свободного конца патрубка 6, заглушенного на торце, изогнутым вдоль теплообменной трубы 4 и снабженным отверстиями 7, обращенными к последней, дает возможность уменьшить количество этих патрубков б при одновременном увеличении их диаметра, т. е. упростить изготовление теплообменника. По наклоненным вверх патрубкам верхнего ряда в вертикальной камере смешения отводятся образовавшиеся пары жидкого теплоносителя, если последний достигнет точки кипения до поступления в камеру смешения, и исключается тем самым возникновение там гидроударов.

Экономический эффект при использовании предлагаемого теплообменника возникает за счет -интенсификации теплообмена.

Фиг. г

Фиг.З

1. ТЕПЛООБМЕН-НИК, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода сред и коаксиально размещенную внутри корпуса трубу, в кольцевом зазоре между которыми размещена конусообразная перегородка с радиальными отверстиями, обращенная к патрубку подвода среды меньщим основанием и образующая с трубой камеру смешения, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, перегородка со стороны камеры смешения снабжена патрубками, закрепленными в ее отверстиях и обращенными к поверхности трубы. 2.Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что патрубки расположены в щахматном порядке. 3.Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что патрубки выполнены с диаметром, увеличивающимся по ходу среды в кольцевом зазоре. 4.Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что свободные концы патрубков изогнуты вдоль трубы, заглушены с торца и на боковой поверхности имеют отверстия, обращенные к трубе. Б. Теплообменник по пп. 1-4, отличающийся тем, что патрубки, расположенные у (Л большего, основания перегородки, наклонены в сторону движения среды в кольцевом зазоре. оо ;О ;0 СП сл