Змеевиковый теплообменник Советский патент 1988 года по МПК F28D7/02 F28F9/00 

Изобретение относится к теплоэнегетике и может быть использовано пр конструировании змеевиковых теплообменников, преимущественно вертикальных.

Известны конструкции змеевиковых теплообменников, поверхность теплообмена которых представляет собой цилиндрическую спираль, изготовлен- ную из трубы, навитой вокруг цилиндрической оправки 1.

Однако отсутствие устройств,удерживающих змеевик на оправке, излишн нагружает сварное соединение тепло- обменника труба - трубная доска,снижая его надежность в работе.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является вертикальный теплообменник, тепло- обменная поверхность которого выполнена из многорядной и многоходовой спирали, навитой вокруг цилиндрической оправки и закрепленной в трубных досках своими концами 2.

Недостатком известного устройства является ее низкая надежность, обусловленная опасностью разгерметизации сварного соединения труба - трубная доска из-за действия веса трубчатой теплообменной поверхности на указанное сварное соединение, а также передачи дополнительных усилий от теплообменной поверхности за счет ее температурных удлинений.При этом вероятность разгерметизации значительно возрастает в условиях сейсмических нагрузок, приводящих,в зависимости от места установки теплобменника, к значительньм перегруз- кам.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в змеевиковом теплообмен- нике, содержащем корпус, внутри которого размещена цилиндрическая оправка с рядами витков змеевиковых труб, концы которых закреплены в отверстиях трубных решеток, в корпусе дополнительно установлены опорные доски с прорезями под фиксаторы,упирающиеся в витки труб, и отверстиям для концов змеевиковых труб, расположенными соосно отверстиям в труб- ,ных решетках.

Витки труб в местах контакта с фиксатором могут быть снабжены защитными проставками.

ю

15

0 5

О .-

5

0

5

722

Проставки могут быть выполнены из материала с меньшей твердостью, чем фиксаторы и трубы.

На фиг. 1 изображен змеевиковый теплообменник, общий вид; на фиг.2 - верхний узел фиксации витков змеевиковых труб; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - опорная доска, при другом варианте фиксации труб; на фиг. 5 - узел упора фиксаторов в витки; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг.5.

Теплообменник содержит корпус 1, в котором установлена цилиндрическая оправка 2 с рядами витков многоходовых змеевиковьш труб 3, концы 4 которых закреплены в трубных решетках 5 и 6, соединенных с корпусом 1 сварными соединениями 7 и 8. На концах оправки 2 имеются опорные доски

9и 10 с прорезями 11, в которых закреплены фиксаторы 12 (фиг. 3), или отверстиями, в которых закреплены фиксаторы 13 (фиг. 4). Опорные доски 9 и 10 соединены с корпусом 1 центрирующими кольцами 14 и 15. К трубным решеткам 5 и 6 с помощью сварных соединений 16 и 17 крепятся крьш1ки 18 и 19 с патрубками 20 и 21, образуя входную 22 и выходную 23 камеры трубного пространства. Патрубки 24 и 25 организуют вход и выход среды в межтрубном пространстве.Отверстия 26 обеспечивают вход и выход среды межтрубного пространства через опорные доски 9 и 10. Между фиксаторами 12 и 13 и витками змеевиковЕлх труб 3 расположены защитные простав- ки 27, например втулки, выполненные из более мягкого материала, чем фиксаторы и витки змеевиковых труб.

В качестве материала для изготовления проставок может быть использована сталь с твердостью НВ 135-170, а в качестве материала фиксаторов и витков теплообменных труб - сталь с твердостью НВ 180-230.

Изготовление теплообменника происходит следующим образом.

Цилиндрическая оправка 2 с установленной на одном ее конце опорной доской 9 зажимается в центрах токар- но-винторезного станка г Затем последовательно навиваются витки каждого ряда змеевиковых труб 3, после чего осуществляется монтаж опорной доски

10на втором конце оправки 2. Затем в прорези 11 (фиг. 3) вставляются

фиксаторы 12 или в специальные отверстия (второй вариант) вставляются фиксаторы 13 (фиг. 4) до упора в витки змеевиковых труб 3, после чего фиксаторы свариваются со своей опорной доской 9 и Ш. При необходимости , между фиксаторами и витками теплообменной поверхности помещаются проставки, например втулки 27 (фиг.5 и 6), предохраняющие витки от возможных механических .повреждений со стороны фиксаторов.

После этого собранный узел демонтируется со станка и устанавливается на специальном стапеле, где производится монтаж корпуса 1 теплообменника, в котором опорные доски 9 и 10 центрируются соответствующими центрирующими кольцами 14 и 15. Затем производится монтаж трубных решеток 5 и 6, во время которого концы 4 змеевиковых труб-3 проходят через отверстия в этих решетках, .выполненные соосно с отверстиями в опорных досках 9 и 10, после чего вьшолняют- ся сварные соединения 7 и 8 между корпусом 1 и трубными решетками 5 и 6. Затем производится развальцовка и заварка концов 4 в трубных решетках 5 и 6 и приварка крышек 18 и 19 к трубным решеткам 5 и 6 сварными соединениями 16 и 17.

Теплообменник работает следующим образом.

По стрелке В входит среда в патрубок 24, поступает через отверстия 26 опорной доски 9 в межтрубное пространство, омывает витки рядов многоходовой трубчатой теплообменной поверхности и проходя через отверстия 36 опорной доски Ю, выходит через патрубок 25 по стрелке Г.

По стрелке Д входит среда через патрубок 21 во входную камеру 22 трубного пространства, откуда параллельно через концы 4 проходит внутри труб 3 и через выходную камеру 23 трубного пространства и патрубок 20 выходит по стрелке Е.

Усилия, возникающие от действия веса змеевиковых труб 3, за счет температурных изменений, а также от воздействия возможных сейсмических нагрузок передаются через фиксаторы 12 (13), опорные доски 9 и 10,центрирующие кольца 14 и 15 на корпус 1, в то время как сварные соединения концов 4 змеевиковых труб 3 с трубными решетками 5 и 6 значительно разгружаются. Это повышает надежность этих соединений, а значит и надежность работы теплообменника в целом.

М v./

Фиг.з

/J

фиг.5

ОЛг.

6-6

1Z

(JJU2.6