Теплообменник Советский патент 1992 года по МПК F28D7/10 F28D9/02 

В отечественных конструкциях тепло- обменные трубы выполнены в виде горячеп- рессованных заготовок шифра ТРУ по ТУ 1-2-452-83 из алюминевого сплава АМГ-2.

Теплообмен в аппаратах с продольно- оребренными теплообменными трубами осуществляется между охлаждаемой средой, проходящей вдоль сребренной наружной поверхности труб ТРФ, и охлаждающей трубной средой, омывающей внутреннюю гладкую поверхность этих труб. При этом поток трубной среды движется в кольцевом зазоре между внутренней стенкой теплооб- менной трубы и наружной стенкой вытесни- тельной трубы, помещенной в полости труб ТРФ. Вытеснительная труба также служит цели подвода охлаждающей трубной среды извне к активному сребренному участку теплообменной трубы и отвода этой среды. Для оптимального теплообмена необходима противоточная схема взаимного движения охлаждающего и охлаждаемого теплоносителей. Однако конструкция известных аппаратов не всегда обеспечивает противоток теплоносителей для всей тепло- обменной поверхности .Конструкцию теп- лообменнойтрубыс вытеснительной трубой называют трубой Фильда. Так в аналогичном устройстве по трубе Фрида противоточная схема взаимодействия теплоносителей принципиально осуществима лишь благодаря конструктивно сложному двухходовому движению охлаждаемой среды (газа).

В случае одноходового потока газа предложенная конструкция патрубков, корпусов и коллекторов подвода и отвода охлаждающей трубной среды обязательно приводит к смешанной противоточно-пря- моточной системе охлаждения.

В различных кожухотрубчатых теплообменниках известно применение элементов конструкции, называемых распределительными устройствами, коллекторными камерами, распределительными коллекторами или водяными камерами. Они служат для подвода и отвода охлаждающей трубной среды к трубным пучкам аппаратов и в зависимости от конструкции задают схемы движения теплоносителей в аппарате.

В прототипе теплообменные трубы работают исключительно в одноходовом режиме движения теплоносителей.

Трубная среда в рассматриваемом теплообменнике подается параллельно сразу во все теплообменные трубы, что в некоторых случаях обуславливает низкую скорость трубной среды и, соответственно, низкий коэффициент теплоотдачи.

Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена путем организации противоточного движения охлаждаемой среды и охлаждающей трубной среды и снижение материалоемкости теплообменника.

На фиг.1 представлен продольный разрез теплообменника; на фиг.2 показаны разрезы по элементам аппарата: коллектор0 ной камере и полости между трубными досками; на фиг.З - то же, элементы с противоточной попарно-параллельной схемой движения охлаждающей жидкости; на фиг.4 и 5 даны схемы движения охлаждаю5 щей жидкости в трубах Фильда.

Теплообменник состоит из корпуса 1 и теплообменного элемента 2, включающего днище 3 коллекторных камер, промежуточную трубную доску 4, теплообменные трубы

0 5 и вытеснительные трубы 6.

В соответствии с двумя вариантами схем движения охлаждающей жидкости торцевая часть теплообменного элемента со стороны входа охлаждающей жидкости со5 стоит из коллекторных камер и полостей 7, 8 (фиг.1) или 9, 10 (см фиг.З). Коллекторные камеры и полости разделяются периферическими трубными досками 11 или 12 с круглыми 13 или продолговатым 14

0 перепускными отверстиями, а также снабжены каждая четырьмя 15, 16, 17, 18 или двумя 19, 20 продольными перегородками. Эти перегородки образуют в коллекторной камере и полости отсеки 21-28 или 29-32.

5Имеются патрубки ввода 33 и ввода 34

газа, а также патрубки ввода 35 и ввода 36, 37 охлаждающей жидкости.

Движение теплоносителей в процессе работы газоохладителя происходит следую0 щим образом.

Охлаждаемый продукт - газ поступает в корпус аппарата 1 через патрубок 33, проходит вдоль внешней поверхности теплооб- менныхтрубб в межреберном пространстве

5 и выходит через патрубок 34, осуществляя общее направление движения относительно теплообменного элемента справа налево, как показано на эскизах. Охлаждающая жидкость поступает в коллекторную камеру

0 теплообменного элемента через штуцер 35. Далее движение жидкости в зависимости от рассматриваемой схемы происходит следующим образом.

Вариант (см.фиг.2 и 4).

5Поток охлаждающей среды направляется через штуцер 35 в отсек 25 полости камеры 8, минуя отсеки коллекторной камеры 7. Двигаясь по вытеснительной трубе, поток поступает в кольцевой канал, образованный между теплообменной трубой 5 и вытеснительной трубой. Здесь происходит процесс теплообмена между охлаждаемым газом, текущим снаружи трубы, и охлаждающей жидкостью, текущей в противоположную сторону. Дойдя по кольцевому зазору до открытого края вытеснительной трубы, жидкость проливается во внутреннюю полость вытеснительной трубы, и, направляясь в сторону из открытого конца закрепленного на резьбе в периферийной трубной доске 11 вытеснительной трубы. Жидкость далее двигается через перепускное отверстие 13, сообщающее отсек 21 с отсеком 26 полости, благодаря смещению продольной перегородки 15 в коллекторной ка мере относительно соответствующей перегородки 17 в полости на некоторый угол, позволяющий разместить отверстие 13.

В дальнейшем охлаждающая жидкость проходит через кольцевой зазор в следующей теплообменной трубе, поступает в отсек коллекторной камеры 22 и через перепускное отверстие 13 в - в отсек 27 полости 8.

Далее аналогично - через кольцевой зазор в отсек 23 и отсек 28.

При этом сохраняется противоток теплоносителей. После последней теплообмен- ной трубы поток попадает через вытеснительную трубу в отсек 24 коллекторной камеры и выводится из аппарата через штуцер 36.

Вариант2 (см. фиг.З и 5).

Соответственно с коллекторной камере и полости имеется только по одной перегородке 19 и 20, делящие их на два отсека. Это позволяет осуществить противоточный попарно - (т.е. группой в две трубы) параллельный контур циркуляции охлаждающей жидкости. Через штуцер 35 жидкость попадает в нижний отсек 31 полости 10. Движется далее по кольцевым каналам двух нижних теплообменных труб и через вытес- нительные трубы пос.упает в отсек 20 коллекторной камеры. Далее через продолговатое перепускное отверстие 14. выполненное в периферийной трубной доске 12, благодаря смещению вверх перегородки 19 относительно перегородки 20 полости 10, поток попадает в отсек 32 в верхней части полости и повторяет противо- точное относительно газового потока движение в кольцевых каналах верхней пары теплообменных труб. В конце этого хода трубная среда поступает в верхний отсек 30 коллекторной камеры 9 и далее выходит из аппарата через штуцер 37.

Новое конструктивное исполнение крышки-коллектора позволяет сократить общую материалоемкость нового аппарата на 10-15%, а удельную соответственно на

20-30%. Противоточная схема движения теплоносителей позволяет при прочих равных условиях увеличить глубину охлаждения охлаждаемого продукта примерно на 2,5°.

Формула изобретения

1.Теплообменник, содержащий кожух с пучком труб Фильда, внутренние и наружные трубы которых закреплены соответственно в периферийной и промежуточной

трубных досках, размещенных параллельно друг другу с образованием между ними полости, и коллекторную камеру для трубной среды, примыкающую к периферийной трубной доске, отличающийся тем, что,

с целью снижения материалоемкости и интенсификации теплообмена путем организации противоточного движения рабочих сред, он снабжен перегородками, установленными в коллекторной камере и в упомянутой полости перпендикулярно трубным доскам и разделяющими камеру и полость на одинаковое число отсеков, причем перегородки в камере смещены относительно перегородок в полости между трубными досками, в периферийной из которых выполнены отверстия для перетока трубной среды из отсеков коллекторной камеры в отсеки полости, а число этих отверстий на единицу меньше числа отсеков в камере.

2. Теплообменник по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что перегородки установлены радиально.

3.Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что перегородки в коллекторной камере и в полости между трубными досками расположены под равными углами друг к другу.

4.Теплообменник по пп.2, 3, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что число перегородок и в

коллекторной камере и в полости между трубными досками равно числу труб Фильда.

5.Теплообменник по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью интенсификации

теплообмена при наличии по одной перегородке в коллекторной камере и в полости между трубными досками, в последней перегородке установлена с разделением ее на два одинаковых отсека, а в коллекторной

камере - в плоскости, параллельной плоскости первого перегородки.

1C 6

i и

в 3 -

Изобретение относится к теплообмен- ной аппаратуре и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой промышленности и теплоэнергетике, в частности для компрессорных установок. Цель изобретения - снижение материалоемкости и интенсификация теплообмена путем организации про ивоточного движения рабочих сред. Теплообменник содержит корпус 1, теплообменный элемент 2, образованный трубами Фильда, внутренние 6 и наружные 5 трубы которых закреплены соответственно в периферийной и промежуточной (ПТД) Изобретение относится к теплообмен- ной аппаратуре и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой промышленности и теплоэнергетике, в частности, для компрессорных установок. Широко известны теплообменники ко- жухотрубчатого типа, в которых охлаждаемый технологический продукт, например сжатый газ, пропускается внутри герметичного корпуса в межтрубном пространстве, а трубных досках, размещенных параллельно друг другу с образованием между ними полости (П) 8, и коллекторной камерой (КК) 7 примыкающей к периферийной трубной доске. В КК 7 и П 8 размещены перегородки, перпендикулярные обеим трубным доскам и разделяющие КК 7 и П 8 на одинаковое число отсеков, причем перегородки в КК 7 смешены относительно перегородок в П 8, а в периферийной доске выполнены отверстия для перетока трубной среды из отсеков КК 7 в отсеки П 8. Перегородки могут быть расположены радиально и под равными углами друг к другу, а их число может быть равно числу труб Фильда. При наличии по одной перегородке в КК 7 и П 8 в последней она установлена с разделением полости на два одинаковых отсека, в первой - в плоскости параллельной плоскости первой перегородки Конструкция теплообменника обеспечивает при его работе противоточное движение рабочих сред, что интенсифицирует теплообмен, сокращая при материалоемкость 4 з.п. ф-лы, 5 ил. Ё охлаждающая среда движется внутри теп- лообменных труб. К разновидности таких теплообменников могут быть отнесены и газоохладители с продольно-сребренными теплообменными трубами. В таких аппаратах каждая теплообменная труба с продольным оребрением обычно заключается в трубчатый направляющий кожух, а затем одна такая сборка или пучок таких элементов помещаются в общий герметичный корпус VI -N О Ю СП

Buff A

Б-6

/7 /5

23

24 35

21

&LJ///J 17 Г-Г 27

t -v /X.

фиг J

fj

5

фигЬ

J

i

N