Теплообменник Советский патент 1992 года по МПК F28D7/00 F28F9/22 

(V/

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в машиностроительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен теплообменник, в котором пе- регородки выполнены в виде перфорированных дисков с сегментными вырезами.

Недостатком его является наличие застойных зон, .снижающих интенсивность теплообмена.

Наиболее близким к предлагаемому является теплообменник, содержащий корпус, размещенный в нем пучок теплообмен- ных труб и установленные в межтрубном пространстве с перекрытием его проходно- го сечения поперечные перегородки, выполненные в виде перфорированных дисков, отверстия в которых имеют отбортовку.

В межтрубном пространстве этого теплообменника происходит образование за- стойных зон у перегородок, что снижает интенсивность смывания всех труб и, кроме того, он сложен в изготовлении.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена и упрощение технологии изго- товления.

Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем корпус с размещенным в нем пучком теплообменных труб и установленными в межтрубном про- странстве поперечными перегородками, перекрывающими его проходное сечение, последние выполнены из опорных колец. соединенных между собой и изготовленных из прутка круглого сечения диаметром 0,1- 0,2 наружного диаметра теплообменных труб, причем опорные кольца выполнены с внутреннем диаметром, равным 1,025- 1,075 наружного диаметра теплообменных труб. Поперечные перегородки расположе- ны в теплообменнике с шагом, равным 9-11 наружным диаметрам теплообменных труб вдоль оси корпуса.

На фиг. 1 изображен теплообменник; на фиг. 2 - поперечная перегородка.

Теплообменник содержит корпус 1, размещенный внутри него пучок теплообменных труб 2 и поперечные перегородки 3, установленные в межтрубном пространстве.

Поперечные перегородки 3 выполнены из опорных колец 4, соединенных между собой, сами опорные кольца А выполнены из прутка круглого сечения, крайние периферийные сегменты поперечной перегород- ки 3 закрыты заглушками 5, а центральные сегменты 10 являются свободными проходными сечениями для холодного теплоносителя. Теплообменник содержит также патрубки 6 и 7 для подвода и отвода горячего теплоносителя и патрубки 8 и 9 для подвода и отвода холодного теплоносителя

Теплообменник работает следующим образом.

Горячий теплоноситель поступает в теплообменник по патрубку 6, протекает по трубам 2, где охлаждается и выводится через патрубок 7 Холодный теплоноситель через патрубок 8 поступает в межтрубное пространство. С помощью поперечных перегородок 3 организуется интенсивное омы- вание труб 2, теплоноситель протекает через сегменты 10. Так как внутренний диаметр опорных колец 4 больше на 0,05 наружного диаметра теплообменных труб 2, то между опорными кольцами 4 и теплообмен- ными трубами 2 образуются зазоры, поперечное сечение которых представляет собой асимметричное сопло Лаваля, где происходит значительное ускорение холодного теплоносителя и возникает дополнительная интенсификация теплообмена на участках поперечных перегородок 3, Расположение поперечных перегородок 3 вдоль оси корпуса 1 с шагом, равным 9-11 наружным диаметрам теплообменных труб 2, позволяет организовать в межтрубном пространстве турбулентный режим движения холодного теплоносителя, усиливающийся за счет активного действия струи, образованной сопловым зазором между опорным кольцом поперечной перегородки 3 и поверхностью труб 2 по всей длине теплообменника.

В табл. 1 приведены значения средних коэффициентов теплопередачи в водно-водяном теплообменнике с теплопередающей поверхностью 5 м2, наружный диаметр трубы 20 мм в зависимости от внутреннего диаметра опорного кольца решетки.

Как видно из данных табл. 1, оптимальный размер внутреннего диаметра опорного кольца равен 1.025-1,075 наружного диаметра теплообменных труб, при котором создается максимальная эффективность теплообмена, улучшается технологичность изготовления, при этом достигается необходимая жесткость теплообменника, снижающая вибрацию теплообменных труб.

В табл. 2 приведены значения средних коэффициентов теплопередачи в водно-водяном теплообменнике с теми же параметрами в зависимости от шага расположения поперечных перегородок.

Как видно из данных табл. 2, оптимальное значение шага между поперечными перегородками вдоль оси корпуса равно 9-11 наружным диаметрам теплообменных труб. При этих значениях шага поддерживается высокая степень турбулизации потока и активное смывание им всего пучка теплооб- менных труб без образования застойных зон.

В табл. 3 приведены значения средних коэффициентов теплопередачи и гидродинамического сопротивления водно-водя- ного теплообменника с теми же параметрами по ходу холодного теплоносителя в зависимости от диаметра прутка опорных колец.

Как видно из данных табл. 3, оптималь- ным диаметром круглого прутка, из которого изготавливаются опорные кольца, составляет 0,1-0,2 наружных диаметров теплообменных труб, При этом наблюдается наиболее благоприятное соотношение между величинами коэффициентов теплопередачи и гидравлического сопротивления теплообменника.

Таким образом, в предлагаемом теплообменнике достигнуто увеличение коэффм- циентов теплопередачи, что говорит об интенсификации теплообмена, кроме того, достигнуто улучшение технологичности изготовления за счет изготовления поперечных перегородок из опорных колец с внутренним диаметром, равным 1,025-1,075 наружного диаметра теплообменных труб.

Формула изобретения 1, Теплообменник, содержащий корпус с размещенными в нем пучком теплообменных труб и поперечными перегородками, перекрывающими проходное сечение корпуса, в отверстиях которых трубы установлены с зазором, отличаю гцн и с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена и упрощения технологии изготовления, перегородки выполнены из соединенных между собой колец, каждое из которых образовано прутком с диаметром сечения, равным 0,1-0,2 наружного диаметра труб, а внутренний диаметр каждого кольца равен 1,025-1,075 упомянутого диаметра труб.

2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что перегородки размещены по длине трубного пучка с шагом, равным 9-11 наружным диаметрам труб.

Сущность изобретения: интенсифика- циятеплообмена в межтрубном пространстве и упрощение технологии изготовления 2 обеспечивается тем, что в теплообменнике, включающем корпус, размещенный внутри него пучок теплообмен ных труб 2 и поперечные перегородки, установленные в межтрубном пространстве, последние выполнены из колец 4, соединенных между собой, а сами кольца 4 выполнены из прутка круглого сечения с диаметром, равным 0,1- 0,2 наружного диаметра труб 2. причем внутренний диаметр каждого кольца равен 1,025-1,075 упомянутого диаметра труб, а перегородки установлены по длине пучка с шагом, равным 9-11 наружным диаметрам труб. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

6

Фиг.1