Кожухотрубный теплообменник Советский патент 1981 года по МПК F28D7/00 F28F9/22 

1

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может-быть исполь-эовано для нагревания (охлаждения) газа или жидкости в энергетике, пи щевой, легкой промышленности, в частности в установках для сушкизреления ткани.

Известны высоконапряженные кожухотрубные аппараты, преимуществен- но с продольным движением среды в межтрубном пространстве, содержащие опорно-дистанционирующие решетки, имеющие опорные элементы типа втулок под трубы, соединенные перемычками с образованием ячеек для прохода среды 1.

Недостаток устройств заключается в том, что он может быть использован для работы только в высоко-напряженных условиях, так как опорнодистанционирующая решетка имеет значительное количество ячеек, которые при малых скоростях и давлениях теплоносителя в межтрубном пространстве могут привести к снижению ктзэффициёнта теплоотдачи.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является кожухотрубный теплообменник с попереч-i ными перегородками в межтрубном

пространстве, имеющий отверстия, в которых трубы установлены с зазором 2 .

Недостаток данного теплообменника - нерациональная потеря давления в межтрубном пространстве, снижающая эффективность процесса теплообмена вследствие того, что в местах отверстий под трубы, последtoние не омываются теплоносителем.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена.

Поставленная цель достигается

15 тем, . что каждое отверстие -в перегородках выполнено с отогнутыми кромками, сужающимисяв направлении движения среды межтрубцого пространства и образующими сопло, причем

20 суммарная площадь входных сечений всех сопел в каждой перегородке составляет 1/3-1/6 площади живого сечения кожуха, а расстояние между перегородками в 7-10 раз больше

25 величины радиуса входного сечения сопла.

На фиг. 1 изображен схематично предлагаемый теплообменник; на фиг. 2 - сопло одного из отверстий по30перечной перегородки теплообменника.

Теплообменник- содержит кожух 1, трубы 2, поперечные перегородки 3 с соплами 4, патрубки 5 и 6 для подвода сред в межтрубное и трубное пространства соответственно, патрубки 7 и 8 для их отвода.

Теплообменник работает следующим образом.

Охлаждаемый (нагреваемый) теплоноситель через патрубок б подается в трубы 2 теплообменника. В межтрубное пространство, ограниченное кожухом теплообменника, поступает через патрубок 5 нагреваемый(охлаждаемый) теплоноситель, который движется вдоль труб 2, ускоряясь до заданной оптимальной скорости соплом 4

Нагреваемый теплоноситель, выходйщий из сопел предыдущей перегородк с повышенной скоростью, движется вдоль наружной поверхности труб, при этом коэффициент расширения струи достигает значений 1/5-2.

Затем поток теплоносителя вновь попадает в сопла 4 уже следующей перегородки и вновь ускоряется до оптимальной расчетной скорости и так далее, после чего нагретый поток удаляется через патрубок 7.

Перегородки о соплами позволяют увеличить скорость теплоносителя межтрубного пространства в 3-6 раз в местах выполнения сопел по сравнению с усредненной скоростью по всему определяемому сечению теплообменника Потеря энергии при этом расходуется на ускорение потока, непосредственно омывающего трубы теплообменника. Сопло позволяет снизить потери давления в отверстиях более чем на 50%.

Таким образом, в омываемом теплообменнике энергия затрачивается на ускорение теплоносителя не по всему поперечному сечению теплообменника и не по всему сечению между перегородками в межтрубном пространстве; а только вдоль работающей поверхности теплообмена.

Количество перегородок и размер проходного сечения сопла не только интенсифицирует процесс теплообмена повышением скорости теплоносителя и его турбулизации, но и является регулятором количества ускоряемой работающей среды.

Формула изобретения

Кожухотрубный теплообменник с поперечными перегородками в межтрубном пространстве, имеющими отверстия в которых трубы установлены с зазором, отличаю.щийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, каждое отверстие в перегородках выполнено с отогнутыми кромками сужающимися в направлении движения среды межтрубного пространства и образующими сопло, причем суммарная площадь входных сечений всех сопел каждой перегородки составляет 1/3-1/6 площади живого сечения кожуха, а расстояние между перегородками .в 7-10 раз больше величины радиуса входного сечения сопла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 515024, кл. F 28 F 9/22, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 515025, кл. F 28 F 9/22, 1973.