Теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1776960 А 1 26 О 7/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Сибирский химический комбинат(57) Использование: в любой из отраслейпромышленности при изготовлении теплообменной аппаратуры, Сущность изобретения: теплообменник содержит пучоктеплообменных труб 1, закрепленных в трубных решетках 2, который размещен в кожухе 3 с линзовым компенсатором 4. Трубы имеют изогнутые центральные 5 и прямолинейные концевые участки. При этом концевые участки каждой трубы 2 смещены относительно друг друга на расстояние между их осями, равное 3-6 диаметрам последней, поворотом вокруг оси пучка, а центральные участки труб 2 изогнуты по цилиндрической поверхности. Конструкция теплообменника обеспечивает снижение прямых ремонтных затрат, сокращение простоев, улучшение условий труда и экологии окружающей среды, 3 ил.Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использованов любой отрасли промышленности.При проектировании и эксплуатациитрубчатых теплообменников наибольшиетрудности связаны с компенсацией разницы температурных расширений. а также собеспечением приемлемых усилий на узлысоединений труб с. решеткой и равномерным аспределением этих усилий на каждую из труб, поскольку очень частонаблюдаются сквозные разрушения и разгерметизация в результате термоциклической усталости. Поэтому очень важнымявляется выбор конфигурации трубногопучка.В химической технологии применяютсяпреимущественно прямые пучки, а компенсация при этом осуществляется с помощьюлинзовой складки на корпусе (кожухе), которая не может полностью решить поставленной задачи из-за неустраненного в этомслучае неравномерного распределения напряжений на каждую из труб. В результатеперегрузки некоторых из них могут оченьбыстро возникнуть усталостные разрушения из-за термоциклирования,Известна конструкция трубного пучка,применяемая в энергетике для нагревателейи экранов, е которой у труб имеются прямыеконцы, а центральные участки труб изогнуты по окружности 11. В этой конструкциипроблема компенсации решена для. какдой трубы самостоятельно, К недостаткамтаких трубных пучков следует отнести то,что их конфигурация сильно ограничиваетвозможности компоновки оборудования,усложняется конструкция кожухов, возрастают габариты аппарата, В то время какформа и габариты технологических аппаратов (выпарных, конденсаторов, дефлегмато, ров и пр.) заданы изначально и не могутбыть изменены без ущерба для технико-экономических показателей производстваКроме того, такая компоновка не помогает против вибрационных нагрузок, так какпараллельное расположение изгибов по дуге суммирует вибрационные нагрузки на пучок, опасность разрушения в результатевибрационной усталости возрастает, Имеется также повышенная опасность резонансных явлений, которые приводят к оченьбыстрым аварийным разрушениям, Надежность оборудования снижается.Цель изобретения состоит в повышениинадежности и расширении техническихсредств,Поставленная цель достигается тем, чтов известном теплообменнике, содержащемпучок теплообменных труб, закрепленных в35 отдельная теплообменная труба со смещен 40 5 10 15 20 25 30 трубных решетках и имеющих изогнутые срединные и прямолинейные концевые участки, согласно предложению, концевые участки каждой трубы смещены относительно друг друга поворотом вокруг оси трубного пучка на расстояние между их осями, равное 3-6 диаметрам последней, а срединные участки при этом изогнуты по цилиндрической поверхности.Достижение поставленной цели обеспечивается прежде всего тем, что изгибы труб выполнены трехмерными по кругу (дуге) и по длине, они располагаются с поворотом относительно друг друга по цилиндрическим поверхностями, поэтому при вибрации каждой из труб векторы колебаний смещены на некоторый угол по сравнению с соседними трубами. В результате этого разнобоя векторов амплитуды не могут суммироваться, а наоборот способствуют взаимному гашению, Вероятность вибрационной усталости узлов крепления труб сводится до минимума. Трубный пучок, закрученный поворотом вокруг собственной оси, остается по своей конфигурации цилиндрическим (цилиндрическо-винтовым), сохраняет компактность и малогабаритность и может быть использован на любых технологических операциях химической технологии, а также для решения основных задач энергетического оборудования.На фиг. 1 показан теплообменник, поперечный разрез по трубному пучку; на фиг. 2 -ными концевыми участками; на фиг. 3 - отдельная теплообменная труба, план. Согласно чертежам кожухотрубчатый теплообменник состоит из пучка теплообменных труб 1, трубных решеток 2, кожуха 3 с линзовым компенсатором 4. При этом концевые прямолинейные участки каждой трубы смещены относительна друг друга поворотом вокруг оси трубного. пучка на расстояние Я между их осями, равное 3-6 диаметрам б последней, а центральные участки 5 при этом изогнуты по цилиндрической поверхности.Я = (3-6)б Выполнение таких изгибов может быть осуществлено несколькими способами, Наиболее индустриальным является по-видимому изготовление каждой трубы отдельно и затем сборки их в пучок. Поскольку кривизна средины трубы каждого ряда различна, то получается много типоразмеров, особенно, если количество труб в пучке большое 500-1000 шт. Поэтому использование компьютерной графики при изготовле1776960 Фиг.2 Составитель В. Елизаров ехред М.Моргентал, Корре Редактор Т, Ивано А, Долинич аказ 4114 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СССР водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101 нии рабочих чертежей будет весьма полезным,Возможен вариант смещения концов труб поворотом всего пучка вокруг оси с предварительным заполнением межтруб ного пространства каким-либо порошком, например песком или легкорастворимым веществом. Такой вариант легко осуществим для малых пучков и труб небольшого диаметра при условии изготовления соот ветствующей оснастки.Предлагаемая конструкция может быть использована в различныхтехнологических схемах химических и радиохимических производств, в теплоэнергетических установ ках АЭС, транспортных атомных двигателях и на космических аппаратах.При использовании предлагаемой конструкции теплообменника может быть полФ учен экономический эффект за счет снижения ремонтных затрат, сокращения простоев, а также за счет снижения расходов на мероприятия по безопасности труда и на обеспечение экологических требований на уровне современных норм.Формула изобретения Теплообменник, содержащий пучок теплообменных труб, закрепленных в трубных решетках и имеющих изогнутые центральные и прямолинейные концевые участки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и срока службы, концевые участки каждой трубы смещены относительно друг друга поворотом вокруг оси пучка на расстояние между их осями, равное З-б диаметрам трубы, а центральные участки всех труб изогнуты по цилиндрической поверхности.