Теплообменник

(5)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ю АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР В 1114873, кл. Е 28 Е 9/02, 1982.(57) Изобретение может быть использовано в энергетике, судостроении, нефтяной, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - интенсификация теплообмена. Для этого в теплообменнике, содержащем размещенные в кожухе 3 пучок теплообменных труб 7, закрепленных в трубных решетках 2, поперечные перегородки 8, 9 в виде чередующихся дисков и колец, перекрывающих проходное сечение кожуха и разделяющих его на отсеки, и спиральные пластины 10, установленные в каждом отсеке с образованием в нем спи 2рального каналц, один конец которого расположен у входного или выходного отверстия этого отсека, а другой - у отверстия перегородки 8 в виде кольца, в центральйой по высоте части каждого отсека на внутренней стенке кожуха и спиральной пластине выполнены турбулизаторы в виде выступов. . Выступы на станке кожуха 3 и пластине 10 могут быть расположены с наклоном относительно оси труб 7 и скомпонованы чередующимися группами с противоположными углами наклона. На противолежащих участках пластины. 10 могут- быть расположены выступы с противоположными углами наклонавыступы также могут быть расположены против труб 7 ближайшего к ним ряда., образуя с последними зазоры конфузорно-диффузорного профиля. При ра боте теплообменника обеспечивается разрушение застойных зон и пограничногоалоя на поверхности периферийных труб, что повышает эффективность теплообмена.3 3. и. ф-лы,4 ил.10 эорного профиля ЗО Зб 40 Изобретение относится к теплообменникам и может быть использовано в энергетике, судостроении, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.Известны теплообменники, состоящие из кожуха с патрубками, трубных решеток с закрепленным в них пучком теплообменних труб и перегородок для формирования тракта межтрубной среды, выполненных сегментными или по типу диск-кольцо и др.Однако при проходе среды в межтрубной полости между перегородками известных типов образуются застойные зоны, в которых снижается эффективность теплообмена, кроме того, проходное сечение между перегородками является переменным, в результате чего изменяется скорость среды, и,. как следствие, не обеспечиваются оптимальные условия для теплоотдачи.Известны теплообменники, состоящие из кожуха с патрубками, трубных решеток с закрепленным в них пучком теплообменных труб и перегородок для формирования тракта межтрубной среды, выполненных в виде дисков, при этом один из дисков имеет только отверстие под трубы, а другой- дополнительно центральное отверстие, между дисками перпендикулярно к ним установлена направляющая лента. в виде спирали, один конец которой расположен у входного патрубка, а другой конец спирали выходит к центральному отверстию в диске.Известные теплообменники имеют недостатки, заключающиеся в том, что крайние ряды теплообменных труб, расположенные у спиральной ленты, омываются потоком среды, пограничный слой которого, находящегося у стенки ленты, затормаживается из-эа наличия сопротивления трению и переходит в ламинарный режим, что ведет к снижению эффективности тепло- обмена крайних рядов. Спираль имеет существенную поверхность, к ней примыкает большое число труб, составляющие 30 и более теплообменной поверхности. Поэтому необходимо повышение интенсификации этой части теплообменной поверхности,Целью изобретения является интенси фикация процесса теплообмена.В теплообменнике, содержащем размещенные в кожухе пучок теплообменных труб, закоепленных в трубных решетках, поперечные перегородки в виде чередующихся дисков .и колец, перекрывающих проходное сечение кожуха и разделяющих его на отсеки, и спиральные пластины, установленные в каждом отсеке с образованием в нем спирального канала, один. конец которого расположен у входного или выходного отверстия этого отсека, а другой - у отверстия перегородки в виде кольца, в центральной части каждого отсека на внутренней стенке кожуха и спиральной пластине выполнены турбулизаторы в виде выступов.Турбулизирующие выступы на стенке кожуха и пластине расположены с наклоном относительно оси труб и скомпонованы чередующимися группами с противоположными углами наклона, На противоположных участках спиральной пластины расположены выступы с противоположными углами наклона. Выступы расположены против труб ближайшего к ним ряда с образованием с последними зазоров конфузорно-диффуПредлагаемый теплообменник, имеющий в центральной части каждого отсека на внутренней стенке кожуха и спиральной пластине турбулизаторы в виде выступов,позволяет интенсифицировать теплообмен. путем создания вихревых зон вместо застойных пристенных слоев на существенной части поверхности. теплообмена из теплообменных труб, примыкающих к спиральной пластине,Выступы на стенке кожуха и пластине, расположенные с наклоном относительно оси труб и скомпонованные чередующимися группами с противоположными углами наклона, позволяют лучше перемешивать локальные потоки жидкости и улучшить тем самым механизм обмена массой и энергией между вихревым и основным потоками среды.У теплообменника, имеющего на.противолежащих участках спиральной пластины выступы с противоположными углами наклона, более качественно закручивается основной поток среды в каждом отрезке канала и в целом по всей его длине,В теплообменнике, у которого турбулизирующие выступы расположены против труб ближайшего к ним ряда с образованием с последними зазоров конфуэорно-диффузорного профиля, интенсифицируется теплообмен как эа счет создания вихревых зон, так и эа счет создания в потоке знакопеременного градиента давления. Кроме то 80 го, применение перегородок позволяет повысить эффективность теплообмена путем,комплексного использования механизмов тепломассообмена,На фиг. 1 показан теплообменник, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - узелна фиг. 2; нв фиг. 4 - расположения выступов на спиральной пластине в развернутом виде,Теплообменник состоит,из крышек 1, трубных решеток 2, кожуха 3 с тангенциально расположенными патрубками входа 4 и выхода 5 среды, а также перепускными из отсека в отсек патрубками 6 и расположенных внутри кожуха пучка теплообменных труб 7, перегородок 8 и 9, выполненных с центральным перепускным отверстием и без такого отверстия, спиральных пластин 10 с турбулизаторами 11, установленных между перегородками перпендикулярно к ним и выполненных так, чтобы обеспечить движение среды по спирали, один конец которой устанавливается у отверстия кожуха, предназначенного для входа (выхода) среды, другой конец закрепляется у центрального отверстия перегородки Б выхода среды в соседний отсек, на внутренней поверхности кожуха установлен турбулизатор 12.Теплообменник работает следующим образом,Одна из теплообменных сред подается через крышку 1 внутрь теплообменных труб 7 и выходит через другую крышку, Вторая среда подается через входной патрубок 4 кожуха 3 тангенциально к нему и попадает в межтрубнуе полость, где поток среды омывает теплообменные трубы 7 снаружи и проходит по каналу, образованному перегородкой 8 и трубной решеткой 2 (в других отсеках перегородкой 9) и спиральной пластиной 10 с турбулизаторами 11 и турбулизаторами 12 на внутренней поверхности кожуха, разрушающими застойные зоны и пограничные слои, до центрального отверстия Б в поперечной перегородке 8, через которое среда попадает в соседний отсек, где поток, раскручиваясь по аналогичной спирали, через перепускной патрубок 6 в кожухе попадает в следующий отсек, образованныйпоперечными перегородками, и так 4 далее до последнего отсека, из которого среда выходит через выходной патрубок 5 кожуха. По сравнению с известным предлагаемый теплообменник с турбулиэирующимиэлементами на спиральной пластине (перегородке) и внутренней поверхности кожуха5 позволяет устранить застойные зоны и разрушить пограничный слой на поверхностипериферийных теплообменных труб, чтоспособствует повышению эффективноститеплообмена на 10-15,4,10 Формула изобретения1. Теплообменник, содержащий размещенные в кожухе пучок теплообменныхтруб, закрепленных в трубных решетках,поперечные перегородки в виде чередую 15 щихся дисков и колец, перекрывающих проходное сечение кожуха и разделяющих егона отсеки, и спиральные пластины. установ-,ленные в каждом отсеке с образованием внем спирального канала, один конец кото 20 рого расположен, у входного или выходногоотверстия этого отсека, а другой - у отверстия перегородки в виде кольца, о т л и ч аю щи й с я тем, что, с целью интенсификациипроцесса теплообмена, в центральной по25 высоте части каждого отсека на внутреннейстенке кожуха и спиральной пластине выполнены турбулизаторы в виде выступов,2, Теплообменник по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что выступы на стенке кожуха30 и пластине расположены с наклоном относительно оси труб и скомпонованы чередующимися группами с противоположнымиуглами наклона.3. Теплообменник по п. 1, о т л и ч а ю 35 щ и й с я тем., что на противолежащихучастках спиральной пластины расположены выступы с противоположными угламинаклона,4. Теплообменник по и. 1, о т л и ч а ю 0 щ и й с я тем, что выступы расположеныпротив труб ближайшего к ним ряда, образуя с последними зазоры конфузорно-диффуэорного профиля.1721427 А-А СоставительТехред М.Моргентал Редактор И. Шулла ектор М вая ский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 роизводственно-иэ Закаэ 945 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва,Ж, Раушская наб., 4/5