Теплообменник

(55 Р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ т лообменльзовано газовой ке, в часвок.ники кохл аждаеапример ерметичанстве, а ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения(57) Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой промышленности и теплоэнергетике, в частности для компрессорных установок. Цель изобретения - снижение материалоемкости и интен ификация теплообмена путем органйзации про. ивоточного движения рабочих сред, Теплообменник содержит корпус 1, теплообменный элемент 2, образованный рубами Фильда, внутренние 6 и наружные 5 трубы которых закреплены соответственно в периферийной и промежуточной (ПТД) Изобретение относится к теп ной аппаратуре и может быть испо в химической, нефтехимической промышленности и теплоэнергети тности, для компрессорных устаноШироко известны теплообмен жухотрубчатого типа, в которых о мый технологический продукт, н сжатый газ, пропускается внутри г ного корпуса в межтрубном простр 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 этбм материалоемкость. 4 з,п. ф-лы, 5 ил. охлаждающая среда движется внутри теплообменных труб. К разновидности таких теплообменников могут быть отнесены и газоохладители с продольно-оребренными 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,10 В отечественных конструкциях тепло- обменные трубы выполнены в виде горячепрессованных заготовок шифра ТРУ по ТУ 1 - 2 - 452 - 83 из алюминевого сплава АМГ.Теплообмен в аппаратах с продольнооребренными теплообменными трубами осуществляется между охлаждаемой средой, проходящей вдоль оребренной 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 теплообменной трубы и наружной стенкой вытесни- тельной трубы, помещенной в полости труб ТРФ. Вытеснительная труба также служит цели подвода охлаждающей трубной среды извне к активному оребренному участку теплообменной трубы и отвода этой среды. Для оптимального теплообмена необходима противоточная схема взаимного двикения охлаждающего и охлаждаемого теплоносителей, Однако конструкция известных аппаратов не всегда обеспечивает противоток теплоносителей для всей тепло- обмен ной поверхности, Конструкцию теплообмен ной трубы с вытеснительной трубой называют трубой Фильда. Так в аналогичном устройстве по трубеФрида противо- точная 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-прямоточной 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. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена путем организации противоточного движения охлаждаемой среды и охлаждающей трубной среды и снижение материалоемкости теплообмен ника,На фиг.1 представлен продольный разрез теплообменника; на фиг.2 показаны разрезы по элементам аппарата: коллекторной 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 охлаждаю10 15 20 30 35 40 45 да 50 55 тельной 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 камере 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 теплообменной трубы поток попадает через вытеснительную трубу в отсек 24 коллекторной камеры и выводится из аппарата через штуцер 36,В а р и а н т 2 (см. фиг.3 и 5),Соответственно в 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 вытеснительные трубы пос упает в отсек 29 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 - ЗОО, 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, о т л и ч э ю щ и й с я 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 й с я тем, что перегородки установлены радиально,3, Теплообменник по п.2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что перегородки в коллекторной камере и в полости между трубными досками расположены под равными углами друг к другу4. Теплообменник по пп.2, 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что число перегородок и в коллекторной камере и в полости между трубными досками равно числу труб Филь 5. Теплообменник по п,1, о т л и ч а ющ и й 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,Тираж осударственного комитета и 113035, Москва, Ж Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб 4/5