Теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЕТЫТИЯМ Е ИЗОБРЕТЕ ИС ЕЛЬСТВ(71) Опытное конструкторско-технологическое бюро по интенсификации тепломассообменных процессов Института технической теплофизики АН УССР(57) Использование; для осуществления нагрева или охлаждения газа, водяного пара в энергетике, пищевой, легкой, текстильной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: интенсификация теплообмена обеспечивается тем, что в тепА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ С 119) ( )(я)5 Р 28 Р 7/00, Р 28 Р 9/2 лообменнике, содержащем кожух 1, пучок теплообменных труб 2 и поперечные перегородки в межтрубном пространстве, перекрывающие проходное сечение кожуха 1 и выполненные из пластины 6 и 7, соединенных между собой под углом друг к другу с образованием четырехгранных ячеек 9, по меньшей мере две стенки 8 каждой ячейки 9 на части их высоты выполнены изогнутыми по винтовой линии. При этом пластины 6 и 7 каждой перегородки могут быть расположены перпендикулярно друг к другу. Кроме того, суммарная площадь проходных сечений ячеек 9 с трубами 2 в каждой перегородке равна 0,2-0,45 площади проходного сечения кожуха 1, э поперечные перегородки установлены относительно друг друга на расстоянии, в 10-12 раз большем эквивалентного диаметра ячейки 9. 2 з.п, ф-лы, 4 ил,Изобретение относится к теплообменному оборудованию, в частности к теплообменникам для нагревания или охлаждения газа, водяного пара в энергетике, пищевой, легкой, текстильной и других отраслях промышленности, в установках для сушки материалов, фиксации красителей на тканях и других видах термической обработки материалов. Известны теплообменники, содержащие кожух, теплообменную внутреннюю трубу со спиральным оребрением, перекрывающим проходное сечение кожуха. На части высоты оребрения выполнены прорези, что позволило изготовить перемычки, турбулизирующие поток /1/,Недостатком известного теплообменника являются малые коэффициенты еплообмена, значительные затраты металла на изготовление спирального оребрения. В процессе изготовления прорезей на спиральном оребрении часто происходитотрыв оребрения от труб.Известный теплообменник имеет большое гидравлическое сопротивление для прохода нагреваемой среды между кожухом и теплообменными трубами,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному теплообменнику является теплообменник, содержащий кожух с пучком теплообменных труб, поперечные перегородки в межтрубном пространстве, перекрывающие проходное сечение кожуха и имеющие ячейки под трубы с криволинейными по меньшей мере на части их периметра стенками /2/.Недостатком такого теплообменника являются малые коэффициенты теплообмена, так как максимальные коэффициенты теплообмена имеют место только в местах прохода среды через поперечные перегородки в межтрубном пространстве, а скооость среды за счет расширения струи подает по мере удаления от перегородки.Цель настоящего изобретения - интенсификация теплообмена,Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике каждая перегородка выполнена из пластин, соединенных между собой под углом друг к другу с образованием упомянутых ячеек, причем по меньшей мере две стенки каждой ячейки на части их высоты выполнены изогнутыми по винтовой линии. Кроме того, цель достигается тем, что пластины в каждой перегородке расположены перпендикулярно друг к другу.Кроме того, цель достигается тем, что суммарная площадь проходных сечений ячеек с трубами в каждой перегородке равна 0,2-0,45 площади проходного сечения ко 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 жука, а поперечные перегородки установлены относительно друг друга на расстоянии в 10-12 раз большем эквивалентного диаметра ячейки,На фиг. 1 показан продольный разрез теплообменника; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - перегородка с пластинами; на фиг. 4 - графики.Теплообменник состоит иэ кожуха 1, пучка теплообменных труб 2, подводящих и отводящих патрубков 3 и 4, поперечных перегородок 5, выполненных из пластины 6 и 7. Поперечные перегородки 5 перекрывают проходное сечение кожуха 1 и имеют ячейки 9 под трубы 2 с криволинейными двумя стенками 8 ячейки, изогнутыми по винтовой линии на части их высоты. Пластины в каждой перегородке расположены перпендикулярно друг к другу, а каждая пластина выполнена с прорезями. Причем пластина 7 имеет отогнутые стенки 8 ячейки. Теплообменные трубы установлены в каждую ячейку с зазором, а внутри теплообменных труб установлены электрические нагреватели 10, как показано на Фиг. 2, или вместо нагревателей может прогоняться теплоноситель.Теплообменник работает следующим образом,Нагреваемая среда через подводящий патрубок 3 подается в межтрубное пространство теплообменника, проходит через ячейки 9 перегородки 5, В каждой ячейке нагреваемая среда закручивается изогнутыми по винтовой линии стенками 8 вокруг труб 2, создает локальные турбулентные потоки нагреваемой среды вокруг каждой трубы. На электрические нагреватели 10 подают напряжение или пропускают тепло- носитель внутри теплообменных труб 2, Тепло передается через стенки пучка тепло- обменных труб и потоком нагреваемой среды отводится с высоким коэффициентом теплоотдачи, Нагретую среду отводят через патрубок 4.На фиг. 4 представлены результаты экспериментальных исследований выполненных на теплообмен нике, которые показывают, что максимальная относительная теплоотдача с 1 м поверхности пучка теплообменных труб достигается при следующих значениях отношений; где Х Яо, - суммарная площадь проходныхсечений ячеек;Рж,с, - площадь проходного сечения кожуха;1 - расстояние между перегородками; бвкв.отв. - эквивалентный диаметр ячейки;Оотн. - относительная теплоотдача с 1 м поверхности пучка теплообменныхгтруб;Нотн. - относительное гидравлическое сопротивление перегородок.Кроме того, на фиг, 4 приведена кривая зависимости относительного гидравлического сопротивления перегородок Нотн. от указанных выше отношений, Из этой зависимости видно, что при значенияхЗэтв : 0,2 и - 10Рж.с,бэкв.отв.начинается рост относительного гидравлического сопротивления перегородок Нотн. Этим и объясняется снижение Ооон. при значениях отношений ниже указанных диапазонов. При увеличении значений этих отношений соответственно более 0,45 и 12 уменьшается теплоотдача с 1 м поверхности нагрева. Таким образом, предложенный диапазон изменения указанных отношений является оптимальным.Коэффициент теплоотдачи среды в теплообменнике, предложенном в изобретении, в 1,5-2 раза превышает коэффициенты теплоотдачи, получаемые в известных теплообменниках, а гидравлическое сопротивление меньше, чем в известных конструкциях. Кроме того, удельная металлоемкость предложенной конструкции теплообменника меньше. чем известного.описанного в прототипе.5Формула изобретения 1. Теплообменник, содержащий кожух спучком теплообменных труб и поперечные перегородки в межтрубном пространстве, 10 перекрывающие проходное сечение кожухаи имеющие ячейки под трубы с криволинейными на части периметра каждой ячейки стенками, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, каж дая перегородка выполнена из пластин;соединенных между собой под углом друг к другу с образованием упомянутых ячеек, причем последние имеют четырехгранную форму и криволинейные стенки по меньшей 20 мере у двух граней каждой ячейки, которыена части их высоты выполнены изогнутыми по винтовой линии.2. Теплообменник по и, 1, отл и ч а ющ и й с я тем, что пластины в каждой пере городке расположены перпендикулярнодруг другу.3. Теплообменник по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что суммарная площадь проходных сечений ячеек с трубами в каж дой перегородке равна 0,2-0,45 площадипроходного сечения кожуха, а поперечные перегородки установлены относительно друг друга на расстоянии, в 10-12 раз большем эквивалентного. диаметра ячейки.35ул,Гагарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. аказ 4114 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5