CS197352B1

CS197352B1 - Tube-type heat exchanger

Info

Publication number: CS197352B1
Application number: CS746971A
Authority: CS
Inventors: Jiri Sykora
Original assignee: Jiri Sykora
Priority date: 1971-10-25
Filing date: 1971-10-25
Publication date: 1980-05-30

Description

(54) Trubkový výměník tepla(54) Tubular heat exchanger

Vynález se týká trubkového výměníku tepla s ocelovým pláštěm a hliníkovými trubkami. Tento výměník lze výhodně uplatnit při hlubokoteplotním dělení plynů.The invention relates to a tubular heat exchanger with a steel jacket and aluminum tubes. This heat exchanger can be advantageously used for deep-temperature gas separation.

Při hlubokoteplotním dělení plynů se často používají trubkové výměníky, a to jak z trubek přímých, tak z vinutým trubkovým svazkem. Běžným konstrukčním materiálem pro trubky hlubokoteplotních výměníků je hliník a jeho slitiny. Je tomu tak především pro vysokou tvárnost hliníku, což umožňuje snadno zhotovovat výměníky ze žehrovaných trubek a dále pro jeho dobrou tepelnou vodivost. Vážnou nevýhodou hliníku je však jeho relativně nízká pevnost. Proto se používá pro pláště výměníků tepla, které pracují s vyšším tlakem v mezitrubkovém prostoru oceli, a v případě hlubokoteplotních výměníků jsou pláště z nerezové austenitické oceli. Vzhledem k tomu, že dosavadní technika svařování neumožňovala svařovat hliníkové slitiny z ocelí, bylo nutné řešit napojení hliníkových trubek do trubkovnic buá neválcováním, v případě ocelové trubkovnice, nebo vevařením trubek do hliníkové trubkovnice, která pak byla s ocelovým pláštěm spojena různými typy přírubových spojů. Vážnou nevýhodou veškerých přírubových spojů je to, že za velkých teplotních změn dochází k uvolňování spojů. To obzvláště v hlubokoteplotních výměnících, které jsou celé zaizolované v hlubokoteplotním bloku, může vést k vážným ztrátám. Stejně tak neválcování hliníkových trubek do ocelových trubkovnic ee může vlivem rozdílné tepelné roztažnosti uvolnit a zapříčinit velké ztráty.Tube heat exchangers are often used in deep-temperature gas separation, both from straight tubes and from coiled tube bundles. Aluminum and its alloys are a common design material for heat exchanger tubes. This is especially due to the high formability of aluminum, which makes it easy to manufacture heat exchangers from the corrugated tubes and also for its good thermal conductivity. However, a serious disadvantage of aluminum is its relatively low strength. Therefore, it is used for heat exchanger shells that operate at higher pressure in the inter-tube space of the steel, and in the case of deep-heat exchangers, the shells are of austenitic stainless steel. Since the prior art welding technique did not allow welding of aluminum alloys from steel, it was necessary to solve the connection of aluminum tubes to the tube sheets either by non-rolling, in the case of a steel tube plate, or by welding the tubes into an aluminum tube plate. A serious disadvantage of all flange joints is that under high temperature changes the joints become loose. This can lead to serious losses, especially in deep-temperature exchangers which are completely insulated in the deep-temperature block. Likewise, the non-rolling of aluminum tubes into the ee steel tube plates can loosen and cause large losses due to different thermal expansion.

197 352197 352

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny podle vynálezu trubkovým výměníkem tepla s ocelovým pláštěm a hliníkovými trubkami, který ae vyznačuje tím, že trubkovnice jsou z oceli, na kterou je neplátován hliník, přičemž trubky jsou přivařeny k hliníkové části trubkovnice a plášt výměníku je přivařen k jejich ocelové části trubkovnice.The above mentioned disadvantages are eliminated according to the invention by a tubular heat exchanger with a steel jacket and aluminum tubes, characterized in that the tubesheet is made of non-clad aluminum steel, the tubes are welded to the aluminum part of the tubesheet and the heat exchanger jacket is welded to their steel parts of the tube sheet.

Hlavní přednosti trubkového výměníku tepla dle vynálezu je to, že je celosvařovaný, když používá pro své jednotlivé části ocel a hliník. V důsledku toho ,má vysokou těsnost, což je obzvláště důležité při hlubokoteplotním dělení plynů, kde tento teplosměnný aparát může najít největší uplatněni. Řešení výměníku dle vynálezu výhodně spojuje použití oceli s vysokou pevnosti pro pláší výměníku s použitím lehkého hliníku pro teplosměnné trubky.The main advantages of the tube heat exchanger according to the invention are that it is welded when using steel and aluminum for its individual parts. As a result, it has a high tightness, which is particularly important in deep-temperature gas separation, where this heat exchange apparatus can find the greatest application. The heat exchanger solution of the invention advantageously combines the use of high strength steel for the heat exchanger shell using lightweight aluminum for heat exchange tubes.

Příkladné provedení výměníku dle vynálezu je schematicky zobrazeno na obr. 1, kde je celkový pohled na vinutý výměník z hladkých hliníkových trubek a ocelovým pláštěm. Na obr.An exemplary embodiment of a heat exchanger according to the invention is shown schematically in Fig. 1, which is an overall view of a coiled heat exchanger of smooth aluminum tubes and a steel jacket. In FIG.

je pak detail výměníku podle vynálezu.is a detail of the exchanger according to the invention.

Trubkovnice je zhotovena z bimetalického plechu ocel-hliník, který je zhotoven plátováním výbuchem. Hliníkové trubky 3 j^sou přivařeny k hliníkové části 1 trubkovnice, zatímco plášt J výměníku je přivařen k ocelové části 2 trubnovnice. S výhodou jeou v hliníkové Části 1 trubkovnice odlehčené krčky £, které jsou pak s trubkami 3 svařeny avary 6. Dochézí tak k minimálnímu odvodu tepla ze svarů 6 do hliníkové části 1 trubkovnice. V.případě, že hliníková čáat 1 trubkovnice navazuje na hliníkové potrubí, je možné toto potrubí přímo přivařit přea přechodový hliníkový kua J k hliníkové části 1 trubkovnice. Když nezáleží na těsnosti vnitřního prostoru 8 trubkového svazku vůči okolí, je možno potrubí připojit k výměníku pomoci přírubového apoje. Každopádně je však zajištěna dokonalá těsnost mezitrubkového prostoru £ vůči prostoru 8 uvnitř trubek 3·The tube plate is made of bimetallic steel-aluminum sheet, which is made by explosion cladding. The aluminum tubes 3j ^are welded to the aluminum tube sheet part 1, while the exchanger jacket J is welded to the steel tube sheet part 2. Preferably, there are lightened necks 6 in the aluminum part 1 of the tube sheet, which are then welded with the tubes 3 by the avars 6. Thus, there is minimal heat dissipation from the welds 6 into the aluminum part 1 of the tube sheet. In the case that the aluminum tube plate part 1 is connected to an aluminum pipe, this pipe can be directly welded to the aluminum part 1 of the tube plate by means of a transition aluminum pipe 1. If the tightness of the inner space 8 of the tube bundle to the surroundings is not important, the pipe can be connected to the exchanger by means of a flange connection. In any case, however, the perfect tightness of the inter-tube space 6 against the space 8 inside the tubes 3 is ensured.

Obdobně lze dle vynálezu zhotovit výměníky s přímými trubkami. Přitom je možno použít pro pláší výměníku a pro ocelovou část trubkovnice nejrůznějších legovaných ocelí, které vyhovují optimálně pracovním podmínkám výměníku. Stejně tak trubky a hliníková část trubkovnice mohou být z různých hliníkových slitin. Má-li výměník pracovat za hlubokých teplot, lze výhodně použít bimetalického plechu z austenitické nerezové oceli, plátované hliníkem. Ocelová čáat trubkovnice bimetalického plechu nemusí být přivařena přímo k plášti výměníku, ale podle konstrukčního uspořádání může být přivařena ke dnům nebo k různým přechodovým kusům z oceli.Similarly, straight tube exchangers can be made according to the invention. In this case, it is possible to use a variety of alloy steels which suit the working conditions of the exchanger optimally for the shell of the exchanger and for the steel part of the tube sheet. Similarly, the tubes and the aluminum portion of the tube sheet may be of different aluminum alloys. If the exchanger is to be operated at deep temperatures, aluminum-clad austenitic stainless steel bimetallic sheet can be advantageously used. The bimetallic sheet tube sheet steel section need not be welded directly to the exchanger shell, but may be welded to the bottom or various steel transition pieces, depending on the design.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION «»

Tubular heat exchanger and steel jacket and aluminum tubes, characterized in that the tubesheets are made of steel-aluminum bimetallic sheet, the aluminum tubes (5) being welded to the aluminum part (1) of the tube sheet and the exchanger jacket (3) welded to the steel part ( 2) tube plate.