CS197866B1

CS197866B1 - Recuperative coil-type heat exchanger

Info

Publication number: CS197866B1
Application number: CS308278A
Authority: CS
Inventors: Ivo Charvat; Jiri Sykora
Original assignee: Ivo Charvat; Jiri Sykora
Priority date: 1978-05-13
Filing date: 1978-05-13
Publication date: 1980-05-30

Description

Vynález ae týká vinutého rekuperativního výměníku tepla s ocelovým pláštěm a hliníkovým trubkovým svazkem pro nízkoteplotní zařízení na zkapalňování a dělení plynů.The invention relates to a wound recuperative heat exchanger with a steel jacket and an aluminum tube bundle for low temperature liquefaction and gas separation plants.

Velké zařízení na zkapalňování produktů dělení vzduchu vyžaduje výměníky, které jsou schopny pracovat v širokém rozmezí pracovních teplot od - 200 °C do + 100 °C a o tlacích do 3 až 5 MPa. Jedním z' nejvýhodnějáích typů výměníků pro tyto účely jsou vinuté výměníky z hladkých nebo žebrovaných trubek. Vysoký provozní tlak v plášti v mezitrubkovém prostoru těchto výměníků si vyžaduje použít jako konstrukční materiál vhodnou austenitickou ocel. Pro trubkový svazek pak přichází v úvahu použití měděných trubek, nebo výhodněji trubek z hliníku. Při výrobě trubkového svazku velkých rozměrů vznikají potíže s fixováním trubkového avazku na nosnou centrální trubku a i z kompenzací teplotních dilatací, které vznikají vlivem různé tepelné roztažnosti trubkového svazku v plášti výměníku tepla.Large equipment for liquefying air separation products requires heat exchangers capable of operating over a wide range of operating temperatures from - 200 ° C to + 100 ° C and pressures up to 3 MPa. One of the most preferred types of exchangers for this purpose are coil exchangers of smooth or finned tubes. The high operating pressure in the jacket in the inter-tube space of these exchangers requires the use of suitable austenitic steel as a construction material. For the tube bundle, it is then possible to use copper tubes, or more preferably aluminum tubes. In the manufacture of a large-size tube bundle, problems arise with the fixation of the tube bundle to the supporting central tube and with compensation of temperature dilatations due to the different thermal expansion of the tube bundle in the heat exchanger jacket.

Tyto potíže jsou odstraněny vinutým rekuperativním výměníkem tepla s ocelovým pláštěm a hliníkovým trubkovým svazkem, který je charakterizován tím, že na centrální ocelovou trubku, nesenou v plášti radiálními žebry, je navinut trubkový svazek skládající z trubek a distančních lišt z hliníku, přičemž tyto distanční lišty jsou přivařeny k obvodovým pásům, které jsou k nosným radiálním žebrům připevněny umožňujícím posuv trubkového svazku vůči radiálním žebrům. Toto spojení, které umožňuje posuv, je realizováno deformovateInými nýty, jejichž osy jsou rovnoběžné s centrální ocelovou trubkou.These problems are overcome by a coiled recuperative heat exchanger with a steel jacket and an aluminum tube bundle, characterized in that a tube bundle consisting of tubes and aluminum spacers is wound onto a central steel tube carried in the jacket by radial ribs. are welded to circumferential strips which are attached to the supporting radial ribs to allow the tube bundle to be moved relative to the radial ribs. This connection, which allows displacement, is realized by deformable rivets whose axes are parallel to the central steel tube.

197 866197 866

197 899197 899

U výměníku podle vynálezu je vyřešena problematika fixace trubkového svazku na centrální trubce, zabezpečující posuv trubkového svazku vůči plášti, i trubce vznikající za nízkých provozních teplot vlivem různé tepelné roztažnosti materiálů trubkového svazku, pláště a centrální trubky. Trubkový svazek ve výměníku je fixován, takže je možná jeho snadná výroba a odpadá nebezpečí poškození trubkového svazku při transportu.In the heat exchanger according to the invention, the problem of fixation of the tube bundle on the central tube ensuring the displacement of the tube bundle towards the jacket and the tube formed at low operating temperatures due to different thermal expansion of the tube bundle, jacket and central tube materials is solved. The tube bundle in the exchanger is fixed so that it is easy to manufacture and there is no risk of damage to the tube bundle during transport.

Příklad řešení výměníků tepla podle vynálezu je zobrazen na přiloženém výkrese na obr. 1, 2 a j. Jde o schematický nákres trubkového výměníku tepla pro velkokapacitní zkapalňovač dusíku.An example of a heat exchanger solution according to the invention is shown in the accompanying drawing in Figs. 1, 2 and j.

Uvnitř trubek zkapalňuje dusík o tlaku 3 až 5 MPa, zatím co v mezitrubkovém prostoru proudí plynný dusík o tlaku 0,7 MPa. Z pevnostních důvodů je pléší 1 výměníků zhotoven z austenitické oceli. Plynné médium vstupuje do výměníku vstupním hrdlem 4 a vystupuje výstupním hrdlem g. Hliníkové trubky, které jsou navinuty do trubkového svazku, jsou vevaře ny do trubkovnic, které jsou umístěny v hrdlech g, 6. Hliníkové trubky 11 jsou navinuty na ocelovou centrální trubku 2. Centrální trubka je upevněna v plášti 1 pomocí radiálních žeber g. Rozteč trubek 11 ve svazku je fixována pomocí distančních lišt lg. Distanční liš ty 10 jsou přivařený k obvodovým pásům g, které jsou přivařený k radiálním pásům 8. V prů běhu navíjení na trubkovém svazku jsou tyto radiální pásy 8 přinýtovány hliníkovými nýty 12 k nosným radiálním žebrům g. Tak je v průběhu výroby fixována každá vrstva trubkového svazku. Vhodným vymezením vůle mezi radiálními pásy 8 a nosnými radiálními žebry g lze zajistit možnost posuvu hliníkového svazku vůči centrální trubce 2 a radiálním žebrům g v případě ohřevu hliníkového trubkového svazku nad teplotu okolí. Vzhledem k výši· roztažnosti hliníku oproti oceli dojde ke zmenšení vůle mezi pásy 8 a žebry g. Při ochlazení trubkového svazku na pracovní teplotu - 200 °C dojde ke zkrácení trubkového svazku vůči vzdálenosti mezi radiálními žebry g. Hliníkové deformovatelné nýty 12 se vysunou a vůle mezi radiálními pásy 8 a radiálními žebry 7 se zvětší.Inside the pipes, nitrogen at a pressure of 3 to 5 MPa is liquefied, while nitrogen gas at a pressure of 0.7 MPa flows in the inter-tube space. Due to their strength, 1 heat exchangers are made of austenitic steel. The gaseous medium enters the exchanger through the inlet orifice 4 and exits through the outlet orifice g. The aluminum tubes which are wound into a tube bundle are wrapped into tube plates located in the orifices g, 6. The aluminum tubes 11 are wound onto a steel central tube 2. The central tube is fixed in the housing 1 by means of radial ribs g. The spacing of the tubes 11 in the bundle is fixed by means of spacers 1g. The spacer strips 10 are welded to the peripheral strips g, which are welded to the radial strips 8. During the winding on the tube bundle, these radial strips 8 are riveted by aluminum rivets 12 to the supporting radial ribs g. volume. By suitably defining the clearance between the radial strips 8 and the supporting radial ribs g, it is possible to ensure that the aluminum bundle can be moved relative to the central tube 2 and the radial fins g in case of heating the aluminum tube bundle above ambient temperature. Due to the amount of expansion of aluminum over steel, the clearance between the belts 8 and the ribs g is reduced. When the tube bundle is cooled to an operating temperature of - 200 ° C, the tube bundle is shortened to the distance between radial ribs g. between the radial strips 8 and the radial ribs 7 increases.

Vinutý výměník tepla podle vynálezu najde použití především u velkokapacitních zkapalňovačů produktů nízkoteplotního dělení vzduchu.The coil heat exchanger according to the invention finds particular application in large-capacity liquefiers of low temperature air separation products.

Claims

Wound recuperative heat exchanger with a steel jacket and an aluminum tube bundle, characterized in that on the central steel tube (2) carried in the jacket (1) by radial ribs (7) there is a tube bundle consisting of tubes (11) and spacers (10) made of aluminum, the spacers (10) being welded to the peripheral strips (9), which are attached to the supporting radial ribs (7) by a connection enabling the tube bundle to move relative to the radial ribs (7).

Wound recuperative heat exchanger according to claim 1, characterized in that the displacement coupling is realized by deformable rivets (12) whose o and y are parallel to the central steel tube (2).