RU149737U1

RU149737U1 - SHELL-TUBE HEAT EXCHANGE UNIT

Info

Publication number: RU149737U1
Application number: RU2014134083/06U
Authority: RU
Inventors: Николай Юрьевич Никулин; Леонид Анатольевич Кущев; Денис Юрьевич Суслов; Валерий Анатольевич Уваров; Алексей Юрьевич Феоктистов
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2015-01-20

Abstract

1. Кожухотрубный теплообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками для подачи горячей и отвода нагретой жидкостей, патрубком подачи нагреваемой жидкости, расположенным на боковой поверхности корпуса со стороны патрубка отвода охлажденной жидкости, теплообменные трубки, расположенные в корпусе, оснащенные плавниковыми пластинами, установленными радиально, отличающийся тем, что на пластинах расположены по обеим сторонам ребра криволинейного сечения.2. Кожухотрубный теплообменный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что патрубки подачи горячей и отвода охлажденной жидкостей расположены на противоположных торцевых стенках аппарата, патрубок отвода нагретой жидкости расположен на боковой поверхности корпуса со стороны патрубка подачи горячей жидкости.1. Shell-and-tube heat exchanger, comprising a housing with nozzles for supplying hot and venting heated liquids, a nozzle for supplying a heated fluid located on the side surface of the housing on the side of the nozzle for chilled fluid, heat exchange tubes located in the housing, equipped with fin plates mounted radially, different the fact that on the plates are located on both sides of the ribs of curvilinear section. 2. The shell-and-tube heat exchanger apparatus according to claim 1, characterized in that the nozzles for supplying hot and discharge of cooled liquids are located on opposite end walls of the apparatus;

Description

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к теплообменному оборудованию, и может использоваться в энергетической, химической, пищевой, жилищно-коммунальной и других отраслях промышленности.The utility model relates to the field of heat engineering, namely to heat exchange equipment, and can be used in energy, chemical, food, housing and communal and other industries.

Известен многотрубчатый разборный теплообменник (см. а.с. №85159), состоящий из элементов с пучками труб, заключенных в кожухи для подогреваемой воды, вводного фланца для подачи теплой воды и выводного фланца для отвода остывшей воды, патрубков для подачи холодной и отвода подогретой воды. Элементы с пучками труб соединены между собой соединительными элементами дугообразной формы, выполненные с таким же расположением, числом и диаметром труб, как и в элементах с пучками труб. Концы труб соединительных и прямолинейных элементов жестко присоединены к фланцам, которые образуют вместе трубные решетки. Фланцевое соединение позволяет выполнять теплообменник разборным многосекционным. Для улучшения циркуляции теплоносителя секции дополнительно оснащены цилиндрами, расположенными перпендикулярно прямолинейным секциям.Known multi-tube collapsible heat exchanger (see and.with. No. 85159), consisting of elements with bundles of pipes enclosed in casings for heated water, an inlet flange for supplying warm water and an outlet flange for draining cooled water, pipes for supplying cold and exhaust heated water. Elements with bundles of pipes are interconnected by connecting elements of an arcuate shape, made with the same arrangement, number and diameter of pipes, as in elements with bundles of pipes. The ends of the pipes of the connecting and rectilinear elements are rigidly attached to the flanges that form the tube sheets together. The flange connection allows the heat exchanger to be collapsible multi-section. To improve the circulation of the coolant, the sections are additionally equipped with cylinders located perpendicular to the rectilinear sections.

Недостатками данного теплообменного аппарата является низкая эффективность теплоотдачи из-за гладкой формы теплообменных трубок, вследствие чего отсутствует вихреобразование потока нагреваемой жидкости.The disadvantages of this heat exchanger is the low heat transfer efficiency due to the smooth shape of the heat transfer tubes, as a result of which there is no vortex formation of the heated fluid flow.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является кожухотрубчатый теплообменник (см. а.с. №463849), содержащий кожух, патрубки для подвода горячей и отвода охлажденной жидкостей, расположенные на одной из торцевых крышек, нижний патрубок для подвода нагреваемой и верхний патрубок для отвода нагретой жидкостей, расположенные на кожухе теплообменника. В кожухе расположены трубки, центральный коллектор и поперечные перегородки, установленные через одну с зазором относительно кожуха и образующие отсеки. Центральный коллектор оснащен отверстиями для входа в него жидкости в одном отсеке и выхода - в другом. Трубки снабжены продольными плавниковыми ребрами (пластинами), установленными радиально.The closest technical solution to the claimed one is a shell-and-tube heat exchanger (see AS No. 463849), comprising a casing, nozzles for supplying hot and draining cooled liquids located on one of the end caps, a lower nozzle for supplying a heated one and an upper nozzle for removing heated liquids located on the casing of the heat exchanger. In the casing there are tubes, a central collector and transverse partitions installed through one with a gap relative to the casing and forming compartments. The central manifold is equipped with openings for fluid inlet in one compartment and outlet in another. The tubes are equipped with longitudinal fin ribs (plates) mounted radially.

Недостатками данного теплообменного аппарата является высокое гидравлическое сопротивление (высокие потери давления) за счет наличия поперечных перегородок и центрального коллектора в корпусе аппарата, а также низкая эффективность теплоотдачи.The disadvantages of this heat exchanger are high hydraulic resistance (high pressure losses) due to the presence of transverse partitions and a central manifold in the apparatus body, as well as low heat transfer efficiency.

Техническим результатом заявленного решения является повышение эффективности теплоотдачи за счет дополнительной турбулизации потока нагреваемой жидкости на теплообменных поверхностях аппарата, а также снижение гидравлического сопротивления.The technical result of the claimed solution is to increase the efficiency of heat transfer due to additional turbulization of the heated fluid flow on the heat exchange surfaces of the apparatus, as well as a decrease in hydraulic resistance.

Технический результат достигается тем, что кожухотрубный теплообменный аппарат содержит корпус с патрубками для подачи горячей и отвода нагретой жидкостей, патрубком подачи нагреваемой жидкости, расположенном на боковой поверхности корпуса со стороны патрубка отвода охлажденной жидкости, теплообменные трубки, расположенные в корпусе, оснащенные плавниковыми пластинами, установленными радиально. На пластинах расположены по обеим сторонам ребра криволинейного сечения.The technical result is achieved by the fact that the shell-and-tube heat exchanger contains a body with nozzles for supplying hot and venting heated liquids, a nozzle for supplying a heated fluid located on the side surface of the housing from the side of the nozzle for cooling the cooled fluid, heat transfer tubes located in the housing, equipped with fin plates installed radially. On the plates are located on both sides of the ribs of curved section.

Для обеспечения равномерного распределения тепловой энергии в корпусе патрубки подачи горячей и отвода охлажденной жидкостей расположены на противоположных торцевых стенках аппарата, патрубок отвода нагретой жидкости расположен на боковой поверхности корпуса со стороны патрубка подачи горячей жидкости.To ensure uniform distribution of thermal energy in the housing, the nozzles for supplying hot and discharged chilled liquids are located on opposite end walls of the apparatus, the nozzle for discharging heated liquids is located on the side surface of the case from the side of the nozzle for delivering hot liquids.

Повышение эффективности теплоотдачи теплообменной поверхности аппарата достигается с помощью дополнительной турбулизации потока жидкости межтрубного пространства теплообменного аппарата за счет выполнения теплообменных трубок, размещенных в корпусе и оснащенных плавниковыми пластинами, установленными радиально, с расположенными на них по обеим сторонам ребрами криволинейного сечения, повторяющимися с заданным шагом по длине, который определяется расчетом, благодаря чему достигается сложное и перемежающее движение потока с разрушением пристенного пограничного слоя жидкости.An increase in the heat transfer efficiency of the heat exchange surface of the apparatus is achieved by additional turbulization of the fluid flow of the annulus of the heat exchanger due to the implementation of heat exchange tubes placed in the housing and equipped with fin plates mounted radially, with curvilinear ribs located on both sides of them, repeating at a given step length, which is determined by calculation, due to which a complex and intermittent flow movement with sheniem wall boundary layer of liquid.

Расположение патрубков подачи горячей и отвода охлажденной жидкости на разных торцевых стенках корпуса обеспечивает равномерное распределение тепловой энергии в корпусе аппарата. Расположение на боковой поверхности корпуса патрубка подачи нагреваемой жидкости со стороны патрубка отвода охлажденной жидкости и патрубка отвода нагретой жидкости со стороны патрубка подачи горячей жидкости способствует более полному распределению нагреваемой жидкости в объеме теплообменного аппарата.The location of the nozzles for supplying hot and discharging chilled fluid on different end walls of the housing provides an even distribution of thermal energy in the housing of the device. The location on the side surface of the housing of the heated fluid supply pipe on the side of the chilled fluid discharge pipe and the heated fluid pipe on the hot fluid supply pipe side contributes to a more complete distribution of the heated fluid in the volume of the heat exchanger.

Сопоставление предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявленное решение отличается тем, что на пластинах расположены по обеим сторонам ребра криволинейного сечения, и позволяет установить наличие отличительных от прототипа признаков.Comparison of the proposed technical solution with the prototype shows that the claimed solution is different in that the plates are located on both sides of the ribs of a curved section, and allows you to establish the presence of distinctive features from the prototype.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна».Therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Кожухотрубный теплообменный аппарат поясняется графическим материалом. На фиг. 1 изображен продольный разрез кожухотрубного теплообменного аппарата, на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1, на фиг. 3 - общий вид теплообменной трубки.The shell-and-tube heat exchanger is illustrated with graphic material. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a shell-and-tube heat exchanger, FIG. 2 is a section Α-A in FIG. 1, in FIG. 3 is a general view of a heat transfer tube.

Кожухотрубный теплообменный аппарат содержит корпус 1, например, круглого сечения, на противоположных торцевых стенках которого расположены патрубок для подачи горячей жидкости 2 и патрубок для отвода охлажденной жидкости 3. На боковой поверхности корпуса теплообменного аппарата со стороны патрубка отвода охлажденной жидкости расположен патрубок для подачи нагреваемой жидкости 4, а со стороны патрубка подачи горячей жидкости расположен патрубок отвода нагретой жидкости 5, фланцевое соединение 6 расположено на торцах корпуса между патрубками подачи горячей жидкости и отвода нагретой жидкости, а также между патрубками отвода охлажденной жидкости и подачи нагреваемой жидкости. В корпусе теплообменного аппарата находятся поперечные перегородки 7, разделяющие греющий и нагреваемый контуры. Между этими перегородками продольно расположены теплообменные трубки 8 греющего контура, оснащенные с двух сторон плавниковыми пластинами 9 (фиг. 2). При этом плавниковые пластины каждого ряда теплообменных трубок установлены радиально. На них расположены по обеим сторонам ребра 10 криволинейного сечения, повторяющиеся с заданным шагом по длине, который определяется расчетом (фиг. 3).The shell-and-tube heat exchanger contains a housing 1, for example, of circular cross-section, on the opposite end walls of which there is a nozzle for supplying hot liquid 2 and a nozzle for draining the cooled liquid 3. On the side surface of the heat exchanger housing, on the side of the nozzle of the cooled fluid outlet there is a nozzle for supplying a heated liquid 4, and on the side of the hot fluid supply pipe there is a pipe for removing heated fluid 5, a flange connection 6 is located at the ends of the housing between the patr hot water supply and heated fluid drainage, as well as between the pipes of the cooled liquid outlet and the heated fluid supply. In the casing of the heat exchanger there are transverse partitions 7 separating the heating and heated circuits. Between these partitions, heat exchange tubes 8 of the heating circuit are longitudinally arranged, equipped on both sides with fin plates 9 (Fig. 2). In this case, the fin plates of each row of heat exchange tubes are installed radially. On them are located on both sides of the ribs 10 of curved section, repeating with a given step in length, which is determined by calculation (Fig. 3).

Кожухотрубный теплообменный аппарат работает следующим образом.Shell-and-tube heat exchanger operates as follows.

В патрубок 2 подается горячая жидкость, например, жидкость из источника тепловой энергии, которая затем поступает в теплообменные трубки 8, нагревая их по всей длине. Оснащение трубок плавниковыми пластинами 9 с ребрами 10 криволинейного сечения позволяет увеличить теплообменную поверхность, а также создать дополнительную турбулизацию потока нагреваемой жидкости при омывании теплообменных поверхностей аппарата. Проходя по трубкам, жидкость охлаждается и по окончанию процесса выводится через патрубок 3. Нагреваемая жидкость поступает в корпус теплообменного аппарата 1 через патрубок 4, проходит, равномерно распределяясь, в межтрубном пространстве, находящемся между поперечными перегородками 7, омывая в продольном направлении теплообменные трубки 8 с пластинами 9, а также в поперечном направлении - ребра 10, что позволяет создать дополнительную турбулизацию, а также повысить температуру нагреваемой жидкости. Затем нагретая жидкость отводится через патрубок 5 и подается потребителю тепловой энергии для дальнейшего использования в инженерных системах.A hot liquid is supplied to the pipe 2, for example, a liquid from a source of thermal energy, which then enters the heat exchange tubes 8, heating them along the entire length. Equipping the tubes with fin plates 9 with ribs 10 of curvilinear cross section allows you to increase the heat transfer surface, as well as create additional turbulization of the flow of the heated fluid when washing the heat transfer surfaces of the apparatus. Passing through the tubes, the fluid is cooled and discharged through the nozzle 3 at the end of the process. The heated fluid enters the casing of the heat exchanger 1 through the nozzle 4, passes uniformly distributed in the annulus located between the transverse partitions 7, washing the heat exchange tubes in the longitudinal direction for 8 s plates 9, and also in the transverse direction - ribs 10, which allows you to create additional turbulization, as well as increase the temperature of the heated fluid. Then the heated liquid is discharged through the pipe 5 and supplied to the consumer of thermal energy for further use in engineering systems.

Фланцевое соединение 6 позволяет производить разборку (сборку) аппарата, а также соединять несколько секций для увеличения тепловой мощности.Flange connection 6 allows disassembling (assembling) the apparatus, as well as connecting several sections to increase thermal power.

Работая попарно, патрубок подачи горячей и патрубок отвода охлажденной жидкости, патрубок подачи нагреваемой и патрубок отвода нагретой жидкости обеспечивают равномерное распределение тепловой энергии и нагреваемой жидкости в корпусе аппарата.Working in pairs, the hot supply pipe and the chilled fluid discharge pipe, the heated pipe and the heated liquid pipe provide an even distribution of thermal energy and heated liquid in the apparatus.

Таким образом, заявленная полезная модель позволяет повысить эффективность теплоотдачи теплообменного аппарата, обеспечить более высокую производительность по целевому продукту (нагревание жидкости, например, воды) и снизить гидравлическое сопротивление.Thus, the claimed utility model allows to increase the heat transfer efficiency of the heat exchanger, to provide higher performance on the target product (heating a liquid, for example, water) and reduce hydraulic resistance.

Claims

1. Shell-and-tube heat exchanger, comprising a housing with nozzles for supplying hot and venting heated liquids, a nozzle for supplying a heated fluid located on the side surface of the housing on the side of the nozzle for chilled fluid, heat exchange tubes located in the housing, equipped with fin plates mounted radially, different the fact that on the plates are located on both sides of the ribs of curved section.

2. The shell-and-tube heat exchanger according to claim 1, characterized in that the hot and cold fluid outlet pipes are located on opposite end walls of the apparatus, the heated fluid outlet pipe is located on the side surface of the housing from the side of the hot fluid supply pipe.