RU155676U1

RU155676U1 - SILVER HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: RU155676U1
Application number: RU2015104828/06U
Authority: RU
Inventors: Яков Давидович Золотоносов; Алексей Яковлевич Золотоносов; Ираида Александровна Князева
Original assignee: Яков Давидович Золотоносов
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2015-10-20

Abstract

Змеевиковый теплообменник типа "труба в трубе", изготовленный по винтовой спирали, отличающийся тем, что проточная часть теплообменника выполняется в виде сдвоенных усеченных конусов, обращенных друг к другу большими основаниями.The coil heat exchanger of the "pipe in pipe" type, made by a helical spiral, characterized in that the flow part of the heat exchanger is made in the form of double truncated cones facing each other with large bases.

Description

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.The utility model relates to heat exchangers and can be used in energy, utilities and related industries.

Известен теплообменный аппарат типа «труба в трубе», состоящий из теплообменных элементов, образованных двумя гладкими концентрически расположенными трубами (см. А.Г Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии». М., Химия, 1971. - с. 348-349).Known heat exchanger type "pipe in pipe", consisting of heat exchange elements formed by two smooth concentrically arranged pipes (see A. G. Kasatkin "Basic processes and apparatuses of chemical technology." M., Chemistry, 1971. - S. 348-349 )

Известные теплообменные аппараты с гладкими теплообменными элементами весьма громоздки и требуют большого расхода металла на единицу поверхности теплообмена. Для увеличения поверхности теплообмена такие аппараты выполняются из нескольких параллельных секций.Known heat exchangers with smooth heat exchange elements are very bulky and require a large consumption of metal per unit surface heat transfer. To increase the heat transfer surface, such devices are made of several parallel sections.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является змеевиковый теплообменник типа «труба в трубе», содержащий две трубы, расположенные с образованием между ними межтрубного пространства, и выполненный в виде винтовой спирали (см. патент на полезную модель №133596 от 20.10.13 г. Бюл. №29).Closest to the proposed technical solution is a coil-type heat exchanger of the “pipe in pipe” type, containing two pipes located to form an annular space between them and made in the form of a helical spiral (see Utility Model Patent No. 133596 of 10/20/13, Bull . No. 29).

Недостатком этих теплообменников является высокая металлоемкость конструкции, поскольку длина их проточной части выполнена без учета особенности гидродинамики и теплообмена в аппаратах этого типа.The disadvantage of these heat exchangers is the high metal consumption of the structure, since the length of their flow part is made without taking into account the features of hydrodynamics and heat transfer in devices of this type.

Задачей полезной модели является снижение металлоемкости аппарата и интенсификаций теплообмена с учетом особенностей теплообменных процессов в проточной части винтовой спирали змеевикового теплообменника.The objective of the utility model is to reduce the apparatus’s metal consumption and heat transfer intensifications, taking into account the peculiarities of heat exchange processes in the flow part of a spiral coil of a coil heat exchanger.

Технический результат достигается тем, что проточная часть змеевикового теплообменника выполнена в виде сдвоенных усеченных конусов, обращенных друг к другу большими основаниями.The technical result is achieved in that the flow part of the coil heat exchanger is made in the form of double truncated cones facing each other with large bases.

На фиг. 1 представлен змеевиковый теплообменник типа «труба в трубе», содержащий две трубы, расположенные с образованием между ними трубного пространства и изготовленный по винтовой спирали. Отличительным признаком предлагаемого змеевикового теплообменника является технологически и конструктивно обоснованное задание диаметра змеевиков отдельных участков теплообменника, образующих пространственную винтовую спираль в виде усеченного конуса.In FIG. 1 shows a coil pipe-to-pipe heat exchanger containing two pipes arranged to form a tube space between them and made in a helical spiral. A distinctive feature of the proposed coil heat exchanger is the technologically and structurally justified task of the diameter of the coils of individual sections of the heat exchanger, forming a spatial helical spiral in the form of a truncated cone.

Змеевиковый теплообменник работает следующим образом. При противоточной схеме движения теплоносителей холодная вода поступает в змеевиковый теплообменник 1, выполненный в виде усеченного конуса, через штуцер 2, установленный во внутреннем змеевике большего основания усеченного конуса 3 теплообменника типа «труба в трубе».The coil heat exchanger operates as follows. In a countercurrent flow pattern of coolants, cold water enters the coil heat exchanger 1, made in the form of a truncated cone, through a fitting 2 installed in the inner coil of the larger base of the truncated cone 3 of the pipe-in-pipe heat exchanger.

Одновременно через штуцер 4, установленный во внешнем змеевике меньшого основания усеченного конуса 5 теплообменника типа «труба в трубе», подается насыщенный водяной пар.At the same time, through the nozzle 4 installed in the external coil of the smaller base of the truncated cone 5 of the pipe-in-pipe heat exchanger, saturated water vapor is supplied.

Двигаясь в противоток, пар, выведенный из штуцера 6, подается в штуцер 7, смонтированный в меньшем основании сдвоенного (второго) змеевикового теплообменника 8, выполненного также в виде усеченного конуса, направляется в межтрубное пространство второго змеевикового теплообменника.Moving in countercurrent, the steam removed from the nozzle 6 is fed into the nozzle 7, mounted in the smaller base of the double (second) coil heat exchanger 8, also made in the form of a truncated cone, sent to the annular space of the second coil heat exchanger.

Одновременно подогретая вода из штуцера 9 первого змеевикового теплообменника 1 в противоток через штуцер 10, также направляется во второй змеевиковый теплообменник 8, выполненный в виде «труба в трубе». Пройдя проточную часть теплообменника 8, горячая вода через штуцер 11, а пар через штуцер 12, выводятся из аппарата.At the same time, heated water from the nozzle 9 of the first coil heat exchanger 1 in countercurrent through the nozzle 10 is also sent to the second coil heat exchanger 8, made in the form of "pipe in pipe". Having passed the flow part of the heat exchanger 8, hot water through the nozzle 11, and the steam through the nozzle 12, are removed from the apparatus.

В процессе движения нагреваемого теплоносителя (воды) по теплообменникам 1 и 8 растет температуры воды, одновременно падает ее кинематическая вязкость.In the process of movement of the heated coolant (water) through heat exchangers 1 and 8, the water temperature rises, while its kinematic viscosity decreases.

Так, при нагревании воды с 20 до 60°C ее вязкость снижается в два раза, с 1,006×10^-6 м²/с при 20°C до 0,476×10^-6 м²/с при 60°C (см. М.А. Михеев «Основы теплопередачи». 1956. - с. 368). При этом критерий Рейнольдса возрастает в два раза, что вызывает рост коэффициента теплоотдачи от внутренней стенки к жидкости во внутренних змеевиках теплообменников 1 и 8. Это в свою очередь увеличивает коэффициент теплопередачи в змеевиковом теплообменнике, что позволяет снизить длину труб змеевика (диаметр змеевика).So, when water is heated from 20 to 60 ° C, its viscosity decreases by half, from 1.006 × 10 ^-6 m ² / s at 20 ° C to 0.476 × 10 ^-6 m ² / s at 60 ° C (see M .A. Mikheev, “Fundamentals of heat transfer.” 1956. - S. 368). In this case, the Reynolds criterion doubles, which causes an increase in the heat transfer coefficient from the inner wall to the liquid in the internal coils of the heat exchangers 1 and 8. This, in turn, increases the heat transfer coefficient in the coil heat exchanger, which reduces the length of the coil pipes (coil diameter).

В результате этого снижается гидравлическое сопротивление проточной части и металлоемкость змеевикового теплообменника.As a result, the hydraulic resistance of the flowing part and the metal consumption of the coil heat exchanger are reduced.

Конструктивно предлагаемый змеевиковый теплообменник, возможно, смонтировать последующим вложением меньшего по диаметру змеевика внутрь большего по диаметру (предыдущего).Structurally, the proposed coil heat exchanger may be mounted by subsequent attachment of a smaller coil in diameter into a larger coil (previous).

Однако в реальных условиях это не всегда представляется возможным. Приемлемым решением является компоновка змеевиков за пределом одного диаметра по отношению к другому, в форме сдвоенных усеченных конусов, обращенных друг к другу большими основаниями.However, in real conditions this is not always possible. An acceptable solution is the layout of the coils beyond the limit of one diameter with respect to another, in the form of double truncated cones, facing each other with large bases.

Предлагаемый змеевиковый теплообменник в результате оптимизации его проточной части имеет существенно меньшую металлоемкость в сравнении с прототипом и обладает повышенной эффективностью.The proposed coil heat exchanger as a result of the optimization of its flow part has a significantly lower metal consumption in comparison with the prototype and has increased efficiency.

Claims

The coil heat exchanger of the "pipe in pipe" type, made in a helical spiral, characterized in that the flow part of the heat exchanger is made in the form of double truncated cones facing each other with large bases.