RU167720U1 - HEAT EXCHANGE DEVICE - Google Patents

HEAT EXCHANGE DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU167720U1
RU167720U1 RU2016116744U RU2016116744U RU167720U1 RU 167720 U1 RU167720 U1 RU 167720U1 RU 2016116744 U RU2016116744 U RU 2016116744U RU 2016116744 U RU2016116744 U RU 2016116744U RU 167720 U1 RU167720 U1 RU 167720U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchange
tank
exchange element
spherical
heat
Prior art date
Application number
RU2016116744U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ксения Игоревна Денисова
Руслан Заманович Рамазанов
Владимир Васильевич Чугунков
Original Assignee
Ксения Игоревна Денисова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ксения Игоревна Денисова filed Critical Ксения Игоревна Денисова
Priority to RU2016116744U priority Critical patent/RU167720U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU167720U1 publication Critical patent/RU167720U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к области теплотехники, в частности к вертикальным теплообменникам с неподвижными каналами для одного из теплоносителей, и другим теплоносителем, присутствующим в виде большой массы жидкости или газа, и может быть использовано для отвода тепла, в том числе в объектах наземной космической инфраструктуры, химической и медицинской промышленности.The proposed technical solution relates to the field of heat engineering, in particular to vertical heat exchangers with fixed channels for one of the heat carriers, and another heat carrier present in the form of a large mass of liquid or gas, and can be used to remove heat, including in objects of ground-based space infrastructure chemical and medical industries.

Задача предлагаемого технического решения состоит в повышении эффективности теплообмена между охлаждаемой и охлаждающей средами при низкотемпературных условиях.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of heat transfer between the cooled and the cooling medium under low temperature conditions.

В отличие от известного теплообменного устройства, содержащего встроенный в емкость, выполненную в виде заполненного охлаждаемой средой вертикально установленного цилиндрического резервуара, теплообменный элемент, соосный с резервуаром и имеющий две теплопередающие стенки, образующие между собой кольцевой канал, подключенный к трубопроводу подачи охлаждающей среды, предлагаемое теплообменное устройство дополнительно содержит трубопровод подачи сжиженного азота, снабженный на входе в него клапаном подачи, подключенным к средству управления им, герметичную цилиндрическую полость, ограниченную внутренней обечайкой и днищами, установленными с примыканием к верхнему и нижнему торцам этой обечайки и жестко связанными с ними, две сферические крышки теплообменного элемента, каждая из которых установлена соосно с кольцевым каналом и с примыканием, соответственно, к верхнему и нижнему торцам наружной обечайки. Цилиндрический резервуар выполнен теплоизолированным снаружи, снабжен сферическими днищами с обоих его торцов и установленными в верхнем сферическом днище дренажным патрубком с размещенным в нем клапаном подачи нейтрального газа, и трубопроводом подачи охлаждаемой среды, закрепленным верхней его частью в верхнем сферическом днище резервуара и нижним открытым торцом в нижней части резервуара, упорами, выполненными на внутренней поверхности нижней части резервуара, при этом трубопровод сжиженного азота и трубопровод подачи охлаждающей среды, своей центральной частью размещены внутри герметичной полости параллельно вертикальной оси этой полости и закреплены в ее днищах, ограничивающих герметичную полость посредством крестовин, установленных с примыканием к наружной обечайке и выполненных в виде единой детали с каждым днищем этой герметичной полости и снабженных отверстиями, расположенными с возможностью сообщения кольцевого канала с полостями соответствующих сферических крышек теплообменного элемента, периферийными частями эти трубопроводы размещены в полостях верхней и нижней сферических крышек теплообменного элемента и трубопровод сжиженного азота в полости нижней сферической крышки теплообменного элемента снабжен трубчатым кольцевым коллектором подачи сжиженного азота с кольцевым расположением отверстий подачи. Теплообменный элемент выполнен с оребрением на наружной стороне наружной обечайки и закреплен в люке цилиндрического резервуара посредством болтового соединения с возможностью взаимодействия с упорами этого резервуара посредством кронштейнов, жестко связанных с центрально установленным кольцом, выполненным с возможностью охвата наружной обечайки теплообменного элемента, причем трубопроводы подачи охлаждающей среды и сжиженного азота по всей длине выполнены с постоянным диаметром. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Figure 00000001
In contrast to the known heat exchange device comprising a vertically mounted cylindrical tank built in a tank made in the form of a vertically mounted cylindrical tank filled with a cooled medium, a heat exchange element coaxial with the tank and having two heat transfer walls forming an annular channel connected to the cooling medium supply pipe, the heat exchange proposed the device further comprises a liquefied nitrogen supply pipe provided with an inlet valve connected to the means at the inlet thereof board them, a sealed cylindrical cavity bounded by an inner shell and bottoms installed adjacent to the upper and lower ends of this shell and rigidly connected with them, two spherical covers of the heat exchange element, each of which is installed coaxially with the annular channel and adjacent, respectively, to the upper and lower ends of the outer shell. The cylindrical tank is thermally insulated from the outside, equipped with spherical bottoms from both its ends and a drainage pipe installed in the upper spherical bottom with a neutral gas supply valve placed in it, and a coolant supply pipe fixed to its upper part in the upper spherical tank bottom and lower open end in the lower part of the tank, with stops made on the inner surface of the lower part of the tank, while the liquefied nitrogen pipeline and the supply pipe are cooling environment, its central part is placed inside the sealed cavity parallel to the vertical axis of this cavity and fixed in its bottoms, limiting the sealed cavity by means of crosses installed adjacent to the outer shell and made as a single part with each bottom of this sealed cavity and provided with holes located with the possibility of communication of the annular channel with the cavities of the corresponding spherical covers of the heat exchange element, the peripheral parts of these pipelines are placed in strips s top and bottom of the spherical caps of the heat exchange element and the conduit of liquid nitrogen in the cavity bottom spherical cap is provided with a tubular heat exchange element annular manifold supplying liquified nitrogen to the annular arrangement of feed holes. The heat exchange element is made with ribbing on the outer side of the outer shell and is fixed in the hatch of the cylindrical tank by means of a bolt connection with the possibility of interaction with the stops of this tank by means of brackets rigidly connected to a centrally mounted ring configured to cover the outer shell of the heat exchange element, and the cooling medium supply pipelines and liquefied nitrogen along the entire length are made with a constant diameter. 3 s.p. f-ly, 5 ill.
Figure 00000001

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области теплотехники, в частности к вертикальным теплообменникам с неподвижными каналами для одного из теплоносителей, и другим теплоносителем, присутствующим в виде большой массы жидкости или газа, и может быть использовано для отвода тепла, в том числе в объектах наземной космической инфраструктуры, химической и медицинской промышленности.The proposed technical solution relates to the field of heat engineering, in particular to vertical heat exchangers with fixed channels for one of the heat carriers, and another heat carrier present in the form of a large mass of liquid or gas, and can be used to remove heat, including in objects of ground-based space infrastructure chemical and medical industries.

Уже известно теплообменное устройство, содержащее подключенный к патрубкам подвода и отвода охлаждающей воды теплообменный элемент, встроенный в емкость, заполненную рабочей средой с расположенным в ее нижней части аэратором, при этом теплообменный элемент образован соосно размещенными обечайками, образующими между собой закрытый с торцов кольцевой канал с теплопередающими стенками, которыми являются обечайки. Между патрубками подвода охлаждающей воды и пленкообразователями в кольцевом канале размещена горизонтальная пластина /Патент РФ №2341748, F28D 1/04, 3/04, опубл. 2008 г. /.It is already known a heat exchange device containing a heat exchange element connected to cooling water inlet and outlet pipes, integrated in a container filled with a working medium with an aerator located in its lower part, the heat exchange element being formed by coaxially placed shells forming an annular channel closed between the ends with heat transfer walls, which are shells. A horizontal plate is placed between the cooling water supply nozzles and the film former in the annular channel / RF Patent No. 2341748, F28D 1/04, 3/04, publ. 2008 /.

Известное теплообменное устройство позволяет повысить теплопередачу за счет обеспечения более равномерного образования пленки по всей длине теплопередающего канала посредством пленкообразователей, установленных в кольцевом канале теплообменного элемента друг под другом с зазором относительно теплопередающих стенок, причем первый пленкообразователь выполнен в виде кольцевых пластин, размещенных под углом друг к другу с образованием между собой кольцевого зазора, а второй выполнен в виде соединенных между собой кольцевых пластин с образованием кольцевого элемента V-образного профиля с вершиной, направленной навстречу потоку воды, а величина зазора, образованного нижним пленкообразователем и теплопередающими стенками, превышает величину зазора, образованного верхним пленкообразователем и теплопередающими стенками.The known heat transfer device allows to increase heat transfer by providing more uniform film formation along the entire length of the heat transfer channel by means of film formers installed in the annular channel of the heat exchange element under each other with a gap relative to the heat transfer walls, and the first film former is made in the form of ring plates placed at an angle to each other friend with the formation of an annular gap between themselves, and the second is made in the form of interconnected annular plates with the formation of an annular element of a V-shaped profile with a vertex directed towards the flow of water, and the gap formed by the lower film former and heat transfer walls exceeds the gap formed by the upper film former and heat transfer walls.

Однако в известном устройстве в качестве теплоносителя использована вода температурный диапазон использования которой ограничен. Для предлагаемого теплообменного устройства температурный диапазон работы составляет от минус 10°С до минус 30°С, поэтому известное техническое решение, хотя и эффективно при положительной температуре воды, но не может быть применено при отрицательных температурах без промежуточного теплоносителя.However, in the known device as the heat carrier used water, the temperature range of use of which is limited. For the proposed heat exchanger device, the temperature range of operation is from minus 10 ° C to minus 30 ° C, therefore, the known technical solution, although effective at a positive temperature of water, cannot be applied at negative temperatures without an intermediate coolant.

Задача предлагаемого технического решения состоит в повышении эффективности теплообмена между охлаждаемой и охлаждающей средами при низкотемпературных условиях.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of heat transfer between the cooled and the cooling medium under low temperature conditions.

Для решения поставленной задачи с достижением заявляемого технического результата в известном теплообменном устройстве, содержащем теплообменный элемент, подключенный к трубопроводу подачи охлаждающей среды, встроенный в емкость, выполненную в виде вертикально установленного цилиндрического резервуара, снабженного сферическими днищами с обоих его торцов люком в его верхней части, и заполненного охлаждаемой средой, при этом теплообменный элемент установлен соосно с резервуаром и содержит две соосно размещенные обечайки, являющиеся теплопередающими стенками, образующими между собой кольцевой канал, ограниченный в их верхней и нижней частях торцами обечаек, согласно предлагаемой полезной модели, теплообменный элемент дополнительно содержит трубопровод подачи сжиженного азота, снабженный на входе в него клапаном подачи, подключенным к средству управления им, герметичную цилиндрическую полость, ограниченную внутренней обечайкой и днищами, установленными с примыканием к верхнему и нижнему торцам этой обечайки и жестко связанными с ними, две сферические крышки теплообменного элемента, каждая из которых установлена соосно с кольцевым каналом и с примыканием, соответственно, к верхнему и нижнему торцам наружной обечайки, а цилиндрический резервуар выполнен теплоизолированным снаружи, снабжен сферическими днищами с обеих его торцов и установленными в верхнем сферическом днище дренажным патрубком с размещенным в нем клапаном подачи нейтрального газа и трубопроводом подачи охлаждаемой среды, закрепленным верхней его частью в верхнем сферическом днище резервуара и нижним открытым торцом в нижней части резервуара, упорами, выполненными на внутренней поверхности нижней части резервуара, при этом трубопровод сжиженного азота и трубопровод подачи охлаждающей среды, своей центральной частью размещены внутри герметичной полости параллельно вертикальной оси этой полости и закреплены в ее днищах, ограничивающих герметичную полость посредством крестовин, установленных с примыканием к наружной обечайке и выполненных в виде единой детали с каждым днищем этой герметичной полости и снабженных отверстиями, расположенными с возможностью сообщения кольцевого канала с полостями соответствующих сферических крышек теплообменного элемента, периферийными частями эти трубопроводы размещены в полостях верхней и нижней сферических крышек теплообменного элемента, и трубопровод сжиженного азота в полости нижней сферической крышки теплообменного элемента снабжен трубчатым коллектором подачи сжиженного азота с кольцевым расположением отверстий подачи, теплообменный элемент выполнен с оребрением на наружной стороне наружной обечайки и закреплен в люке цилиндрического резервуара посредством болтового соединения с возможностью взаимодействия с упорами этого резервуара посредством кронштейнов, жестко связанных с центрально установленным кольцом, выполненным с возможностью охвата наружной обечайки теплообменного элемента, причем трубопроводы подачи охлаждающей среды и сжиженного азота по всей длине выполнены с постоянным диаметром.To solve the problem with the achievement of the claimed technical result in a known heat exchange device containing a heat exchange element connected to a coolant supply pipe, built into a tank made in the form of a vertically mounted cylindrical tank equipped with spherical bottoms from both ends of the hatch in its upper part, and filled with a cooled medium, while the heat exchange element is installed coaxially with the tank and contains two coaxially placed shells, which are According to the proposed utility model, the heat exchange element further comprises a liquefied nitrogen supply pipe provided with a supply valve connected to the control means thereof, a sealed cylindrical cavity, heat-transfer walls forming an annular channel between themselves, bounded at their upper and lower parts by the ends of the shells bounded by an inner shell and bottoms installed adjacent to the upper and lower ends of this shell and rigidly connected with them, two spherical covers an exchange element, each of which is installed coaxially with the annular channel and adjacent to the upper and lower ends of the outer shell, respectively, and the cylindrical tank is thermally insulated from the outside, equipped with spherical bottoms from both ends and a drainage pipe installed in the upper spherical bottom with it with a neutral gas supply valve and a coolant supply pipe fixed with its upper part in the upper spherical bottom of the tank and the lower open end in the lower part the tank, with stops made on the inner surface of the lower part of the tank, while the liquefied nitrogen pipeline and the cooling medium supply pipe are placed with their central part inside the sealed cavity parallel to the vertical axis of this cavity and fixed in its bottoms, limiting the sealed cavity by means of crosses installed with adjacent to the outer shell and made in the form of a single part with each bottom of this sealed cavity and provided with openings located with the possibility of generalization of the annular channel with the cavities of the respective spherical covers of the heat exchange element, the peripheral parts of these pipelines are located in the cavities of the upper and lower spherical covers of the heat exchange element, and the liquefied nitrogen pipeline in the cavity of the lower spherical cover of the heat exchange element is provided with a tubular manifold for supplying liquefied nitrogen with an annular arrangement of supply openings, heat exchange the element is made with ribbing on the outer side of the outer shell and is fixed in the hatch of the cylindrical reserve by means of a bolt connection with the possibility of interacting with the stops of this tank by means of brackets rigidly connected to a centrally mounted ring configured to cover the outer shell of the heat exchange element, the pipelines for supplying a cooling medium and liquefied nitrogen along the entire length are made with a constant diameter.

В качестве охлаждаемой среды в теплообменном устройстве может быть взято жидкое топливо.As a cooled medium in a heat exchanger, liquid fuel can be taken.

В качестве охлаждающей среды в теплообменном устройстве может быть взят антифриз.Antifreeze can be used as a cooling medium in a heat exchanger.

В качестве нейтрального газа может быть взят сжатый азот.Compressed nitrogen can be taken as a neutral gas.

В результате проведенного поиска по научно-технической и патентной литературе не была выявлена известность предлагаемой совокупности существенных признаков.As a result of a search in scientific, technical and patent literature, the popularity of the proposed set of essential features was not revealed.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется графически.The essence of the proposed technical solution is illustrated graphically.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого теплообменного устройства.In FIG. 1 shows a General view of the proposed heat exchange device.

На фиг. 2 показано поперечное сечение по А-А нижней части резервуара и теплообменного элемента с трубчатым кольцевым коллектором подачи сжиженного азота. На фиг. 3 показан вид по стрелке Б упора резервуара и кронштейна крепления теплообменного элемента.In FIG. 2 shows a cross-section along A-A of the lower part of the tank and the heat exchange element with a tubular ring collector for supplying liquefied nitrogen. In FIG. 3 shows a view along arrow B of the tank stop and the bracket for attaching the heat exchange element.

На фиг. 4 представлено вертикальное сечение В-В верхнего крепления теплообменного элемента к горловине люка резервуара с охлаждаемой средой.In FIG. 4 shows a vertical cross-section B-B of the upper fastening of the heat-exchange element to the neck of the hatch of a tank with a cooled medium.

На фиг. 5 показан вид по стрелке Г верхнего днища герметичной цилиндрической полости теплообменного элемента.In FIG. 5 shows a view along arrow G of the upper bottom of the sealed cylindrical cavity of the heat exchange element.

Представленное на фиг. 1-5 теплообменное устройство содержит теплообменный элемент 1, подключенный к трубопроводу 2 подачи охлаждающей среды, встроенный в емкость, выполненную в виде вертикально установленного цилиндрического резервуара 3, заполненного охлаждаемой средой и снабженного сферическими днищами 4 и 5, соответственно с верхнего торца и нижнего торца и люком 6, расположенным в верхней части резервуара 3.Presented in FIG. 1-5, the heat exchange device comprises a heat exchange element 1 connected to a cooling medium supply pipe 2, integrated in a container made in the form of a vertically mounted cylindrical tank 3 filled with a cooled medium and provided with spherical bottoms 4 and 5, respectively, from the upper end and lower end and hatch 6 located in the upper part of the tank 3.

Теплообменный элемент 1 установлен соосно с резервуаром 3 и содержит две соосно размещенные обечайки: внутреннюю 7 и наружную 8, являющиеся теплопередающими стенками. Обечайки 7 и 8 образуют между собой кольцевой канал 9, ограниченный в их верхней и нижней частях торцами 10 и 11 внутренней обечайки 7, соответственно, и торцами 12 и 13 наружной обечайки 8, соответственно.The heat exchange element 1 is installed coaxially with the reservoir 3 and contains two coaxially placed shells: inner 7 and outer 8, which are heat transfer walls. The shells 7 and 8 form an annular channel 9 between themselves, bounded in their upper and lower parts by the ends 10 and 11 of the inner shell 7, respectively, and the ends 12 and 13 of the outer shell 8, respectively.

Теплообменный элемент 1 дополнительно содержит трубопровод 14 подачи сжиженного азота, снабженный на входе в него клапаном 15 подачи, подключенным к средству 16 управления им, герметичную цилиндрическую полость 17, ограниченную внутренней обечайкой 7 и днищами 18 и 19, установленными соответственно с примыканием к верхнему 10 и нижнему 11 торцам этой обечайки и жестко связанными с ними. Теплообменный элемент 1 также содержит две сферические крышки 20 и 21, каждая из которых установлена соосно с кольцевым каналом 9 и с примыканием, соответственно, к верхнему 12 и нижнему 13 торцам наружной обечайки 8, соответственно, с возможностью сообщения кольцевого канала 9 с полостями 22 и 23 соответствующих сферических крышек 20 и 21 теплообменного элемента 1.The heat exchange element 1 further comprises a liquefied nitrogen supply pipe 14 provided with an inlet valve 15 connected to its control means 16, an airtight cylindrical cavity 17 bounded by an inner shell 7 and bottoms 18 and 19, respectively mounted adjacent to the upper 10 and lower 11 ends of this shell and rigidly connected with them. The heat exchange element 1 also contains two spherical covers 20 and 21, each of which is mounted coaxially with the annular channel 9 and adjacent to the upper 12 and lower 13 ends of the outer shell 8, respectively, with the possibility of communication of the annular channel 9 with cavities 22 and 23 corresponding spherical covers 20 and 21 of the heat exchange element 1.

Цилиндрический резервуар 3 выполнен теплоизолированным снаружи, снабжен сферическими днищами 4 и 5 с верхнего и нижнего его торцов, соответственно, и установленными в верхнем сферическом днище дренажным патрубком 24 с размещенным в нем клапаном 25 подачи нейтрального газа под давлением и трубопроводом 26 подачи охлаждаемой среды, закрепленным верхней его частью в верхнем сферическом днище 4 резервуара 3 и нижним открытым торцом 27 в нижней части резервуара 3. Кроме того, цилиндрический резервуар снабжен упорами 28, выполненными на внутренней поверхности нижней части резервуара, а трубопровод 14 сжиженного азота и трубопровод 2 подачи охлаждающей среды, своей центральной частью размещены внутри герметичной цилиндрической полости 17 параллельно вертикальной оси 29 этой полости 17 и закреплены в ее днищах 18 и 19, ограничивающих герметичную полость 17 посредством крестовин 30 и 31, установленных с примыканием к наружной обечайке 8 и выполненных в виде единой детали с каждым днищем этой герметичной полости и снабженных отверстиями 32, расположенными с возможностью прохождения охлаждающей среды в кольцевой канал 9. Периферийными частями эти трубопроводы 14 и 2 размещены в полостях 22 и 23 верхней и нижней сферических крышек 20 и 21 теплообменного элемента 1.The cylindrical tank 3 is thermally insulated from the outside, provided with spherical bottoms 4 and 5 from its upper and lower ends, respectively, and a drainage pipe 24 installed in the upper spherical bottom with a neutral gas supply valve 25 under pressure and a coolant supply pipe 26 secured its upper part in the upper spherical bottom 4 of the tank 3 and the lower open end 27 in the lower part of the tank 3. In addition, the cylindrical tank is equipped with stops 28 made on the inner the surface of the lower part of the tank, and the liquefied nitrogen pipe 14 and the coolant supply pipe 2, with their central part are placed inside the sealed cylindrical cavity 17 parallel to the vertical axis 29 of this cavity 17 and fixed in its bottoms 18 and 19, limiting the sealed cavity 17 by means of crosses 30 and 31, installed adjacent to the outer shell 8 and made in the form of a single part with each bottom of this sealed cavity and provided with holes 32 located with the possibility of passage of cooling environment in the annular channel 9. The peripheral parts of these pipelines 14 and 2 are placed in the cavities 22 and 23 of the upper and lower spherical covers 20 and 21 of the heat exchange element 1.

Трубопровод 14 сжиженного азота в полости 23 нижней сферической крышки 21 теплообменного элемента 1 снабжен трубчатым кольцевым коллектором 33 подачи сжиженного азота с кольцевым расположением отверстий 34 подачи. Теплообменный элемент 1 выполнен с оребрением 35 на наружной стороне наружной обечайки 8 и закреплен в люке 6 цилиндрического резервуара 3 посредством болтового соединения 36 с возможностью взаимодействия с упорами 28 этого резервуара 3 посредством кронштейнов 37, жестко связанных с центрально установленным кольцом 38, выполненным с возможностью охвата наружной обечайки 8 теплообменного элемента 1.The pipeline 14 of liquefied nitrogen in the cavity 23 of the lower spherical cover 21 of the heat exchange element 1 is provided with a tubular ring collector 33 of the supply of liquefied nitrogen with an annular arrangement of the holes 34 of the supply. The heat exchange element 1 is made with a ribbing 35 on the outer side of the outer shell 8 and is fixed in the hatch 6 of the cylindrical tank 3 by means of a bolt connection 36 with the possibility of interaction with the stops 28 of this tank 3 by means of brackets 37, rigidly connected with a centrally mounted ring 38, made with the possibility of coverage the outer shell 8 of the heat exchange element 1.

Газообразный азот сбрасывается из кольцевого канала 9 теплообменного элемента 1 через штуцер 39 дренажа.Gaseous nitrogen is discharged from the annular channel 9 of the heat exchange element 1 through the drain fitting 39.

Трубопровод 2 подачи охлаждающей среды и трубопровод 14 подачи сжиженного азота по всей длине выполнены с постоянным диаметром.The cooling medium supply pipe 2 and the liquefied nitrogen supply pipe 14 are made with a constant diameter along the entire length.

Предлагаемое теплообменное устройство предназначено для подготовки охлаждаемой среды, например, жидкого топлива по заданным температурным параметрам перед моментом использования.The proposed heat exchange device is intended for the preparation of a cooled medium, for example, liquid fuel according to predetermined temperature parameters before use.

Работа предлагаемого теплообменного устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed heat exchange device is as follows.

Открывают клапан 25 на дренажном патрубке 24 и производят заполнение резервуара 3 по трубопроводу 26 подачи охлаждаемой средой из внешней транспортной емкости /не показана/. Подачу охлаждаемой среды осуществляют в нижней части резервуара 3 через нижний открытый торец 27 трубопровода 26.Open the valve 25 on the drain pipe 24 and fill the tank 3 through the pipe 26 for supplying a cooled medium from an external transport tank / not shown /. The supply of the cooled medium is carried out in the lower part of the tank 3 through the lower open end 27 of the pipeline 26.

Пространство между внутренней 7 и наружной 8 обечайками, образующее кольцевой канал 9, через трубопровод 2 подачи охлаждающей среды-антифриза заполняют антифризом. Причем открытый выходной торец трубопровода 2 подачи охлаждающей среды размещен в зоне нижней сферической крышки 23.The space between the inner 7 and the outer 8 shells, forming an annular channel 9, through the pipe 2 for supplying a cooling medium-antifreeze is filled with antifreeze. Moreover, the open outlet end of the pipe 2 for supplying a cooling medium is located in the area of the lower spherical cover 23.

По сигналу средства 16 управления открывают клапан 15 подачи сжиженного азота и по трубопроводу 14 через отверстия 34 подачи сжиженного азота кольцевого трубчатого коллектора 33 осуществляют впрыск сжиженного азота в охлаждающую среду - антифриз. Отверстия 34 в трубчатом коллекторе 33 имеют кольцевое расположение.At the signal of the control means 16, the valve 15 for supplying liquefied nitrogen is opened, and through the pipe 14 through the holes 34 for supplying liquefied nitrogen to the annular tubular manifold 33, the injection of liquefied nitrogen into the cooling medium is antifreeze. The holes 34 in the tubular manifold 33 have an annular arrangement.

Сжиженный азот, газифицируясь, в виде множества пузырьков, всплывает, турбулизируя антифриз, обеспечивая перемешивание и выравнивание его температуры во всем объеме кольцевого канала 9. Всплывающие пузырьки азота образуют холодную газовую подушку, обеспечивая аккумулирование холода в кольцевом канале 9 теплообменного элемента 1. Достигая полости 22, в верхней сферической крышке 4 через отверстия 32 газообразный азот сбрасывается из теплообменного элемента через штуцер 39 дренажа из кольцевого канала.Liquefied nitrogen, gasified in the form of many bubbles, floats up, turbulent antifreeze, providing mixing and equalization of its temperature in the entire volume of the annular channel 9. Pop-up nitrogen bubbles form a cold gas cushion, ensuring the accumulation of cold in the annular channel 9 of the heat exchange element 1. Reaching the cavity 22 , in the upper spherical cover 4 through the openings 32, gaseous nitrogen is discharged from the heat exchange element through the drain fitting 39 from the annular channel.

Наличие оребрения 35 на внешней стороне наружной обечайки 8 теплообменного элемента 1 значительно повышает интенсивность процесса теплопередачи за счет существенного увеличения поверхности теплопередачи между охлаждающей и охлаждаемой средами.The presence of fins 35 on the outer side of the outer shell 8 of the heat exchange element 1 significantly increases the intensity of the heat transfer process due to a substantial increase in the heat transfer surface between the cooling and the cooled media.

В качестве примера оптимизации размеров исполнения предлагаемого теплообменного устройства можно привести выполнение наружной обечайки кольцевого канала диаметром - 500 мм, внутренней обечайки кольцевого канала диаметром - 100 мм, диаметра трубопровода подачи сжиженного азота - 20 мм, диаметра трубопровода подачи охлаждающей жидкости - 30 мм, при диаметре резервуара - 1400 мм и диаметра трубчатого кольцевого коллектора - 300 мм.As an example of optimizing the dimensions of the proposed heat exchanger, we can take the outer shell of the annular channel with a diameter of 500 mm, the inner shell of the annular channel with a diameter of 100 mm, the diameter of the liquefied nitrogen supply pipe - 20 mm, the diameter of the coolant supply pipe - 30 mm, with a diameter tank - 1400 mm and the diameter of the tubular ring collector - 300 mm.

Расход и время подачи сжиженного азота через отверстия подачи трубчатого коллектора устанавливают расчетно-экспериментальным путем.The flow rate and time of the supply of liquefied nitrogen through the supply holes of the tubular collector is established by calculation and experimental means.

Выдачу в расходные емкости подготовленной по температуре охлаждаемой среды осуществляют посредством подачи инертного газа под давлением (используют сжатый азот) через клапан 25 подачи нейтрального газа и дренажный патрубок 24. Охлаждаемую среду после достижения заданных температурных параметров выдавливают под давлением по трубопроводу 26 через нижний открытый торец 27 в нижней части резервуара 3.The cooling medium prepared by temperature is dispensed into the supply containers by supplying an inert gas under pressure (using compressed nitrogen) through the neutral gas supply valve 25 and the drain pipe 24. After reaching the set temperature parameters, the cooled medium is squeezed out under pressure through the pipe 26 through the lower open end 27 at the bottom of the tank 3.

Использование предлагаемого теплообменного устройства позволит существенно повысить эффективность теплообмена между охлаждаемой и охлаждающей средами в предлагаемом теплообменном устройстве при низкотемпературных условиях путем оптимизации охлаждения внутри расположенной вдоль всей длины резервуара герметичной цилиндрической полости 17, в частности эффективного охлаждения самой стенки внутренней обечайки 7 теплообменного элемента 1 от трубопровода 14 сжиженного азота, а также эффективности охлаждения охлаждающей средой внутри кольцевого канала 9, подверженной воздействию пузырьков сжиженного азота, полученных в кольцевом трубчатом коллекторе 34. Кроме того, наличие оребрения 35 на ее поверхности также повышает интенсивность процесса теплообмена через наружную обечайку 8.The use of the proposed heat exchange device will significantly increase the efficiency of heat transfer between the cooled and cooling media in the proposed heat exchanger under low temperature conditions by optimizing cooling inside the sealed cylindrical cavity 17 located along the entire length of the tank, in particular, efficient cooling of the wall of the inner shell 7 of the heat exchange element 1 from the pipe 14 liquefied nitrogen, as well as the cooling efficiency of the cooling medium inside to ring channel 9, exposed to liquefied nitrogen bubbles obtained in the annular tubular manifold 34. In addition, the presence of fins 35 on its surface also increases the intensity of the heat transfer process through the outer shell 8.

Claims (4)

1. Теплообменное устройство, содержащее теплообменный элемент, подключенный к трубопроводу подачи охлаждающей среды, встроенный в емкость, выполненную в виде вертикально установленного цилиндрического резервуара, снабженного сферическими днищами с обоих его торцов, люком в его верхней части, и заполненного охлаждаемой средой, при этом теплообменный элемент установлен соосно с резервуаром и содержит две соосно размещенные обечайки, являющиеся теплопередающими стенками, образующими между собой кольцевой канал, ограниченный в их верхней и нижней частях торцами обечаек, отличающееся тем, что теплообменный элемент дополнительно содержит трубопровод подачи сжиженного азота, снабженный на входе в него клапаном подачи, подключенным к средству управления им, герметичную цилиндрическую полость, ограниченную внутренней обечайкой и днищами, установленными с примыканием к верхнему и нижнему торцам этой обечайки и жестко связанными с ними, две сферические крышки теплообменного элемента, каждая из которых установлена соосно с кольцевым каналом и с примыканием, соответственно, к верхнему и нижнему торцам наружной обечайки, а цилиндрический резервуар выполнен теплоизолированным снаружи, снабжен сферическими днищами с обеих его торцов и установленными в верхнем сферическом днище дренажным патрубком с размещенным в нем клапаном подачи нейтрального газа и трубопроводом подачи охлаждаемой среды, закрепленным верхней его частью в верхнем сферическом днище резервуара и нижним открытым торцом в нижней части резервуара, упорами, выполненными на внутренней поверхности нижней части резервуара, при этом трубопровод сжиженного азота и трубопровод подачи охлаждающей среды своей центральной частью размещены внутри герметичной полости параллельно вертикальной оси этой полости и закреплены в ее днищах, ограничивающих герметичную полость посредством крестовин, установленных с примыканием к наружной обечайке и выполненных в виде единой детали с каждым днищем этой герметичной полости и снабженных отверстиями, расположенными с возможностью сообщения кольцевого канала с полостями соответствующих сферических крышек теплообменного элемента, периферийными частями эти трубопроводы размещены в полостях верхней и нижней сферических крышек теплообменного элемента, и трубопровод сжиженного азота в полости нижней сферической крышки теплообменного элемента снабжен трубчатым коллектором подачи сжиженного азота с кольцевым расположением отверстий подачи, теплообменный элемент выполнен с оребрением на наружной стороне наружной обечайки и закреплен в люке цилиндрического резервуара посредством болтового соединения с возможностью взаимодействия с упорами этого резервуара посредством кронштейнов, жестко связанных с центрально установленным кольцом, выполненным с возможностью охвата наружной обечайки теплообменного элемента, причем трубопроводы подачи охлаждающей среды и сжиженного азота по всей длине выполнены с постоянным диаметром.1. A heat exchange device comprising a heat exchange element connected to a coolant supply pipe, integrated in a tank made in the form of a vertically mounted cylindrical tank equipped with spherical bottoms from both ends, a hatch in its upper part, and filled with a cooled medium, while the heat exchange the element is installed coaxially with the tank and contains two coaxially placed shells, which are heat transfer walls that form an annular channel between them, bounded in their upper th and lower parts of the ends of the shells, characterized in that the heat exchange element further comprises a liquefied nitrogen supply pipe provided with an inlet valve connected to its control means, a sealed cylindrical cavity bounded by an inner shell and bottoms mounted adjacent to the upper and the lower ends of this shell and rigidly connected with them, two spherical covers of the heat exchange element, each of which is installed coaxially with the annular channel and with the adjoining, respectively, to the upper and lower ends of the outer shell, and the cylindrical tank is thermally insulated from the outside, equipped with spherical bottoms from both of its ends and a drainage pipe installed in the upper spherical bottom with a neutral gas supply valve and a coolant supply pipe fixed to its upper part in the upper the spherical bottom of the tank and the lower open end in the lower part of the tank, with stops made on the inner surface of the lower part of the tank, while liquefied nitrogen and the coolant supply pipe with its central part are placed inside the sealed cavity parallel to the vertical axis of this cavity and fixed in its bottoms, limiting the sealed cavity by means of crosses installed adjacent to the outer shell and made as a single part with each bottom of this sealed cavity and equipped with holes arranged to communicate the annular channel with the cavities of the corresponding spherical covers of the heat exchange element, peripheral By these parts, these pipelines are located in the cavities of the upper and lower spherical covers of the heat exchange element, and the liquefied nitrogen pipeline in the cavity of the lower spherical cover of the heat exchange element is provided with a tubular manifold for supplying liquefied nitrogen with an annular arrangement of supply openings, the heat exchange element is made with ribbing on the outside of the outer shell and fixed in the hatch of a cylindrical tank by means of a bolted connection with the possibility of interaction with the stops of this tank by cr nshteynov rigidly connected to a centrally mounted ring adapted to cover the outer shell of the heat exchange element, wherein the cooling medium supply piping and liquid nitrogen formed over the entire length with constant diameter. 2. Теплообменное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве охлаждаемой среды взято жидкое топливо.2. The heat exchange device according to claim 1, characterized in that liquid fuel is taken as a cooled medium. 3. Теплообменное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве охлаждающей среды взят антифриз.3. The heat exchange device according to claim 1, characterized in that antifreeze is taken as the cooling medium. 4. Теплообменное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве нейтрального газа взят сжатый азот.4. The heat exchange device according to claim 1, characterized in that compressed nitrogen is taken as a neutral gas.
RU2016116744U 2016-04-28 2016-04-28 HEAT EXCHANGE DEVICE RU167720U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116744U RU167720U1 (en) 2016-04-28 2016-04-28 HEAT EXCHANGE DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116744U RU167720U1 (en) 2016-04-28 2016-04-28 HEAT EXCHANGE DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU167720U1 true RU167720U1 (en) 2017-01-10

Family

ID=58451599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016116744U RU167720U1 (en) 2016-04-28 2016-04-28 HEAT EXCHANGE DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU167720U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2341748C1 (en) * 2007-06-04 2008-12-20 Юрий Михайлович Лужков Heat-exchanger
RU2377462C1 (en) * 2008-06-20 2009-12-27 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Cryogenic liquid evaporator
FR3016021A1 (en) * 2014-01-02 2015-07-03 Commissariat Energie Atomique REVERSIBLE H2 STORAGE SYSTEM WITH PRESSURE BALANCING CONTAINING METAL HYDRIDE RESERVOIR

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2341748C1 (en) * 2007-06-04 2008-12-20 Юрий Михайлович Лужков Heat-exchanger
RU2377462C1 (en) * 2008-06-20 2009-12-27 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Cryogenic liquid evaporator
FR3016021A1 (en) * 2014-01-02 2015-07-03 Commissariat Energie Atomique REVERSIBLE H2 STORAGE SYSTEM WITH PRESSURE BALANCING CONTAINING METAL HYDRIDE RESERVOIR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104315889B (en) Graphite triple effect circular block pore type heat exchanger
RU167720U1 (en) HEAT EXCHANGE DEVICE
CN106075940B (en) Evaporator with central downcomer
RU164567U1 (en) WAGON TANK FOR HARDENING PRODUCTS
CN211077126U (en) Chemical storage tank
CN204373462U (en) Evaporimeter
CN203173206U (en) Storage tank with heat tracing coil
CN206167946U (en) Circulation tube -type evaporator of central authorities
CN202740795U (en) Tangential feeding efficient falling film evaporator
CN209745055U (en) Novel tube still cooler
CN201974067U (en) Water-bath type gasifier
CN212339721U (en) Methanol production circulating water cooling system
CN204656515U (en) A kind of isothermal reactor being applicable to strong exothermal reaction
CN221132259U (en) Reaction kettle for producing ethylene bis stearamide
CN205138282U (en) Warm tub of cooler is jointly controlled to gas -liquid
CN204100859U (en) Graphite-made triple effect circular block pore type heat exchanger
CN206125939U (en) Two -layer equation rapid heating type water storage tank
CN213335688U (en) Tubular heat exchanger
CN104101229A (en) Condenser
RU2583316C1 (en) Radial-spiral type heat exchanger (versions)
RU210005U1 (en) Cylindrical plate heat exchanger with radial movement of heat exchange fluids
RU2341748C1 (en) Heat-exchanger
CN104075598A (en) Shell-and-tube heat exchanger
SU104070A1 (en) Heat exchanger
CN215909710U (en) Multi-tube pass floating head type condenser

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180429