RU169822U1

RU169822U1 - HEAT EXCHANGER "PIPE IN PIPE"

Info

Publication number: RU169822U1
Application number: RU2016121063U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Александрович Балашов; Александр Борисович Голованчиков; Светлана Борисовна Воротнева; Наталия Андреевна Прохоренко; Артем Валерьевич Маринин; Максим Сергеевич Семененко
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-04-03

Abstract

Техническое решение относится к теплообменникам типа «труба в трубе», которые могут найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.Техническим результатом предлагаемой конструкции теплообменника «труба в трубе» является увеличение надежности конструкции разборного теплообменника при высоких давлениях теплоносителя.Поставленный технический результат достигается тем, что в теплообменнике «труба в трубе», содержащем наружную трубу с патрубками входа и выхода одного теплоносителя и внутреннюю трубу для другого теплоносителя, соединенных между собой разъемно посредством фланцев и болтового соединения, при этом наружная труба соединена с обоими фланцами неразъемно, внутренняя труба с одним из фланцев соединена неразъемно, а другой фланец выполнен съемным, при этом на конце внутренней грубы со стороны съемного фланца установлен соосно с ней обращенный открытым торцом к съемному фланцу стакан с центральным отверстием, а в съемном фланце выполнено центральное отверстие, в котором закреплен патрубок с наружным диаметром, меньшим диаметра внутренней боковой стенки стакана, и внутренним диаметром, большим диаметра наружной стенки внутренней трубы, при этом конец патрубка со стороны расположения стакана выполнен в виде усеченного конуса.The technical solution relates to pipe-in-pipe heat exchangers, which can be used in chemical, petrochemical and other industries. The technical result of the proposed pipe-in-pipe heat exchanger design is to increase the reliability of a collapsible heat exchanger design at high heat carrier pressures. The technical result is achieved the fact that in the heat exchanger "pipe in pipe" containing an outer pipe with nozzles of the inlet and outlet of one coolant and the inner pipe for another heat carrier, interconnected detachably by means of flanges and bolt connection, while the outer pipe is permanently connected to both flanges, the inner pipe is permanently connected to one of the flanges, and the other flange is removable, while at the end of the inner coarse from the side of the removable flange is installed coaxially with the open end facing the removable flange, a glass with a central hole, and a central hole is made in the removable flange, in which a pipe with an external diameter smaller than the diameter is fixed ra of the inner side wall of the cup, and an inner diameter larger than the outer wall of the inner tube, the end of the nozzle from the nozzle arrangement is formed as a truncated cone.

Description

Техническое решение относится к теплообменникам типа «труба в трубе», которые могут найти применение в химической, нефтехимической, машиностроительной, атомной, энергетической, судостроительной, медицинской и других отраслях промышленности.The technical solution relates to heat exchangers of the "pipe in pipe" type, which can find application in the chemical, petrochemical, engineering, nuclear, energy, shipbuilding, medical and other industries.

Известна конструкция теплообменника «труба в трубе», состоящего из наружной и внутренней трубы, жестко соединенных сваркой к кольцу на одном конце и имеющих компенсирующее устройство в виде сальника на другом. Последний состоит из фланца, стакана, сальниковой набивки и прижимной втулки.Known design of the heat exchanger "pipe in pipe", consisting of an outer and inner pipe, rigidly connected by welding to a ring at one end and having a compensating device in the form of an oil seal on the other. The latter consists of a flange, cup, stuffing box and pressure sleeve.

При затяжке шпилек втулка сжимает набивку, которая, деформируясь, плотно герметизирует кольцевой канал. Во время нагрева внутренняя труба удлиняется, не нарушая герметичности соединения (Ю.Н. Шаповалов, B.C. Шеин. Машины и аппараты общехимического назначения. Учебное пособие. - Воронеж, издательство Воронежского университета, 1991, с. 111).When tightening the studs, the sleeve compresses the packing, which, being deformed, tightly seals the annular channel. During heating, the inner pipe lengthens without violating the tightness of the joint (Yu.N. Shapovalov, B.C. Shein. Machines and apparatus for general chemical use. A training manual. - Voronezh, Voronezh University Press, 1991, p. 111).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность очистки наружной поверхности внутренней трубы, где образуется накипь, солевой камень и другие отложения, так как наружную и внутреннюю трубы нельзя отделить друг от друга, то есть этот теплообменник является неразборным и ненадежным.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the difficulty of cleaning the outer surface of the inner pipe, where scum, salt stone and other deposits are formed, since the outer and inner pipes cannot be separated from each other, that is, this heat exchanger is inseparable and unreliable.

Известна конструкция теплообменника «труба в трубе», состоящего из наружной трубы с патрубками входа и выхода одного теплоносителя, внутренней теплообменной трубы с патрубками входа и выхода другого теплоносителя, фланца, неразъемно соединенного с внутренней теплообменной трубой на одном конце, и малого фланца, также неразъемно соединенного с внутренней теплообменной трубой на другом ее конце, причем фланец наружной трубы соединен с фланцем внутренней трубы через прокладку болтовым соединением, а на другом конце малый фланец внутренней трубы соединен через прокладку шпильками с внутренним фланцем наружной трубы (патент на полезную модель РФ №130379, F28F 1/00, 2014).A known design of the pipe-in-pipe heat exchanger, consisting of an outer pipe with inlet and outlet nozzles of one heat carrier, an internal heat exchanger pipe with inlet and outlet nozzles of another heat carrier, a flange that is integrally connected to the internal heat exchanger pipe at one end, and a small flange, is also integral connected to the inner heat exchanger pipe at its other end, the flange of the outer pipe connected to the flange of the inner pipe through the gasket by a bolted connection, and at the other end a small flange of the inner the pipe is connected through a gasket with studs to the inner flange of the outer pipe (patent for utility model of the Russian Federation No. 130379, F28F 1/00, 2014).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность эксплуатации, связанная с проблемами монтажа и демонтажа при соосном соединении малого фланца внутренней теплообменной трубы с помощью шпилек с внутренним фланцем наружной трубы и увеличение количества уплотнительных поверхностей из-за необходимости герметизации отдельно каждого шпилечного соединения, что увеличивает вероятность возникновения разгерметизации межтрубного пространства и снижает надежность конструкции теплообменника.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the complexity of operation associated with problems of installation and dismantling when the small flange of the inner heat exchanger pipe is coaxially connected with studs to the inner flange of the outer pipe and the increase in the number of sealing surfaces due to the need to seal each stud connection separately, which increases the likelihood of occurrence of annular annularization and reduces the reliability of the heat exchanger design.

Известна конструкция теплообменника «труба в трубе», содержащего наружную трубу с патрубками входа и выхода одного теплоносителя, внутреннюю теплообменную трубу для другого теплоносителя, соединенные между собой разъемно с помощью фланцев и болтового соединения, при этом наружная труба соединена с обоими фланцами неразъемно, внутренняя теплообменная труба с одним из фланцев соединена неразъемно, а другой фланец выполнен съемным, при этом на одном конце внутренней теплообменной трубы соосно с ней неразъемно закреплена втулка с гильзой, имеющей на наружной поверхности резьбу, на которую для дополнительной герметизации съемного фланца установлена гайка, причем съемный фланец установлен со скользящей посадкой на втулке, а между съемным фланцем и гайкой установлен сальник, а отношение наружного диаметра втулки и внутреннего диаметра наружной трубы составляетThe known design of the pipe-in-pipe heat exchanger, comprising an outer pipe with inlet and outlet pipes of one heat carrier, an internal heat exchanger pipe for another heat carrier, interconnected detachably by means of flanges and a bolt connection, while the outer pipe is integral with both flanges, the internal heat exchanger the pipe with one of the flanges is connected inseparably, and the other flange is made removable, while at the one end of the internal heat transfer pipe, a sleeve with a sleeve Having a thread on an outer surface on which a removable seal for an additional flange mounted nut, the movable flange is mounted with a sliding fit on the hub, and between the removable flange and gland nut installed, and the ratio of the outer diameter of the sleeve and inner diameter of the outer pipe

,

где d - наружный диаметр втулки;where d is the outer diameter of the sleeve;

D - внутренний диаметр наружной трубы.D is the inner diameter of the outer pipe.

(патент на полезную модель РФ №154481, F28F 1/00, F28D 7/10, 2015).(patent for utility model of the Russian Federation No. 154481, F28F 1/00, F28D 7/10, 2015).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится ненадежная герметизация межтрубного пространства из-за возможности появления в материале прокладки трещин и разрывов при закручивании гайки и неравномерность сжатия прокладки вдоль всей ее кольцевой поверхности в зазоре между гайкой и съемным фланцем.The reasons that impede the achievement of a given technical result include unreliable sealing of the annular space due to the possibility of cracks and gaps in the gasket material when the nut is tightened and uneven compression of the gasket along its entire annular surface in the gap between the nut and the removable flange.

Использование резьбового гаечного соединения с размерами гайки соизмеримыми с размерами съемного фланца предъявляет повышенные требования к параллельности поверхностей их соприкосновения, уплотняемых с помощью прокладки, так как в противном случае в прокладке будут существовать участки со слабо прижатым прокладочным материалом, что и может послужить причиной разгерметизации межтрубного пространства теплообменника при высоком давлении теплоносителя.The use of a threaded nut joint with a nut size commensurate with the dimensions of the removable flange places high demands on the parallelism of their contact surfaces, sealed with a gasket, since otherwise there will be areas in the gasket with a slightly pressed gasket material, which can cause a leak in the annulus heat exchanger at high pressure coolant.

Кроме того, герметизация соединения между съемным фланцем и гайкой, когда сжимающее усилие на материал прокладки создается путем закручивания гайки, не может быть надежной из-за появления в материале прокладки больших касательных напряжений, приводящих к появлению в нем трещин и разрывов и, как следствие, к разгерметизации межтрубного пространства даже при малом давлении теплоносителя.In addition, sealing the connection between the removable flange and the nut, when the compressive force on the gasket material is created by tightening the nut, cannot be reliable due to the appearance of large tangential stresses in the gasket material, leading to the appearance of cracks and tears in it, and, as a result, depressurization of the annular space even at low coolant pressure.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и выбранному за прототип является теплообменник «труба в трубе», содержащий наружную трубу с патрубками входа и выхода одного теплоносителя и внутреннюю теплообменную трубу для другого теплоносителя, соединенных между собой разъемно с помощью фланцев и болтового соединения, при этом наружная труба соединена с обоими фланцами неразъемно, а внутренняя теплообменная труба с одним из фланцев соединена неразъемно, а другой фланец выполнен съемным, при этом на конце внутренней теплообменной трубы со стороны съемного фланца установлен соосно с ней и обращенный открытым торцом к съемному фланцу стакан с центральным отверстием, в съемном фланце выполнено центральное отверстие, в котором закреплен патрубок с наружным диаметром, меньшим диаметра внутренней боковой стенки стакана, и внутренним диаметром, большим диаметра наружной стенки внутренней теплообменной трубы, при этом конец патрубка со стороны расположения стакана выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к стакану, и установлен в кольцевом зазоре между стаканом и внутренней теплообменной трубой, а между торцом патрубка съемного фланца и донышком стакана установлено уплотнение (патент на полезную модель РФ №56580 U1, F28F 1/00, 2006).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and selected for the prototype is a pipe-in-pipe heat exchanger containing an outer pipe with inlet and outlet pipes of one coolant and an internal heat exchange pipe for another coolant, interconnected using flanges and bolt connections while the outer pipe is connected to both flanges in one piece, and the inner heat transfer pipe with one of the flanges is connected in one piece and the other flange is removable, when Ohm, at the end of the internal heat-exchange pipe from the side of the removable flange, a cup with a central hole facing the removable flange is installed coaxially with the central hole, a central hole is made in the removable flange, in which a pipe with an outer diameter smaller than the diameter of the inner side wall of the cup and the inner one is fixed diameter larger than the diameter of the outer wall of the inner heat transfer pipe, while the end of the pipe from the side of the location of the glass is made in the form of a truncated cone, facing a large base to the glass, and is installed in the annular gap between the glass and the internal heat transfer pipe, and a seal is installed between the end of the removable flange pipe and the bottom of the glass (patent for utility model of the Russian Federation No. 56880 U1, F28F 1/00, 2006).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится ненадежная герметизация межтрубного пространства из-за невозможности одновременного обеспечения расчетных значений силы осевого сжатия плоской прокладки со стороны съемного фланца и силы сжатия уплотнения, установленного между торцом патрубка съемного фланца и донышком стакана.The reasons that impede the achievement of a given technical result include unreliable sealing of the annulus due to the impossibility of simultaneously providing the calculated axial compression forces of the flat gasket on the side of the removable flange and the compression force of the seal installed between the end face of the removable flange pipe and the bottom of the cup.

В собранном состоянии теплообменника герметизация межтрубного пространства со стороны съемного фланца осуществляется путем осевого сжатия плоской прокладки между фланцами и прижатия к уплотняемым поверхностям материала уплотнения, установленного между торцом патрубка съемного фланца и донышком стакана, при этом материалы плоской прокладки и уплотнения характеризуются разной степенью прочности и способностью к деформированию. Требуемые расчетные значения осевой силы сжатия плоской прокладки и расчетных сил прижатия материала уплотнения для заданного рабочего давления теплоносителя в межтрубном пространстве будут различны, однако с помощью болтового соединения неразъемного и разъемного фланцев можно обеспечить только одно из расчетных усилий и тогда другое усилие окажется меньше расчетного или превысит его. В первом случае не будет обеспечена герметизация межтрубного пространства, а во втором - возможно нарушение целостности уплотняющего материала и, как следствие, разгерметизация межтрубного пространства.In the assembled state of the heat exchanger, the annular space is sealed from the side of the removable flange by axial compression of the flat gasket between the flanges and pressed against the sealing surfaces of the seal material installed between the end face of the removable flange pipe and the bottom of the cup, while the flat gasket and seal materials are characterized by different degrees of strength and ability to warping. The required calculated values of the axial compression force of the flat gasket and the calculated pressing forces of the seal material for a given working pressure of the coolant in the annulus will be different, however, using a bolted connection of one-piece and split flanges, only one of the calculated forces can be provided and then the other force will be less than the calculated or exceed him. In the first case, the annulus sealing will not be provided, and in the second, the integrity of the sealing material and, as a consequence, the annular seal leakage will be possible.

Техническим результатом предлагаемой конструкции теплообменника «труба в трубе» является увеличение надежности конструкции разборного теплообменника при высоких давлениях теплоносителя.The technical result of the proposed design of the pipe-in-pipe heat exchanger is to increase the reliability of the collapsible heat exchanger design at high heat carrier pressures.

Поставленный технический результат достигается тем, что в теплообменнике «труба в трубе», содержащем наружную трубу с патрубками входа и выхода одного теплоносителя и внутреннюю трубу для другого теплоносителя, соединенных между собой разъемно посредством фланцев и болтового соединения, при этом наружная труба соединена с обоими фланцами неразъемно, внутренняя труба с одним из фланцев соединена неразъемно, а другой фланец выполнен съемным, при этом на конце внутренней трубы со стороны съемного фланца установлен соосно с ней обращенный открытым торцом к съемному фланцу стакан с центральным отверстием, а в съемном фланце выполнено центральное отверстие, в котором закреплен патрубок с наружным диаметром, меньшим диаметра внутренней боковой стенки стакана, и внутренним диаметром, большим диаметра наружной стенки внутренней трубы, при этом конец патрубка со стороны расположения стакана выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к стакану, и установлен в кольцевом зазоре между стаканом и внутренней трубой, а между торцом патрубка съемного фланца и донышком стакана установлено уплотнение, при этом во фланце наружной трубы, расположенном со стороны съемного фланца, выполнено центральное отверстие, в котором неразъемно закреплен стакан, установленный с зазором между поверхностью его центрального отверстия и внутренней трубой.The technical result is achieved by the fact that in the heat exchanger "pipe in pipe" containing an outer pipe with inlet and outlet pipes of one coolant and an inner pipe for another coolant, interconnected detachably by means of flanges and bolt connection, while the outer pipe is connected to both flanges one-piece, the inner pipe with one of the flanges is connected one-piece, and the other flange is removable, while at the end of the inner pipe from the side of the removable flange is installed coaxially facing it an open end to the removable flange has a glass with a central hole, and a central hole is made in the removable flange, in which a pipe with an outer diameter smaller than the diameter of the inner side wall of the glass and an inner diameter larger than the diameter of the outer wall of the inner pipe is fixed, while the end of the pipe is on the side the location of the glass is made in the form of a truncated cone, facing a large base to the glass, and is installed in the annular gap between the glass and the inner pipe, and between the end of the nozzle of the removable flange and a seal is installed on the bottom of the glass, while in the flange of the outer pipe located on the side of the removable flange, a central hole is made in which the glass is fixedly mounted, installed with a gap between the surface of its central hole and the inner pipe.

При установке стакана с зазором между наружной поверхностью внутренней трубы и поверхностью центрального отверстия в стакане, закрепленного неразъемно в центральном отверстии, выполненном во фланце наружной трубы, для обеспечения герметичности межтрубного пространства теплообменника оказывается достаточным только уплотнения, установленного между торцом патрубка и донышком стакана. Такой способ герметизации кольцевого зазора в технике называется сальниковым уплотнением, в котором, в данном случае, стакан образует полость, в которой размещается уплотняющий материал, а нажимной втулкой служит патрубок.When installing a glass with a gap between the outer surface of the inner pipe and the surface of the central hole in the glass fixed in one piece in the central hole made in the flange of the outer pipe, only the seal installed between the end of the pipe and the bottom of the glass is sufficient to ensure tightness of the annular space of the heat exchanger. This method of sealing the annular gap in the technique is called a packing gland, in which, in this case, the cup forms a cavity in which the sealing material is placed, and the nozzle serves as a pressure sleeve.

Неразъемное закрепление стакана в центральном отверстии фланца наружной трубы исключает необходимость установки прокладки для уплотнения зазора между фланцами со стороны съемного фланца, уменьшая тем самым в конструкции теплообменника количество соединений, подлежащих уплотнению, что при прочих равных условиях снижает количество возможных случаев разгерметизации межтрубного пространства, повышая тем самым надежность конструкции теплообменника.The integral fastening of the cup in the central hole of the outer pipe flange eliminates the need to install a gasket to seal the gap between the flanges on the side of the removable flange, thereby reducing the number of joints to be sealed in the heat exchanger design, which, all other things being equal, reduces the number of possible cases of annular leakage, increasing the most reliable design of the heat exchanger.

Вследствие устранения в конструкции теплообменника уплотнения с помощью плоской прокладки для обеспечения герметичности межтрубного пространства требуется создание только одного расчетного осевого усилия, необходимого для сжатия уплотняющего материала в сальниковом уплотнении, которое и создается с помощью болтового соединения фланцев. При этом наличие неуплотняемого зазора между фланцами позволяет осуществлять с помощью болтового соединения фланцев в случае необходимости поджатия уплотняемого материала, что увеличивает надежность конструкции теплообменника.Due to the elimination of the seal in the design of the heat exchanger using a flat gasket, to ensure the tightness of the annulus, only one design axial force is required to compress the sealing material in the stuffing box seal, which is created using the bolt connection of the flanges. At the same time, the presence of a non-sealing gap between the flanges makes it possible to tighten the material being sealed using bolt connection of the flanges, which increases the reliability of the heat exchanger design.

Сальниковое уплотнение, предназначенное для герметизации межтрубного пространства, при термическом изменении длин наружной и внутренней труб обладает свойствами температурного компенсатора, что уменьшает риски деформации и потери прочности сварных швов от термических напряжений, что повышает надежность конструкции теплообменника.The stuffing box seal, designed for sealing the annular space, when thermally changing the lengths of the outer and inner pipes, has the properties of a temperature compensator, which reduces the risks of deformation and loss of weld strength from thermal stresses, which increases the reliability of the heat exchanger design.

Схема предлагаемой конструкции теплообменника «труба в трубе» в сборке представлена на фиг. 1, на фиг. 2 представлено увеличенное изображение вида А.A diagram of the proposed design of the pipe-in-pipe heat exchanger in the assembly is shown in FIG. 1, in FIG. 2 is an enlarged image of a view A.

Теплообменник «труба в трубе» состоит из наружной трубы 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 одного теплоносителя и внутренней трубы 4 с фланцем 5 со стороны входа другого теплоносителя и фланцем 6, неразъемно соединенным с внутренней трубой 4 на одном ее конце. На одном конце наружной трубы 1 неразъемно с ней установлен фланец 7, соединенный с фланцем 6 через прокладку 8 болтовым соединением 9. На другом конце наружной трубы 1 неразъемно с ней установлен фланец 10 с закрепленным в его центральном отверстии стаканом 11, при этом между поверхностью центрального отверстия в донышке стакана 11 и наружной поверхностью внутренней трубы 4 имеется зазор h, размер которого достаточен для продольного перемещения в нем внутренней трубы 4. Полость между внутренней поверхностью стакана 11 и наружной поверхностью внутренней трубы 4 заполнена уплотняющим материалом 12. В центральном отверстии съемного фланца 13 с одной стороны закреплен патрубок 14, конец которого со стороны расположения стакана выполнен в виде усеченного конуса. Патрубок 14 служит нажимной втулкой сальникового уплотнения. С другой стороны съемного фланца 13 в его центральном отверстии закреплен патрубок 15 с фланцем 16 для подсоединения теплообменника к трубопроводу. Съемный фланец 13 крепится к фланцу 10 наружной трубы 1 с помощью болтового соединения 17.The pipe-in-pipe heat exchanger consists of an outer pipe 1 with inlet 2 and outlet 3 pipes of one coolant and an inner pipe 4 with a flange 5 from the inlet side of the other coolant and a flange 6, one-piece connected to the inner pipe 4 at one end thereof. At one end of the outer pipe 1, a flange 7 is fixedly connected to it, connected to the flange 6 through a gasket 8 by a bolt connection 9. At the other end of the outer pipe 1, a flange 10 is fixedly connected to it, with a flange 11 fixed in its central hole, and between the surface of the central holes in the bottom of the cup 11 and the outer surface of the inner pipe 4 there is a gap h, the size of which is sufficient for the longitudinal movement of the inner tube 4. In it, the cavity between the inner surface of the cup 11 and the outer surface of the light on the internal tube 4 is filled with the sealing material 12. In a central hole removable flange 13 with one side fixed tube 14, whose end side nozzle arrangement is formed as a truncated cone. The pipe 14 serves as a pressure sleeve of the packing. On the other side of the removable flange 13, a pipe 15 with a flange 16 is fixed in its central hole for connecting the heat exchanger to the pipeline. The removable flange 13 is attached to the flange 10 of the outer pipe 1 by means of a bolted connection 17.

Сборку теплообменника «труба в трубе» осуществляют следующим образом. Устанавливают прокладку 8 на фланец 6 и вставляют внутреннюю трубу 4 внутрь трубы 1, продвигают ее до соприкосновения фланцев 6 и 7 и стягивают их с помощью болтового соединения 9, герметично уплотняя прокладку 8. Образовавшуюся полость между внутренней поверхностью стакана 11 и наружной поверхностью внутренней трубы 4 заполняют уплотняющим материалом 12 на расчетную глубину, устанавливают по месту съемный фланец 13, помещая являющийся нажимной втулкой патрубок 14 во внутрь стакана 11, и стягивают фланцы 13 и 10 с помощью болтового соединения 17, сдавливая уплотняющий материал 12 и герметизируя тем самым межтрубное пространство от сообщения как с внешней окружающей средой, так и с пространством внутренней трубы 4. Зазор, имеющийся между фланцами 10 и 13, позволяет регулировать силу сжатия уплотняющего материала 12, создаваемую болтовым соединением 17 и в дальнейшем, при необходимости, поджимать уплотняющий материал.The Assembly of the heat exchanger "pipe in pipe" is as follows. Install the gasket 8 on the flange 6 and insert the inner pipe 4 into the pipe 1, push it until the flanges 6 and 7 come in contact and tighten them with a bolt joint 9, tightly sealing the gasket 8. The cavity formed between the inner surface of the cup 11 and the outer surface of the inner pipe 4 fill the sealing material 12 to the calculated depth, install the removable flange 13 in place, placing the nozzle 14, which is the pressure sleeve, into the inside of the cup 11, and tighten the flanges 13 and 10 with the bolt connection 17, pouring the sealing material 12 and thereby sealing the annulus from communication with both the external environment and the space of the inner pipe 4. The gap between the flanges 10 and 13 allows you to adjust the compressive force of the sealing material 12, which is created by the bolt connection 17 and hereinafter if necessary, tighten sealing material.

Разборка теплообменника «труба в трубе» осуществляется в обратном порядке. Разбирают болтовое соединение 17, снимают фланец 13, конструктивно совмещенный с нажимной втулкой 14 и патрубком 15, и удаляют уплотняющий материал 12. Разбирают болтовое соединение 9 и извлекают внутреннюю трубу 4 из наружной трубы 1. При необходимости очищают наружную и внутреннюю поверхность внутренней трубы 4 известными методами (щетками, абразивной, пескоструйной обработкой и другие).Disassembly of the pipe-in-pipe heat exchanger is carried out in the reverse order. Disassemble the bolt connection 17, remove the flange 13, structurally combined with the pressure sleeve 14 and the pipe 15, and remove the sealing material 12. Disassemble the bolt connection 9 and remove the inner pipe 4 from the outer pipe 1. If necessary, clean the outer and inner surfaces of the inner pipe 4 with known methods (brushes, abrasive, sandblasting and others).

Теплообменник «труба в трубе» работает следующим образом. Пусть теплообменник труба в трубе является одним из звеньев многозвенного теплообменника типа ТТ (ГОСТ 9930-67), предназначенного для конденсации насыщенного пара некоторого продукта. Пусть конденсируемый пар поступает во внутреннюю трубу 4 верхнего звена теплообменника ТТ, а охлаждающая вода - в межтрубное кольцевое пространство нижнего звена теплообменника ТТ. При такой подаче конденсируемого пара и охлаждающей воды в теплообменник ТТ движение горячего и холодного теплоносителей во всех звеньях теплообменника ТТ будет противоточным. Насыщенный пар, контактируя с охлаждаемой водой стенкой внутренней трубы 4 теплообменников «труба в трубе» (звеньев теплообменника ТТ), охлаждается и конденсируется, образуя ручей конденсата вдоль потока пара, при этом расход пара вдоль ручья конденсата убывает, а расход конденсата возрастает. На выходе из теплообменника ТТ внутренняя труба 4 оказывается полностью заполненной конденсатом, между потоком конденсата во внутренней трубе 4 и потоком омывающей ее охлаждающей воды осуществляется теплообмен, в результате которого температура конденсата вдоль потока уменьшается до некоторого ее значения на выходе из теплообменника ТТ, заданного условиями его эксплуатации. Поток охлаждающей воды, воспринимая теплоту охлаждаемого конденсата и теплоту конденсации насыщенного пара, нагревается, и его температура на выходе из теплообменника ТТ относительно начальной увеличивается на величинуThe heat exchanger "pipe in pipe" works as follows. Let the pipe-to-pipe heat exchanger be one of the links of the TT multi-link heat exchanger (GOST 9930-67), designed to condense saturated steam of a certain product. Let the condensed steam enter the inner pipe 4 of the upper link of the TT heat exchanger, and the cooling water - into the annular space of the lower link of the TT heat exchanger. With this supply of condensed steam and cooling water to the TT heat exchanger, the movement of hot and cold coolants in all parts of the TT heat exchanger will be countercurrent. Saturated steam contacting the wall of the inner pipe 4 of the pipe-in-pipe heat exchanger (TT heat exchanger links) with water cooled by the wall is cooled and condensed, forming a condensate stream along the steam stream, while the steam consumption along the condensate stream decreases, and the condensate consumption increases. At the outlet of the TT heat exchanger, the inner pipe 4 is completely filled with condensate, heat exchange is carried out between the condensate stream in the inner pipe 4 and the flow of cooling water washing it, as a result of which the condensate temperature along the stream decreases to a certain value at the outlet of the TT heat exchanger, given by its conditions operation. The flow of cooling water, perceiving the heat of the cooled condensate and the heat of condensation of saturated steam, is heated, and its temperature at the outlet of the TT heat exchanger relative to the initial one increases by

,

где q - количество теплоты, воспринятое водой при конденсации пара и охлаждении конденсата;where q is the amount of heat absorbed by water during steam condensation and cooling of the condensate;

G и с - соответственно, расход охлаждающей воды и ее теплоемкость.G and c - respectively, the flow rate of cooling water and its heat capacity.

Таким образом, выполнение во фланце 10 наружной трубы 1, расположенном со стороны съемного фланца 13, центрального отверстия, в котором неразъемно закреплен стакан 11, установленный с зазором между поверхностью его центрального отверстия и внутренней трубой 4, позволяет исключить необходимость уплотнения зазора между фланцем 10 наружной трубы 1 и съемным фланцем 13, так как герметизация межтрубного пространства со стороны съемного фланца 13 полностью обеспечивается с помощью только одного сальникового уплотнения, уменьшая тем самым в конструкции теплообменника общее количество соединений, подлежащих уплотнению, что при прочих равных условиях снижает количество возможных случаев разгерметизации межтрубного пространства, повышая тем самым надежность конструкции теплообменника.Thus, the execution in the flange 10 of the outer pipe 1, located on the side of the removable flange 13, a central hole in which the glass 11 is permanently fixed, installed with a gap between the surface of its Central hole and the inner pipe 4, eliminates the need to seal the gap between the flange 10 of the outer pipe 1 and the removable flange 13, since the sealing of the annular space from the side of the removable flange 13 is fully ensured by using only one stuffing box seal, thereby reducing the design tion exchanger total number of compounds to be compacted, which decreases the number of possible cases depressurization annulus, thereby increasing the reliability of the design of the heat exchanger, ceteris paribus.

Неразъемное закрепление стакана 11 с фланцем 10 наружной трубы 1 и установка его с зазором между поверхностью его центрального отверстия и внутренней трубой 4 предотвращает при термическом изменении длин наружной 1 и внутренней 4 труб изменение объема пространства, занимаемого сжатым материалом сальникового уплотнения, обеспечивая тем самым постоянство требуемого для герметизации усилия сжатия материала уплотнения, что способствует повышению надежности конструкции теплообменника.The integral fixing of the cup 11 with the flange 10 of the outer pipe 1 and its installation with a gap between the surface of its central hole and the inner pipe 4 prevents a change in the volume of space occupied by the compressed stuffing box material when the lengths of the outer 1 and inner 4 pipes are thermally changed, thereby ensuring the constancy of the required to seal the compression force of the seal material, which improves the reliability of the heat exchanger design.

Кроме того, сальниковое уплотнение является температурным компенсатором при термическом изменении длин наружной 1 и внутренней 4 труб, что уменьшает риски деформации и потери прочности сварных швов от термических напряжений и повышает надежность конструкции теплообменника.In addition, the stuffing box seal is a temperature compensator for thermal changes in the lengths of the outer 1 and inner 4 pipes, which reduces the risks of deformation and loss of strength of welds from thermal stresses and increases the reliability of the heat exchanger design.

Claims

A pipe-in-pipe type heat exchanger comprising an outer pipe with inlet and outlet pipes of one coolant and an inner pipe for another coolant interconnected detachably by means of flanges and a bolt connection, while the outer pipe is inseparably connected with both flanges, the inner pipe with one of of the flanges is connected inseparably, and the other flange is made removable, while at the end of the inner pipe from the side of the removable flange is installed coaxially with it facing the open end to the removable flange glass m hole, and in the removable flange a central hole is made into which a nozzle is mounted with an outer diameter smaller than the diameter of the inner side wall of the cup and an inner diameter larger than the diameter of the outer wall of the inner tube, while the end of the nozzle from the side of the cup is made in the form of a truncated cone facing the glass with a large base, and is installed in the annular gap between the glass and the inner pipe, and a seal is installed between the end of the removable flange pipe and the bottom of the glass, distinguishing The fact is that in the flange of the outer pipe located on the side of the removable flange, a central hole is made in which the cup is fixedly mounted, installed with a gap between the surface of its central hole and the inner pipe.