RU1776959C - Теплообменник - Google Patents

Abstract

Использование: дл  осуществлени  нагрева или охлаждени  газа, вод ного пара в энергетике, пищевой, легкой, текстильной и других отрасл х промышленности. Сущность изобретени : интенсификаци  теплообмена обеспечиваетс  тем, что в теплообменнике , содержащем кожух 1, пучок теплообменных труб 2 и поперечные перегородки в межтрубном пространстве, перекрывающие проходное сечение кожуха 1 и выполненные из пластины 6 и 7, соединенных между собой под углом друг к другу с образованием четырехгранных  чеек 9. по меньшей мере две стенки 8 каждой  чейки 9 на части их высоты выполнены изогнутыми по винтовой линии. При этом пластины 6 и 7 каждой перегородки могут быть расположены перпендикул рно друг к другу. Кроме того, суммарна  площадь проходных сечений  чеек 9 с трубами 2 в каждой перегородке равна 0,2-0,45 площади проходного сечени  кожуха 1, а поперечные перегородки установлены относительно друг друга на рассто нии, в 10-12 раз большем эквивалентного диаметра  чейки 9. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. СО с Ю х4 vl Os Ю СЛ Ю 8

Description

Изобретение относитс  к теплообмен- ному оборудованию, в частности к теплообменникам дл  нагревани  или охлаждени  газа, вод ного пара в энергетике, пищевой, легкой, текстильной и других отрасл х промышленности , в установках дл  сушки материалов , фиксации красителей на ткан х и других видах термической обработки материалов . Известны теплообменники, содержащие кожух, теплообменную внутреннюю трубу со спиральным оребрением, перекрывающим проходное сечение кожуха. На части высоты оребрени  выполнены прорези, что позволило изготовить перемычки, турбу- лизирующие поток /1/.

Недостатком известного теплообменника  вл ютс  малые коэффициенты теплообмена , значительные затраты металла на изготовление спирального оребрени . В процессе изготовлени  прорезей на спиральном оребрении часто происходит отрыв оребрени  от труб.

Известный теплообменник имеет большое гидравлическое сопротивление дл  прохода нагреваемой среды между кожухом и теплообменными трубами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному теплообменнику  вл етс  теплообменник, содержащий кожух с пучком теплообмеиных труб, поперечные перегородки в межтрубном пространстве, перекрывающие проходное сечение кожуха и имеющие  чейки под трубы с криволинейными по меньшей мере на части их периметра стенками /2/.

Недостатком такого теплообменника  вл ютс  малые коэффициенты теплообмена , так как максимальные коэффициенты теплообмена имеют место только в местах прохода среды через поперечные перегородки в межтрубном пространстве, а скорость среды за счет расширени  струи подает по мере удалени  от перегородки.

Цель насто щего изобретени  - интенсификаци  теплообмена.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в теплообменнике кажда  перегородка выполнена из пластин, соединенных между собой под углом друг к другу с образованием упом нутых  чеек, причем по меньшей мере две стенки каждой  чейки на части их высоты выполнены изогнутыми по винтовой линии. Кроме того, цель достигаетс  тем, что пластины в каждой перегородке расположены перпендикул рно друг к другу.

Кроме того, цель достигаетс  тем, что суммарна  площадь проходных сечений  чеек с трубами в каждой перегородке равна 0,2Ч),45 площади проходного сечени  кожуха , а поперечные перегородки установлены относительно друг друга на рассто нии в 10-12 раз большем эквивалентного диаметра  чейки.

На фиг. 1 показан продольный разрез

теплообменника; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - перегородка с пластинами; на фиг. 4 - графики.

Теплообменник состоит из кожуха 1,

пучка теплообменных труб 2, подвод щих и отвод щих патрубков 3 и 4, поперечных перегородок 5, выполненных из пластины 6 и 7. Поперечные перегородки 5 перекрывают проходное сечение кожуха 1 и имеют  чейки

9 под трубы 2 с криволинейными двум  стенками 8  чейки, изогнутыми по винтовой линии на части их высоты. Пластины в каждой перегородке расположены перпендикул рно друг к другу, а кажда  пластина выполнена с прорез ми. Причем пластина 7 имеет отогнутые стенки 8  чейки. Теплообменные трубы установлены в каждую  чейку с зазором , а внутри теплообменных труб установлены электрические нагреватели 10, как

показано на фиг. 2, или вместо нагревателей может прогон тьс  теплоноситель.

Теплообменник работает следующим образом.

Нагреваема  среда через подвод щий

патрубок 3 подаетс  в межтрубное пространство теплообменника, проходит через  чейки 9 перегородки 5. В каждой  чейке нагреваема  среда закручиваетс  изогнутыми по винтовой линии стенками 8 вокруг

труб 2, создает локальные турбулентные потоки нагреваемой среды вокруг каждой трубы . На электрические нагреватели 10 подают напр жение или пропускают теплоноситель внутри теплообменных труб 2.

Тепло передаетс  через стенки пучка тепло- обменных труб и потоком нагреваемой среды отводитс  с высоким коэффициентом теплоотдачи, Нагретую среду отвод т через патрубок 4.

На фиг. 4 представлены результаты экспериментальных исследований выполненных на теплообменнике, которые показывают, что максимальна  относительна  теплоотдача с 1 м поверхности пучка

теплообменных труб достигаетс  при следующих значени х отношений:

2 bJQTB. РЖ.С.

I

.отв.

0,2-0,45 и 10-12,

где 2 SOTQ. - суммарна  площадь проходных сечений  чеек;

РЖ.с. - площадь проходного сечени  кожуха;

I - рассто ние между перегородками;

dsKB.oTB. - эквивалентный диаметр  чейки;

QOTH. относительна  теплоотдача с 1 м2 поверхности пучка теплообменных труб;

Нотн. - относительное гидравлическое сопротивление перегородок.

Кроме того, на фиг. 4 приведена крива  зависимости относительного гидравлического сопротивлени  перегородок Нотн. от указанных выше отношений. Из этой зависимости видно, что при значени х

0,2 и

I

10

ж.с.

начинаетс  рост относительного гидравлического сопротивлени  перегородок Нотн. Этим и объ сн етс  снижение QOTH. при значени х отношений ниже указанных диапазонов. При увеличении значений этих отношений соответственно более 0,45 и 12 уменьшаетс  теплоотдача с 1 м поверхности нагрева. Таким образом, предложенный диапазон изменени  указанных отношений  вл етс  оптимальным.

Коэффициент теплоотдачи среды в теплообменнике , предложенном в изобретении , в 1,5-2 раза превышает коэффициенты теплоотдачи, получаемые в известных теплообменниках, а гидравлическое сопротивление меньше, чем в известных конст0

5

0

5

0

5

рукци х. Кроме того, удельна  металлоемкость предложенной конструкции теплообменника меньше, чем известного, описанного в прототипе.

Claims (3)

1.Теплообменник, содержащий кожухе пучком теплообменных труб и поперечные перегородки в межтрубном пространстве, перекрывающие проходное сечение кожуха и имеющие  чейки под трубы с криволинейными на части периметра каждой  чейки стенками, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации теплообмена, кажда  перегородка выполнена из пластин, соединенных между собой под углом друг к другу с образованием упом нутых  чеек, причем последние имеют четырехгранную форму и криволинейные стенки по меньшей мере у двух граней каждой  чейки, которые на части их высоты выполнены изогнутыми по винтовой линии.

2.Теплообменник по п. 1,отличаю- щ и и с   тем, что пластины в каждой перегородке расположены перпендикул рно друг другу.

3.Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что суммарна  площадь проходных сечений  чеек с трубами в каждой перегородке равна 0,2-0,45 площади проходного сечени  кожуха, а поперечные перегородки установлены относительно друг друга на рассто нии, в 10-12 раз большем эквивалентного диаметра  чейки.

И

4

) Г

9

1 5

) Г

9

/

9

Фиг.

Физ.З

U ff

П0тн}(0тн

Ј$0т6.

о 0,1 о,г о,з о, 0,5 о,б oj о,д (19 to

г

7 д 9 10 11 12 а 14 Фиг.Ь

ймВ. о/п

ймВ. о/пВ.