RU190475U1

RU190475U1 - COIL HEAT EXCHANGER TYPE "PIPE IN A PIPE"

Info

Publication number: RU190475U1
Application number: RU2019100202U
Authority: RU
Inventors: Яков Давидович Золотоносов; Анастасия Михайловна Тартыгашева
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2019-07-02

Abstract

Полезная модель представляет собой теплообменный аппарат, который может найти широкое применение в ЖКХ, энергетике и смежных с ними отраслях промышленности.Задачей полезной модели является снижение габаритов аппарата по высоте при сохранении высокой эффективности и создание, с использованием модульного принципа конструирования, широкой номенклатуры и типоразмеров теплообменного оборудования.Отличительная особенность предлагаемой конструкции теплообменника заключается в том, что аппарат состоит из двух усеченных конусов, установленных коаксиально один внутри другого, при этом меньшее и большее основания конусов обращены друг к другу.Предлагаемый змеевиковый теплообменник обладает рядом преимуществ по сравнению с современными теплообменными аппаратами, а именно: малые габариты, высокая эффективность теплообмена, конкурентоспособность.The utility model is a heat exchanger that can be widely used in housing and public utilities, energy and related industries. The purpose of the utility model is to reduce the size of the device in height while maintaining high efficiency and creating, using the modular design principle, a wide range of heat exchangers equipment. A distinctive feature of the proposed design of the heat exchanger is that the apparatus consists of two truncated cones, set ennyh coaxially one inside the other, with minimal and more bases of the cones face each drugu.Predlagaemy exchanger coil has a number of advantages compared to current heat exchangers, namely, small size, high efficiency of heat exchange, competitiveness.

Description

Полезная модель представляет собой теплообменный аппарат, который может найти широкое применение в ЖКХ, энергетике и смежных с ними отраслях промышленности.The utility model is a heat exchanger, which can be widely used in housing and public utilities, energy and related industries.

Известен змеевиковый теплообменник типа «труба в трубе», выполненный в виде сдвоенных усеченных конусов, обращенных друг к другу основаниями (см. пат. на полезн. модель №155676 от 20.10.15 Бюл. №29)Known coil heat exchanger of the type "pipe in pipe", made in the form of double truncated cones facing each other with bases (see US Pat. For useful. Model No. 155676 of 10/20/15 Bul. No. 29)

Недостатками такого теплообменника являются большие габариты аппарата, значительная металлоемкость, сложность в обслуживании и ремонте.The disadvantages of such a heat exchanger are the large dimensions of the apparatus, the considerable intensity of metal, the difficulty in maintenance and repair.

Известен змеевиковый теплообменник типа «труба в трубе», изготовленный по винтовой спирали, внешний контур которого выполнен по экспоненциальной кривой (см. пат. на полезн. модель « 171543 от 06.06017 Бюл. №16).Known coil heat exchanger type "pipe in pipe", made by a spiral helix, the outer contour of which is made according to an exponential curve (see. Pat. For useful. Model "171543 from 06.06017 Bull. No. 16).

Недостатком этого теплообменника является значительная высота аппарата, необходимая для достижения заданной эффективности теплообмена, на фиг. 4 осевой разрез аппарата фиг. 1.The disadvantage of this heat exchanger is the considerable height of the apparatus necessary to achieve a given heat exchange efficiency, in FIG. 4 is an axial section of the apparatus of FIG. one.

Задачей полезной модели является снижение габаритов аппарата по высоте, обладающего высокой эффективностью и создание класса теплообменного оборудования, с использованием модульного принципа конструирования, широкой номенклатуры и типоразмеров.The task of the utility model is to reduce the size of the device in height, with high efficiency and the creation of a class of heat exchange equipment, using the modular design principle, a wide range and sizes.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в змеевиковом теплообменнике типа «труба в трубе», выполненный по винтовой спирали, аппарат состоит из двух усеченных конусов, установленных коаксиально один внутри другого, при этом меньшее и большее основания конусов обращены друг к другу.The solution of this problem is achieved by the fact that in a coil-tube coil heat exchanger made in a helical spiral, the apparatus consists of two truncated cones installed coaxially one inside the other, with the smaller and larger bases of the cones facing each other.

Отличительная особенность предлагаемой конструкции теплообменника заключается в том, что аппарат состоит из двух усеченных конусов, коаксиально установленных один внутри другого, при этом меньшее и большее основания конусов обращены друг к другу.A distinctive feature of the proposed design of the heat exchanger is that the apparatus consists of two truncated cones, coaxially installed one inside the other, with the smaller and larger bases of the cones facing each other.

На фиг. 1 представлен общий вид змеевикового теплообменника, на фиг. 2 - сечение А-А трубного пучка аппарата, на фиг. 3 - вариант фланцевых соединений между трубным и межтрубным пространством теплообменника, на фиг. 4 осевой разрез аппарата фиг. 1.FIG. 1 shows a general view of a coil heat exchanger; FIG. 2 - section AA of the tube bundle of the apparatus; FIG. 3 is a variant of flange joints between the tube and the annular space of the heat exchanger; FIG. 4 is an axial section of the apparatus of FIG. one.

Змеевиковый теплообменник состоит из внешнего змеевикового теплообменника 1, выполненного на конус, и внутреннего змеевикового теплообменника 2, установленного коаксиально один внутри другого и также выполненного на конус.The coil heat exchanger consists of an external coil heat exchanger 1, made on a cone, and an internal coil heat exchanger 2, installed coaxially one inside the other and also made on a cone.

При этом большее основание внутреннего змеевикового теплообменника 2 является продолжением меньшего основания змеевикового теплообменника 1, кроме того, меньшее основание теплообменника 2 обращено в сторону большего основания теплообменника 1, т.е. друг к другу.In this case, the larger base of the internal coil heat exchanger 2 is a continuation of the smaller base of the coil heat exchanger 1, in addition, the smaller base of the heat exchanger 2 faces the larger base of the heat exchanger 1, i.e. to each other.

Внутри внешней трубы 3 змеевиковых теплообменников 1, 2 смонтированы пучки труб 4, образующие трубное пространство 5, а между внутренней стенкой трубы 3 и пучком труб 4 сформировано межтрубное пространство 6. Внешняя труба 3 большего основания внутреннего змеевикового соединено с внешней трубой 3 меньшего основания змеевикового теплообменника 1 с помощью калача 7.Inside the outer tube 3 of the coil heat exchangers 1, 2 bundles of tubes 4 are mounted, forming the tube space 5, and an inter-tube space 6 is formed between the inner wall of the tube 3 and the bundle of tubes 4. The outer tube 3 of the larger base of the inner coil is connected to the outer tube 3 of the smaller base of the coil heat exchanger 1 using roll 7.

Аппарат работает следующим образом.The device works as follows.

После подачи холодного теплоносителя в трубы, змеевика 4 трубного пучка 5 теплообменников 1, 2 в противоток в межтрубное пространство 6 теплообменника 1 подается горячий теплоноситель. В процессе противоточного движения тепло от горячего теплоносителя через стенки труб 4 трубного пучка передается холодному теплоносителю и нагревает последний.After the supply of cold coolant to the pipes, coil 4 of the tube bundle 5 of heat exchangers 1, 2, hot coolant is fed into the counter-flow in the annular space 6 of the heat exchanger 1. In the process of countercurrent movement of heat from the hot coolant through the walls of the pipes 4 of the tube bundle is transferred to the cold coolant and heats the latter.

Процесс теплообмена в трубах-змеевиках 4, согласно эксперименту, в 1,5-2 раза выше, чем в прямых трубах. Причем, как показывают исследования, интенсивность теплообмена растет с уменьшением отношения

, где R - радиус змеевика, d - диаметр труб 4 трубного пучка 5. Так как радиусы R внешнего и внутреннего змеевиков изменяются по экспоненциальному закону, это, с одной стороны, ведет к резкому уменьшению величины R по высоте аппарата, а с другой - вызывает активный рост теплообмена в аппарате.The process of heat exchange in coil pipes 4, according to the experiment, is 1.5–2 times higher than in straight pipes. Moreover, studies show that the intensity of heat transfer increases with decreasing ratio

where R is the coil radius, d is the diameter of the pipes 4 of the tube bundle 5. Since the radii R of the outer and inner coils change exponentially, this, on the one hand, leads to a sharp decrease in R along the height of the apparatus, and on the other hand active growth of heat transfer in the apparatus.

Следует заметить, что верхняя часть предлагаемого аппарата как бы «срезается» и монтируется в перевернутом состоянии внутри теплообменника 1. Эта особенность позволяет существенно снизить общую высоту аппарата (в 1,5-2 раза), не снижая эффективности теплообмена в нем, а также вести монтаж таких теплообменников в ограниченных по высоте помещениях.It should be noted that the upper part of the proposed apparatus seems to be “cut off” and mounted upside down inside the heat exchanger 1. This feature allows you to significantly reduce the overall height of the apparatus (1.5-2 times) without reducing the efficiency of heat exchange in it, as well as installation of such heat exchangers in height-restricted areas.

Следует также отметить, что по мере уменьшения радиуса R змеевика внутреннего теплообменника 2 при движении жидкости в проточной части труб змеевиков 44 возрастает центробежная сила, вызывающая радиальный подъем давления.It should also be noted that as the radius R of the coil of the internal heat exchanger 2 decreases as the fluid moves in the flow part of the coils 44, the centrifugal force increases, causing a radial pressure rise.

Разность давлений между внутренней и наружной сторонами закругления в аппарате с малым радиусом змеевика R приводит к интенсивной поперечной циркуляции жидкости в трубах змеевика 4 теплообменников 1, 2, что обеспечивает быстрый разогрев жидкости на теплообменных участках змеевиков предлагаемого аппарата.The pressure difference between the inner and outer sides of the rounding in the apparatus with a small radius of the coil R leads to intensive transverse circulation of fluid in the tubes of the coil 4 of heat exchangers 1, 2, which ensures rapid heating of the fluid in the heat exchange sections of the coils of the proposed apparatus.

Таким образом, предлагаемый змеевиковый теплообменник при своих малых габаритных размерах позволяет обеспечить высокую эффективность теплообмена и является конкурентоспособным современному теплообменному оборудованию.Thus, the proposed coil heat exchanger with its small overall dimensions allows to ensure high heat exchange efficiency and is competitive with modern heat exchanging equipment.

Claims

A coil-in-pipe coil heat exchanger made in a helical spiral, characterized in that the apparatus consists of two truncated cones mounted coaxially one inside the other, with the smaller and larger bases of the cones facing each other.