RU2009428C1

RU2009428C1 - Shell-and-tube heat exchanger

Info

Publication number: RU2009428C1
Authority: RU
Inventors: Н.Е. Алтынова; Ю.Г. Карпов; Е.П. Резниченко
Original assignee: Новочеркасский политехнический институт
Priority date: 1991-07-24
Filing date: 1991-07-24
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: thermal power engineering. SUBSTANCE: partition is located in the intertube space of the heat exchanger. The partition is made in the form of a set of segment sections. The sections are located at an angle to the longitudinal axis of the heat exchanger. They form converging-diverging channels. The adjacent sections are displaced relative to each other at an angle of 20-60. EFFECT: improved structure. 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано для охлаждения агрессивных сред при производстве кислот, а также в других отраслях промышленности, использующих графитовую теплообменную аппаратуру. The invention relates to heat exchangers and can be used to cool aggressive media in the production of acids, as well as in other industries using graphite heat transfer equipment.

Известен кожухотрубный теплообменник, содержащий пучок труб и направляющие перегородки, заключенные в общий корпус, к которому подсоединены подводящий и отводящий патрубки [1] . Known shell-and-tube heat exchanger containing a bunch of pipes and guide walls, enclosed in a common housing, to which are connected the inlet and outlet pipes [1].

Недостатками устройства являются значительные потери давления при огибании теплоносителем перегородок и вследствие этого большие энергозатраты на прокачивание охлаждающей среды. The disadvantages of the device are significant pressure losses when enveloping the coolant partitions and, as a result, the large energy consumption for pumping the cooling medium.

Известна конструкция теплообменника, выбранного в качестве прототипа, содержащего концентрично размещенные наружную и внутренние обечайки с пучком труб между ними, винтовую перегородку, расположенную в межтрубном пространстве, а также крышки с подводящими и отводящими патрубками охлаждаемой среды и патрубки ввода и вывода охлаждаемого газа [2] . The known design of the heat exchanger, selected as a prototype, containing concentrically placed outer and inner shells with a tube bundle between them, a screw baffle located in the annulus, as well as covers with inlet and outlet pipes of the cooled medium and pipes of the input and output of the cooled gas [2] .

Недостатком конструкции теплообменника является низкая интенсивность теплообмена, обусловленная наличием застойных зон в подвинтовом объеме межтрубного пространства, кроме того данное техническое решение невозможно реализовать при использовании графитового конструкционного материала. The disadvantage of the design of the heat exchanger is the low heat transfer rate due to the presence of stagnant zones in the screw volume of the annular space, in addition, this technical solution cannot be implemented using graphite structural material.

Цель изобретения - интенсификация теплообменника. The purpose of the invention is the intensification of the heat exchanger.

Поставленная цель достигается тем, что в межтрубном пространстве сегментные перегородки расположены под угломα к продольной оси аппарата таким образом, что образуют по ходу движения среды последовательно чередующиеся конфузорно-диффузорные каналы, причем каждая последующая перегородка смещена относительно предыдущей на угол β= 40-60^о, обеспечивающий винтообразное течение теплоносителя.The goal is achieved in that the annulus segmental baffles are arranged at uglomα to the longitudinal axis of the machine so that they form during the motion of the medium sequentially-alternating convergent diffuser channels, wherein each successive baffle is offset with respect to the preceding by an angle ^of β = 40-60, providing a helical flow of the coolant.

Отличительная особенность предлагаемой конструкции состоит в том, что смещенные относительно друг-друга на угол β= 40-60^о сегментные перегородки, позволяют обеспечить турбулизацию потока в межтрубном пространстве и улучшение теплообмена за счет вихревого эффекта, а также уменьшить гидpавлическое сопротивление за счет более плавного изменения направления потока. Расположение поименованных выше перегородок под углом α к продольной оси аппарата обеспечивает градиентное течение и улучшение теплообмена за счет подсоса среды из центральной части потока на периферию и вдува ее в центральную часть, что не позволяет образовываться застойным зонам.A distinctive feature of the proposed design is ^{that the} segmented partitions displaced relative to each other by an angle β = 40-60 ° allow turbulence of the flow in the annulus and improved heat transfer due to the vortex effect, as well as to reduce hydraulic resistance due to a smoother change flow direction. The location of the above-mentioned partitions at an angle α to the longitudinal axis of the apparatus provides a gradient flow and improved heat transfer due to the suction of the medium from the central part of the stream to the periphery and blowing it into the central part, which does not allow stagnant zones to form.

На фиг. 1 изображен кожухотрубчатый теплообменник, общий вид; на фиг. 1б - изометрическое изображение перегородок в межтрубном пространстве теплообменника; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a shell-and-tube heat exchanger, general view; in FIG. 1b is an isometric image of partitions in the annular space of the heat exchanger; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 1.

Теплообменник содержит кожух 1, сегментные перегородки 2, 3, 4, содержащие отверстия 5 для прохода трубного пучка, патрубки 6 для подвода теплоносителя, патрубок 7 для его отвода. The heat exchanger contains a casing 1, segmented partitions 2, 3, 4, containing holes 5 for the passage of the tube bundle, nozzles 6 for supplying the coolant, nozzle 7 for its removal.

Теплообменник работает следующим образом. The heat exchanger operates as follows.

Теплоноситель по подводящему патрубку 6 поступает в межтрубное пространство теплообменника. The coolant through the inlet pipe 6 enters the annular space of the heat exchanger.

Вследствие винтового течения теплоносителя, имеет место вихревой эффект, обеспечивающий перераспределение тепловой энергии в потоке теплоносителя, а именно к центральной части, периферийные слои изменяют свое направление за счет градиентов давления и скорости, возникающих в диффузорно-конфузорных каналах и дополнительно турбулизируют поток. Due to the helical flow of the coolant, there is a vortex effect that provides redistribution of thermal energy in the coolant flow, namely to the central part, the peripheral layers change their direction due to the pressure and velocity gradients arising in the diffuser-confuser channels and additionally turbulent the flow.

Экономический эффект от использования предлагаемого теплообменника получают за счет интенсификации теплообмена и уменьшения затрат энергии на прокачку теплоносителя в межтрубном пространстве. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 462057, кл. F 28 D 7/16, 1975. The economic effect of using the proposed heat exchanger is obtained by intensifying heat transfer and reducing energy costs for pumping the coolant in the annulus. (56) 1. USSR author's certificate N 462057, cl. F 28 D 7/16, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 198361, кл. F 28 D 7/16, 1967. 2. Copyright certificate of the USSR N 198361, cl. F 28 D 7/16, 1967.

Claims

A CASED-TUBE HEAT EXCHANGER containing a baffle located in the annulus with the formation of zigzag channels, characterized in that, in order to intensify heat transfer in the annulus and reduce hydraulic resistance, the baffle is made in the form of a set of segment segments installed sequentially one after another, located at an angle to the longitudinal axis heat exchanger with the formation of confuser-diffuser channels, and adjacent sections are displaced one relative to the other by an angle of 20. . . 60 ^o .