RU2039923C1

RU2039923C1 - Shell-and-tube heat exchanger

Info

Publication number: RU2039923C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Евенко; Г.Л. Васильев; В.В. Евенко
Original assignee: Евенко Владимир Иосифович
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: shell of heat exchanger is provided with covers fitted with separating partitions. Mounted in shell is cooling member made in form of tubes with flat cross section which are provided with turbulators and outer fins. Tubes are made in form of rings mounted concentrically. These rings are connected with branch pipes feeding and discharging one of heat-transfer agents. Branch pipes are connected to cover and shell through seals. Mounted in inter-tube space are guide and separating partitions engageable with each other by ends. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов в транспортном машиностроении, энергетической, химической и других отраслях промышленности. The invention relates to heat exchange technology and can be used to create heat exchangers in transport engineering, energy, chemical and other industries.

Известен теплообменник, содержащий кожух с патрубками подвода и отвода теплоносителя, крышки с разделяющими перегородками, охлаждающий элемент в виде трубного пучка с направляющими перегородками. Known heat exchanger containing a casing with nozzles for supplying and discharging a coolant, covers with dividing partitions, a cooling element in the form of a tube bundle with guide partitions.

Недостатками этого теплообменника являются высокая трудоемкость изготовления, обусловленная необходимостью выполнения большого числа плотных соединений труб с трубными досками и соединения направляющих перегородок с трубами, малая эксплуатационная надежность из-за наличия системы уплотнений между направляющими перегородками и кожухом, а также между трубными досками, кожухом и крышками. The disadvantages of this heat exchanger are the high complexity of manufacturing, due to the need to make a large number of tight joints of pipes with pipe boards and the connection of the guide walls with pipes, low operational reliability due to the presence of a sealing system between the guide walls and the casing, as well as between the pipe boards, the casing and the covers .

Известен теплообменник с плавающей головкой, содержащий кожух с патрубками подвода и отвода теплоносителя, крышки с разделяющими перегородками, охлаждающий элемент в виде пучка гладких или оребренных труб с направляющими перегородками. A known heat exchanger with a floating head, comprising a casing with nozzles for supplying and discharging a coolant, covers with dividing partitions, a cooling element in the form of a bundle of smooth or finned tubes with guide partitions.

Недостатками описанного теплообменника являются высокая трудоемкость изготовления из-за необходимости выполнения большого числа плотных соединений труб с трубными досками и соединения направляющих перегородок с трубами, малая эксплуатационная надежность из-за наличия уплотнений между направляющими перегородками и кожухом и между трубными досками, кожухом и крышками. The disadvantages of the described heat exchanger are the high complexity of manufacturing due to the need to make a large number of tight joints of pipes with pipe boards and the connection of the guide walls with pipes, low operational reliability due to the presence of seals between the guide walls and the casing and between the pipe boards, the casing and the covers.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является кожухотрубный теплообменник, содержащий кожух с патрубками подвода и отвода теплоносителя, крышки с разделяющими перегородками, охлаждающий элемент в виде пучка плоских труб, снабженных турбулизатором и оребренных по наружной поверхности, и направляющие перегородки в межтрубном пространстве. Closest to the invention, the technical solution chosen as a prototype is a shell-and-tube heat exchanger comprising a casing with heat supply and exhaust pipes, covers with dividing partitions, a cooling element in the form of a bundle of flat pipes equipped with a turbulator and finned on the outer surface, and guide partitions in annulus.

Недостатками этого теплообменника являются высокая трудоемкость изготовления, обусловленная большим количеством плоских трубок и необходимостью плотного соединения их с трубными досками, малая эксплуатационная надежность из-за наличия уплотнений между направляющими перегородками и кожухом и между трубными досками, кожухом и крышками. The disadvantages of this heat exchanger are the high complexity of manufacturing, due to the large number of flat tubes and the need for their tight connection with the tube plates, low operational reliability due to the presence of seals between the guide walls and the casing and between the tube plates, the casing and the covers.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости изготовления и повышение эксплуатационной надежности кожухотрубных теплообменников. The objective of the invention is to reduce the complexity of manufacturing and increase the operational reliability of shell-and-tube heat exchangers.

Для этого в кожухотрубном теплообменнике, содержащем кожух с патрубками подвода и отвода одного теплоносителя, крышки с разделяющими перегородками, охлаждающий элемент, установленный в кожухе и изготовленный из плоских труб, снабженных турбулизатором и оребренных по наружной поверхности и направляющие перегородки, размещенные в межтрубном пространстве, согласно изобретению разделяющие и направляющие перегородки расположены по одной образующей и торцами контактируют между собой, при этом охлаждающий элемент выполнен в виде колец, расположенных концентрично и соединенных с образованием каналов и патрубков подвода и отвода другого теплоносителя, которые уплотнены в крышке и наружной стенке кожуха. To do this, in a shell-and-tube heat exchanger containing a casing with inlet and outlet pipes of one coolant, a cover with dividing partitions, a cooling element installed in the casing and made of flat pipes equipped with a turbulator and finned on the outer surface and guide baffles placed in the annular space, according to According to the invention, the dividing and guiding partitions are located along one generatrix and are contacted by ends, while the cooling element is made in the form of rings, ra arranged concentrically and connected with the formation of channels and nozzles for supplying and discharging another coolant, which are sealed in the lid and the outer wall of the casing.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат. When carrying out the invention, the following technical result can be obtained.

1. Отсутствие уплотнений между направляющими перегородками и кожухом. Этот результат является следствием того, что направляющие и разделяющие перегородки расположены по одной образующей, торцами контактируют между собой и с кожухом не соприкасаются. Отсутствие уплотнений повышает эксплуатационную надежность теплообменника. 1. Lack of consolidations between directing partitions and a casing. This result is a consequence of the fact that the guides and the dividing partitions are located along the same generatrix, they contact each other with their ends and do not touch the casing. The absence of seals increases the operational reliability of the heat exchanger.

2. Аннулирование трубных досок и соединений труб с этими досками благодаря тому, что охлаждающий элемент выполнен в виде колец, расположенных концентрично и соединенных между собой с образованием каналов и патрубков подвода и отвода теплоносителя. Отсутствие трубных досок и соединенных труб с ними снижает трудоемкость изготовления теплообменника. 2. Cancellation of pipe boards and pipe joints with these boards due to the fact that the cooling element is made in the form of rings arranged concentrically and interconnected to form channels and nozzles for supplying and discharging coolant. The absence of tube plates and pipes connected to them reduces the complexity of manufacturing a heat exchanger.

3. Уменьшение количества плоских труб. Этот результат является следствием того, что охлаждающий элемент выполнен в виде колец, расположенных концентрично. Трубы могут выполняться значительной ширины, которая не ограничена возможностью соединения трубы с трубной доской. Кроме того, указанное выполнение охлаждающего элемента позволяет сократить площадь несущей поверхности труб в связи с интенсификацией теплоотдачи, обусловленной возможностью оптимизации наружного оребрения по условиям теплообмена. Уменьшение количества труб снижает трудоемкость изготовления теплообменника. 3. Reducing the number of flat pipes. This result is a consequence of the fact that the cooling element is made in the form of rings arranged concentrically. Pipes can be made of considerable width, which is not limited by the possibility of connecting the pipe to the tube plate. In addition, the specified implementation of the cooling element allows to reduce the area of the bearing surface of the pipes in connection with the intensification of heat transfer, due to the possibility of optimizing the external fins in terms of heat transfer. Reducing the number of pipes reduces the complexity of manufacturing a heat exchanger.

4. Отсутствие уплотнений между боковыми трубами охлаждающего элемента и кожухом за счет того, что охлаждающий элемент выполнен в виде колец, расположенных концентрично. Отсутствие указанных уплотнений снижает трудоемкость изготовления теплообменника. 4. The lack of seals between the side pipes of the cooling element and the casing due to the fact that the cooling element is made in the form of rings arranged concentrically. The absence of these seals reduces the complexity of manufacturing a heat exchanger.

5. Простота сборки и разборки охлаждающего элемента с кожухом, так как кольца охлаждающего элемента соединены между собой с образованием каналов с патрубками подвода и отвода теплоносителя. Патрубки уплотнены в крышке и наружной стенке кожуха. Простота сборки и разборки снижает трудоемкость изготовления и повышает эксплуатационную надежность теплообменника. 5. The simplicity of assembly and disassembly of the cooling element with the casing, since the rings of the cooling element are interconnected with the formation of channels with pipes for supplying and discharging the coolant. The nozzles are sealed in the cover and the outer wall of the casing. Ease of assembly and disassembly reduces the complexity of manufacturing and increases the operational reliability of the heat exchanger.

6. Снижение металлоемкости, обусловленное отсутствием трубных досок и уменьшением площади несущей поверхности труб. 6. The decrease in metal consumption due to the lack of pipe plates and a decrease in the area of the bearing surface of the pipes.

На фиг. 1 изображен кожухотрубный теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху (при снятой крышке); на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a shell-and-tube heat exchanger, a longitudinal section; in FIG. 2 the same, top view (with the cover removed); in FIG. 3, section AA in FIG. 1.

Кожухотрубный теплообменник содержит кольцевой кожух с наружной 1 и внутренней 2 стенками, соединенными с верхней 3 и нижней 4 кольцевыми крышками. Нижняя крышка 4 снабжена кольцевой разделяющей перегородкой 5 и патрубками подвода 6 и отвода 7 горячего теплоносителя. The shell-and-tube heat exchanger comprises an annular casing with the outer 1 and inner 2 walls connected to the upper 3 and lower 4 ring covers. The bottom cover 4 is equipped with an annular dividing partition 5 and nozzles for supply 6 and outlet 7 of the hot fluid.

Охлаждающий элемент выполнен из кольцевых плоских труб 8, в которые вставлены турбулизаторы 9. Наружная поверхность труб 8 снабжена ребрами 10. Между трубами 8 установлены кольцевые направляющие перегородки 11. Разделяющая 5 и направляющие 11 перегородки расположены по одной образующей и торцами контактируют между собой. The cooling element is made of annular flat pipes 8 into which turbulators are inserted 9. The outer surface of the pipes 8 is provided with ribs 10. Between the pipes 8 there are ring guide walls 11. The separating 5 and the guide walls 11 are located along one generatrix and contact each other with their ends.

Кольцевые трубы 8 соединены с трубками подвода 12 и отвода 13 холодного теплоносителя, снабженными патрубками 14 и 15. В трубках 12 и 13 выполнены отверстия 16 для сообщения с плоскими трубами 8, которые дополнительно соединены между собой связями 17. Охлаждающий элемент установлен в кожухе с обеспечением контакта между торцами разделяющих 5 и направляющих 11 перегородок и уплотнением патрубков 14 и 15 в наружной стенке 1 кожуха и верхней крышке 3 (фиг. 3). The annular pipes 8 are connected to the supply pipes 12 and 13 of the cold coolant, equipped with pipes 14 and 15. In the pipes 12 and 13 holes 16 are made for communication with flat pipes 8, which are additionally interconnected by bonds 17. The cooling element is installed in the casing with the contact between the ends of the separating 5 and the guide 11 partitions and the seal of the nozzles 14 and 15 in the outer wall 1 of the casing and the top cover 3 (Fig. 3).

При работе кожухотрубного теплообменника горячий теплоноситель, поступающий через патрубок 6, проходит по кольцевым каналам между трубами 8 и отводится через патрубок 7. Необходимое число ходов горячего теплоносителя в теплообменнике обеспечивается соответствующим количеством разделяющих 5 и направляющих 11 кольцевых перегородок. During the operation of the shell-and-tube heat exchanger, the hot coolant entering through the pipe 6 passes through the annular channels between the pipes 8 and is discharged through the pipe 7. The required number of strokes of the hot coolant in the heat exchanger is ensured by the corresponding number of annular partitions 5 and 11 guiding 11.

Холодный теплоноситель через патрубок 14, трубку 12 и отверстия 16 поступает в кольцевые трубы 8 и отводится из них через трубку 13 и патрубок 15. Cold coolant through the pipe 14, the tube 12 and the holes 16 enters the annular pipes 8 and is removed from them through the pipe 13 and the pipe 15.

Теплота от горячего теплоносителя через стенки труб 8, снабженные ребрами 10, передается холодному теплоносителю, протекающему по трубам 8. Турбулизаторы 9 интенсифицируют процесс теплоотдачи в трубах 8. The heat from the hot coolant through the walls of the pipes 8, equipped with ribs 10, is transferred to the cold coolant flowing through the pipes 8. Turbulizers 9 intensify the heat transfer process in the pipes 8.

Связи 17, соединяющие трубы 8, обеспечивают жесткость охлаждающего элемента. The connection 17 connecting the pipe 8, provide the rigidity of the cooling element.

Claims

A SHELL-TUBE HEAT EXCHANGER containing a casing with inlet and outlet pipes of one of the heat carriers and equipped with covers with dividing partitions and inlets and outlets of another heat carrier, while the cooling element is installed in the casing in the form of pipes, flat in cross section, equipped with turbulators, and guiding partitions in the annular space, characterized in that the pipes of the cooling element are provided with external fins and are made in the form of concentrically mounted rings connected x with inlet and outlet nozzles of one of the coolants, which are connected to the casing and the cover through seals, and the guides and dividing partitions contact one another with the ends.