RU2075716C1

RU2075716C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2075716C1
Application number: RU94038777A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Галышкин; А.М. Николаев
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1997-03-20
Also published as: RU94038777A

Abstract

FIELD: devices where heat exchange between two media takes place. SUBSTANCE: main pipe with outer fins and additional pipe for supply of cooling heat-transfer agent are coaxially arranged in shell of heat exchanger, forming chamber between shell and additional pipe. Inner diameter of additional pipe is equal to outer diameter of finning. Heat-transfer agent to be cooled enters the chamber formed between main and additional pipes flowing over fins, thus giving off the heat, after which it escapes from heat exchanger. Cooling heat-transfer agent enters main pipe and then flows to chamber between additional pipe and shell of heat exchanger, after which it escape from heat exchanger. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменным аппаратам типа "труба в трубе" и может быть использовано в различных областях техники. The invention relates to heat exchangers of the type "pipe in pipe" and can be used in various fields of technology.

Известен теплообменник типа "труба в трубе", содержащий наружную и внутреннюю трубы с размещенными в зазоре шариками. Шарики имеют отверстия для пропуска горячего и холодного теплоносителей [1]
Недостатком этого теплообменника является невысокая интенсивность теплообмена и высокие гидравлические потери по тракту горячего теплоносителя, обусловленные движением горячего теплоносителя между шариками и через отверстия в них, а также сложность изготовления такой конструкции.Known heat exchanger type "pipe in pipe" containing the outer and inner pipes placed in the gap balls. Balls have holes for passing hot and cold fluids [1]
The disadvantage of this heat exchanger is the low heat transfer rate and high hydraulic losses along the path of the hot fluid, due to the movement of the hot fluid between the balls and through the holes in them, as well as the complexity of manufacturing such a design.

Известен также теплообменник типа "труба в трубе", выбранным в качестве прототипа, с многозаходным винтовым оребрением на наружной поверхности внутренней трубы для подачи охлаждающего теплоносителя, образующим в межтрубном пространстве винтовые каналы. Каналы разделены перегородками на отдельные полости. Дополнительная труба установлена соосно корпусу между ним и внутренней трубой для подачи охлаждающего теплоносителя с образованием полости между корпусом и дополнительной трубой. Внутренний диаметр дополнительной трубы равен наружному диаметру оребрения. Отдельно к внутренней трубе и к полости (между корпусом и дополнительной трубой) подключены патрубки подвода и отвода охлаждающего теплоносителя [2]
Недостатком указанного теплообменника является высокое гидравлическое сопротивление, вызванное винтовым расположением каналов и наличием перегородок, разделяющих каналы на отдельные полости. Полость внутренней трубы разобщена с кольцевым пространством между дополнительной трубой и стенкой корпуса, что приводит к необходимости установки дополнительных патрубков для подвода и отвода охлаждающего теплоносителя, что усложнит конструкцию.A pipe-in-pipe type heat exchanger is also known, selected as a prototype, with multi-helical ribbing on the outer surface of the inner pipe for supplying cooling coolant, forming helical channels in the annulus. The channels are divided by partitions into separate cavities. An additional pipe is installed coaxially with the housing between it and the inner pipe for supplying cooling coolant with the formation of a cavity between the housing and the additional pipe. The inner diameter of the additional pipe is equal to the outer diameter of the fins. Separately, the inlet and outlet pipes of the cooling coolant are connected to the inner pipe and to the cavity (between the body and the additional pipe) [2]
The disadvantage of this heat exchanger is the high hydraulic resistance caused by the screw arrangement of the channels and the presence of partitions separating the channels into separate cavities. The cavity of the inner pipe is disconnected from the annular space between the additional pipe and the wall of the housing, which leads to the need to install additional pipes for supplying and discharging cooling coolant, which will complicate the design.

Сущность изобретения заключается в том, что в теплообменнике типа "труба в трубе" с оребрением на наружной поверхности внутренней трубы для подачи охлаждающего теплоносителя дополнительной трубой, установленной соосно корпусу между ним и внутренней трубой для подачи охлаждающего теплоносителя с образованием полости между корпусом и дополнительной трубой, патрубками для подвода и отвода охлаждающего и охлаждаемого теплоносителей, при этом внутренний диаметр дополнительной трубы равен наружному диаметру оребрения, патрубок подвода охлаждающего теплоносителя подключен к полости внутренней трубы, сообщенной с кольцевым пространством между дополнительной трубой и стенкой корпуса, а патрубок отвода охлаждающего теплоносителя подключен к кольцевому пространству между дополнительной трубой и стенкой корпуса. The essence of the invention lies in the fact that in the heat exchanger type "pipe in pipe" with fins on the outer surface of the inner pipe for supplying a cooling fluid with an additional pipe, mounted coaxially to the housing between it and the inner pipe for supplying the cooling fluid with the formation of a cavity between the housing and the additional pipe, pipes for supplying and discharging cooling and cooled coolants, while the inner diameter of the additional pipe is equal to the outer diameter of the fins, the supply pipe o lazhdayuschego coolant cavity connected to the inner tube communicating with the annular space between the additional tube and the wall of the housing, and the nozzle outlet of the cooling heat transfer medium is connected to the annular space between the additional tube and the housing wall.

Технический результат состоит в интенсификации теплообмена при низком гидравлическом сопротивлении. The technical result consists in the intensification of heat transfer with low hydraulic resistance.

На фиг. 1 изображен вид спереди, а на фиг.2 поперечный разрез по линии А-А предлагаемого теплообменника. Стрелками обозначено движение охлаждающего и охлаждаемого теплоносителей. In FIG. 1 is a front view, and FIG. 2 is a cross-sectional view along line AA of the proposed heat exchanger. The arrows indicate the movement of the cooling and cooling fluids.

Теплообменник содержит корпус 1 в котором соосно ему размещены внутренняя труба 2 для подачи охлаждаемого теплоносителя с наружным оребрением 3 и дополнительная труба 4. Дополнительная труба 4 установлена так, что между ней и корпусом 1 образована полость a. Внутренний диаметр дополнительной трубы 4 равен наружному диаметру оребрения 3.К внутренней трубе 2 подключен патрубок 5 для подвода охлаждающего теплоносителя, а к кольцевому пространству между дополнительной трубой 4 и стенкой корпуса 1 патрубок 6 для отвода охлаждающего теплоносителя. К дополнительной трубе 4 подключены трубки 7 и 8 для подвода и отвода охлаждаемого теплоносителя. The heat exchanger comprises a housing 1 in which an inner pipe 2 is arranged coaxially with it for supplying a cooled coolant with an external fin 3 and an additional pipe 4. An additional pipe 4 is installed so that a cavity a is formed between it and the housing 1. The inner diameter of the additional pipe 4 is equal to the outer diameter of the fins 3. A pipe 5 is connected to the inner pipe 2 for supplying a cooling fluid, and a pipe 6 for removing the cooling fluid is connected to the annular space between the additional pipe 4 and the wall of the housing 1. An additional pipe 4 is connected to the pipe 7 and 8 for supplying and discharging the cooled coolant.

Теплообменник работает следующим образом. Охлаждаемый теплоноситель поступает в полость b, образованную между внутренней трубой 2 и дополнительной трубой 4, омывая оребрение 3, отдает тепло и покидает теплообменник через патрубок 8. Охлаждающий теплоноситель поступает в теплообменник через патрубок 5 во внутреннюю трубу 2 и далее в полость a и покидает теплообменник через патрубок 6. The heat exchanger operates as follows. The cooled coolant enters the cavity b formed between the inner pipe 2 and the additional pipe 4, washing the fins 3, gives off heat and leaves the heat exchanger through the pipe 8. The cooling coolant enters the heat exchanger through the pipe 5 into the inner pipe 2 and then into the cavity a and leaves the heat exchanger through pipe 6.

При этом охлаждаемый теплоноситель в полости b, образованной внутренней трубой 2 и дополнительной трубой 4, и охлаждающий теплоноситель во внутренней трубе 2 движутся спутно, и температура охлаждаемого теплоносителя уменьшается, а охлаждающего увеличивается. Затем, поступая в полость a, образованную наружным диаметром дополнительной трубы 4 и корпусом 1, охлаждающий теплоноситель движется навстречу охлаждаемому теплоносителю в полости b. Температура охлаждающего теплоносителя при поступлении в полость a меньше температуры охлаждаемого теплоносителя на выходе из полости b и тем более меньше такой на входе в полость b. Таким образом, наличие встречного потока охлаждающего теплоносителя в полости b по отношению к потоку охлаждаемого теплоносителя в полости b позволяет еще в большей степени изменить температуру охлаждаемого теплоносителя. In this case, the cooled coolant in the cavity b formed by the inner pipe 2 and the additional pipe 4, and the cooling coolant in the inner pipe 2 move spontaneously, and the temperature of the cooled coolant decreases, and the cooling increases. Then, entering the cavity a formed by the outer diameter of the additional pipe 4 and the housing 1, the cooling fluid moves towards the cooled fluid in the cavity b. The temperature of the coolant upon entering the cavity a is less than the temperature of the coolant at the outlet of the cavity b, and even less so at the entrance to the cavity b. Thus, the presence of an oncoming flow of cooling coolant in the cavity b with respect to the flow of the cooled coolant in the cavity b allows you to further change the temperature of the cooled coolant.

Реализация в одном теплообменнике параллельно двух схем движения теплоносителей прямоточной и противоточной, а также наличие продольного оребрения в полости b позволяет интенсифицировать теплообмен и обеспечить меньше гидравлическое сопротивление по сравнению с аналогичными теплообменниками. The implementation in one heat exchanger in parallel of two flow patterns of the heat transfer media is direct-flow and counter-current, as well as the presence of longitudinal fins in cavity b, it allows to intensify heat transfer and provide less hydraulic resistance compared to similar heat exchangers.

Claims

A pipe-in-pipe type heat exchanger with fins on the outer surface of the inner pipe for supplying cooling coolant, an additional pipe installed coaxially with the housing between them and the inner pipe for supplying cooling coolant with the formation of a cavity between the housing and the additional pipe, cooling and cooling inlets and outlets coolants, while the inner diameter of the additional pipe is equal to the outer diameter of the fins, characterized in that the nozzle for supplying a coolant By connecting the cavity of the inner tube communicating with the annular space between the additional tube and the wall of the housing, and the nozzle outlet of the cooling heat transfer medium is connected to the annular space between the additional tube and the housing wall.