RU2088873C1

RU2088873C1 - Double-pipe heat exchanger

Info

Publication number: RU2088873C1
Application number: RU95102213A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иванович Глухов; Николай Феофанович Семенов
Original assignee: Геннадий Иванович Глухов; Николай Феофанович Семенов
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1997-08-27
Also published as: RU95102213A

Abstract

FIELD: heat-power engineering. SUBSTANCE: double- pipe heat exchanger consists of outer pipe 1 and inner pipe 2. Outer surface of inner pipe 2 at inlet of inter-pipe space is provided with fins 3 made at acute angle relative to axis of heat exchanger forming curvilinear passages 4 and with fins 5 at outlet of inter-pipe space which are parallel to axis of heat exchanger forming straightline passages 6. Heat exchanger is also provided with outer envelope 7 and inner envelope 8 forming spaces with outer pipe 1 and inner pipe 2, respectively. These inter-pipe spaces are provided with fins 9 which may be circular in shape with slots 10 and partitions 11 forming inter-fin circular or helical passages 12 and 13 for flow of medium. Heat exchanger is also provided with supply branch pipe 14 and discharge branch pipe 15 for medium to be cooled, cooling medium supply branch pipes 16 and 17 and cooling medium discharge branch pipes 18 and 19; heat exchange is also provided with end walls 20 and 21. Branch pipe 14 for supply of medium to be cooled is tangential in shape. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике, более конкретно, к теплообменным аппаратам, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. The invention relates to heat engineering, more specifically to heat exchangers, and can be used in various industries.

Известен теплообменник типа труба в трубе, внутренняя из которых снабжена ребрами, расположенными с заданными межреберными зазорами и примыкающими к внутренней поверхности наружной трубы, причем все ребра по линии, параллельной оси труб, имеют паз, в который введена вставка, повторяющая профиль паза, при этом вставка снабжена косым прорезями, соединяющими межреберные зазоры, а наружная труба выполнена из металлической фольги, соединенной по образующей посредством пайки или клея (авт. св. СССР N 1449820, кл. F 28 D 7/10, опубл. 07.01.89). A tube-in-pipe type heat exchanger is known, the inner one of which is provided with ribs located with predetermined intercostal gaps and adjacent to the inner surface of the outer pipe, and all the ribs along a line parallel to the axis of the pipes have a groove into which an insert repeating the groove profile is inserted, while the insert is provided with oblique slots connecting the intercostal gaps, and the outer tube is made of metal foil connected along the generatrix by soldering or glue (ed. St. USSR N 1449820, class F 28 D 7/10, publ. 07.01.89).

Данный теплообменник является компактным и достаточно простым в изготовление. Однако, к его недостаткам можно отнести высокую интенсивность теплообмена а его межтрубном пространстве. This heat exchanger is compact and quite simple to manufacture. However, its disadvantages include high heat transfer intensity and its annular space.

Известен также теплообменник типа труба в трубе с многозаходными винтовыми ребрами на наружной поверхности внутренней трубы, образующими в межтрубном пространстве винтовые каналы и внешней оболочкой (кожухом), образующей пространство подвода и отвода охлаждающей и охлаждаемой сред. При этом винтовые каналы разделены перегородками, расположенными соосно с трубами на отдельные полости. Also known is a tube-type heat exchanger in a pipe with multi-helical screw ribs on the outer surface of the inner pipe, forming helical channels in the annulus and an outer shell (casing) forming a space for supplying and discharging cooling and cooled media. In this case, the screw channels are divided by partitions located coaxially with the pipes into separate cavities.

Смежные перегородки расположены одна относительно другой на радиальном расстояние, составляющем 0,5 2 длины дуги между смежными ребрами, имеющей радиус, равный усредненному радиусу, соответствующей полости при высоте ребер, в 14-15 раз превышающей усредненную ширину канала (авт. св. ССР N 1062496, кл. F 28 D 7/10, опубл. 23.12.83). Adjacent partitions are located relative to each other at a radial distance of 0.5 2 the length of the arc between adjacent ribs, having a radius equal to the average radius corresponding to the cavity with the height of the ribs 14-15 times the average channel width (ed. St. SSR N 1062496, CL F 28 D 7/10, publ. 12/23/83).

Данная конструкция позволяет несколько интенсифицировать теплообмен, однако она остается все же недостаточной. Кроме того данная конструкция является металлоемкой и требует специальной оснастки и сложных расчетов, что делает ее достаточно сложной в изготовлении. This design allows you to slightly intensify the heat transfer, but it still remains insufficient. In addition, this design is metal-intensive and requires special equipment and complex calculations, which makes it quite difficult to manufacture.

Известен теплообменник, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода рабочих сред и каналами для носителей, образованными кольцевыми зазорами между концентрично расположенными цилиндрическими оболочками, в которых размещены ребра, примыкающие к поверхностям оболочек, причем на входе в промежуточный из них выполненные под острым углом к оси теплообменника с образованием криволинейных каналов (авт. св. СССР N 1740944, кл. F 28 D 7/10, опубл. 1992). Known heat exchanger containing a housing with nozzles for supplying and discharging working media and channels for carriers formed by annular gaps between concentric cylindrical shells, in which ribs are located adjacent to the surfaces of the shells, and at the inlet of the intermediate one made at an acute angle to the axis of the heat exchanger with the formation of curved channels (ed. St. USSR N 1740944, class F 28 D 7/10, publ. 1992).

Задачами изобретения являются создание простого в изготовлении, не металлоемкого теплообменника, обеспечивающего высокую степень теплообменника. The objectives of the invention are the creation of easy to manufacture, not metal-intensive heat exchanger, providing a high degree of heat exchanger.

Конструктивно отдельные элементы и узлы теплообменника в целом не сложны, не требуют специальных расчетов и оснастки и, следовательно, просты в изготовлении. Structurally, the individual elements and components of the heat exchanger as a whole are not complicated, do not require special calculations and equipment and, therefore, are simple to manufacture.

Конструкция предлагаемого теплообменника выполнена из стандартных элементов, не имеет металлоемких узлов и, следовательно, не металлоемка. The design of the proposed heat exchanger is made of standard elements, does not have metal-intensive nodes and, therefore, is not metal-intensive.

Данное устройство может найти широкое применение в теплотехнике, т.е. оно является промышленно применимым. This device can be widely used in heat engineering, i.e. It is industrially applicable.

На фиг. 1 изображен главный вид заявляемого теплообменника; на фиг. 2 - разрез А-А главного вида; на фиг.3 разрез Б-Б главного вида; на фиг.4 - разрез В-В главного вида. In FIG. 1 shows a main view of the inventive heat exchanger; in FIG. 2 - section AA of the main view; figure 3 section BB main view; figure 4 is a section bb of the main view.

Теплообменник типа труба в трубе состоит из наружной 1 внутренней 2 труб. На наружной поверхности внутренней трубы 2 на входе межтрубного пространства расположены ребра 3, выполненные под острым углом к оси теплообменника и образующие криволинейные каналы 4, а на выходе межтрубного пространства ребра 5, выполненные параллельно оси теплообменника и образующие прямолинейные каналы 6. The pipe-to-pipe heat exchanger consists of an outer 1 inner 2 tubes. On the outer surface of the inner pipe 2 at the inlet of the annular space there are ribs 3 made at an acute angle to the axis of the heat exchanger and forming curved channels 4, and at the outlet of the annular space of the ribs 5 made parallel to the axis of the heat exchanger and forming straight channels 6.

Теплообменник снабжен также внешней 7 и внутренней 8 оболочками, образующими межтрубные пространства соответственно с наружной 1 и внутренней 2 трубами. The heat exchanger is also equipped with an outer 7 and an inner 8 shell, forming the annular spaces respectively with the outer 1 and inner 2 pipes.

В этих межтрубных пространствах выполнены ребра 9. Ребра 9 могут быть выполнены кольцевыми с прорезями 10 и перегородками 11 и образовывать межреберные винтовые каналы 12, 13 для прохода среды. In these annular spaces, ribs 9 are made. Ribs 9 can be made annular with slots 10 and partitions 11 and form intercostal screw channels 12, 13 for passage of the medium.

Теплообменник содержит также патрубки подвода 14 и отвода 15 охлаждаемой среды, патрубки подвода 16, 17 и отвода 18, 19 охлаждающей среды и торцевые стенки 20, 21. Патрубок подвода охлаждаемой среды 14 выполнен тангенциальным. The heat exchanger also includes nozzles for supplying 14 and outlet 15 of the cooled medium, nozzles for supplying 16, 17 and outlet 18, 19 of the cooling medium, and end walls 20, 21. The nozzle for supplying the cooled medium 14 is made tangential.

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

Охлаждаемая среда через тангенциально расположенный патрубок 14 подается в кольцевое межтрубное пространство и завихряется при этом, благодаря чему усиливается турбулизация потока. Проходя по криволинейным каналам 4, поток еще больше завихряется, чем еще больше увеличивает свою турбулизацию, обменивается теплом с охлаждающей средой движущейся противотоком, которая подается через патрубки 16 и 17 в межреберные каналы 12, 13, образованные ребрами 9. The cooled medium through a tangentially located pipe 14 is fed into the annular annular space and swirls at the same time, thereby increasing the turbulence of the flow. Passing through curved channels 4, the flow swirls even more than increases its turbulence even more, exchanges heat with a cooling medium moving in countercurrent, which is supplied through pipes 16 and 17 to intercostal channels 12, 13 formed by ribs 9.

Через прорези 10 в кольцевых каналах 9, охлаждающая среда проходит через все межреберные кольцевые каналы 12, 13 и удаляется из теплообменника через патрубки 18,19. Through the slots 10 in the annular channels 9, the cooling medium passes through all the intercostal annular channels 12, 13 and is removed from the heat exchanger through the nozzles 18.19.

Охлажденная среда из межтрубного пространства, проходя через каналы 6, удаляется из теплообменника через патрубок 15. The cooled medium from the annulus, passing through the channels 6, is removed from the heat exchanger through the pipe 15.

Рабочими средами могут служить газ-газ, жидкость-газ, жидкость-жидкость. Working media can be gas-gas, liquid-gas, liquid-liquid.

Теплообменник эффективно работает в любых положениях. The heat exchanger works effectively in all positions.

Claims

1. A heat exchanger containing a housing with nozzles for supplying and discharging working fluids and channels for coolants formed by annular gaps between concentrically arranged cylindrical shells, in which ribs are located adjacent to the surfaces of the shells, and at the entrance to the intermediate one made of circular shells connected in series between by means of slots and partitions, and the ribs located in the intermediate channel are made only at the inlet and outlet of the annulus, and at the exit they are laid parallel to the axis of the heat exchanger and form straight channels.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the number of concentrically arranged cylindrical shells is four.

3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the nozzle for supplying a working medium is made tangentially.