RU2097670C1

RU2097670C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2097670C1
Application number: RU94015289A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Копытов; А.Л. Зайцев; Г.Н. Пирогов
Original assignee: Акционерное общество "Богословский алюминиевый завод"
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: heat engineering, in particular, alumina production; may be used in heating and cooling of pulps and solutions. SUBSTANCE: heat exchanger of double-pipe-type consists of several heating and solution chambers 5 and 6 joined coaxially with the aid of circular inserts and made in the form of tube plates. Tube plates have additional coaxial holes 12 round the hole for internal heat exchange tube. Holes 12 serve for liquid cross-flow in plate-sides of neighboring chambers. In this case, holes 12 are located only in contact part of surfaces of tube plates that prevents infiltration of liquid from plate-side to tube-side of chambers. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в глиноземном производстве для нагрева и охлаждения пульп и растворов. The invention relates to heat engineering and can be used in alumina production for heating and cooling pulps and solutions.

Известен многоэлементный теплообменник [1] состоящий из кожуха с четырьмя растворными камерами и двух пучков труб, установленных одна в другой, т. е. "труба в трубе". Камеры снабжены патрубками для подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя. Known multi-element heat exchanger [1] consisting of a casing with four mortar chambers and two bundles of pipes installed one in the other, ie, "pipe in pipe". The cameras are equipped with nozzles for supplying and discharging the heated medium and coolant.

Недостатком аппарата является сложность его конструкции. The disadvantage of this apparatus is the complexity of its design.

Известен также теплообменник типа "Труба в трубе" [2] более простой конструкции, состоящий из двух трубных элементов, внутренние трубы которых последовательно соединены между собой так называемыми "калачами", а наружные трубы или межтрубные части (пространства) элементов соединены между собой через боковые штуцера; при этом внутренние трубы стыкуются с торцов с наружными трубами при помощи кольцевых вставок. A pipe-in-pipe type heat exchanger [2] of a simpler design is also known, consisting of two pipe elements, the inner pipes of which are connected in series by so-called "cams", and the outer pipes or annular parts (spaces) of the elements are interconnected via side fitting; while the inner pipes are joined from the ends with the outer pipes using ring inserts.

Недостатком теплообменника является то, что при наличии указанных соединительных элементов ("калачей" и штуцеров), он не может быть выполнен в виде прямого трубопровода при движении в одном направлении нагреваемой среды (например, внутри труб), а в другом направлении теплоносителя (например, в межтрубной части), тогда как по технологическим условиям такое движение, представляющее собой транспортировку жидкостей в противоположных направлениях с одновременным их теплообменом, часто бывает необходимо. Это снижает технологические возможности аппарата-прототипа. The disadvantage of the heat exchanger is that in the presence of the specified connecting elements ("streamers" and fittings), it cannot be made in the form of a direct pipeline when moving in one direction of the heated medium (for example, inside the pipes), and in the other direction of the coolant (for example, in the annular part), while under technological conditions such a movement, which is the transportation of fluids in opposite directions with their simultaneous heat transfer, is often necessary. This reduces the technological capabilities of the prototype apparatus.

Задача изобретения повышение технологических возможностей теплообменника при одновременной простоте его конструкции. The objective of the invention is to increase the technological capabilities of the heat exchanger while simplicity of its design.

Техническим результатом изобретения является возможность совмещения процесса теплообмена и транспортировки жидкостей путем обеспечения прямоточного движения теплоносителя и нагреваемой среды внутри аппарата в противоположных направлениях. The technical result of the invention is the possibility of combining the process of heat transfer and transportation of liquids by providing direct-flow motion of the coolant and the heated medium inside the apparatus in opposite directions.

Технический результат достигается тем, что в теплообменнике, представляющем собой несколько последовательно соединенных между собой греющих камер типа "труба в трубе" и две растворные камеры также типа "труба в трубе" с патрубками подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя, кольцевые вставки, расположенные по торцам труб греющих и растворных камер, выполняются в виде трубных решеток, с возможностью их стыковки между собой; при этом данные решетки снабжены дополнительными соосными отверстиями вокруг отверстия для теплообменной (внутренней) трубы, которые служат для соединения межтрубных пространств соседних камер (соседними камерами могут быть либо две греющие, либо греющая и растворная камеры). Кроме того, дополнительные отверстия расположены в той части поверхностей трубных решеток, по которым они контактируют (стыкуются) между собой. The technical result is achieved by the fact that in the heat exchanger, which consists of several series-connected heating chambers of the "pipe in pipe" type and two solution chambers of the "pipe in pipe" type with pipes for supplying and discharging the heated medium and heat carrier, ring inserts located at the ends of the pipes of the heating and mortar chambers are made in the form of tube sheets, with the possibility of their joining together; at the same time, these gratings are equipped with additional coaxial holes around the hole for the heat exchange (inner) pipe, which serve to connect the annular spaces of the adjacent chambers (the neighboring chambers can be either two heating chambers, or heating and mortar chambers). In addition, additional holes are located in that part of the surfaces of the tube sheets through which they contact (join) with each other.

На фиг. 1 показан предлагаемый теплообменник; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант соединения теплообменников. In FIG. 1 shows an exemplary heat exchanger; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 option for connecting heat exchangers.

Предлагаемый теплообменник состоит, как минимум, из двух корпусов греющих камер (наружных труб) 1 и 2, состыкованных соосно при помощи трубных решеток 3 и 4 и двух растворных камер 5 и 6, состыкованных с греющими камерами 1 и 2 при помощи трубных решеток 7, 8 и 9, 10 соответственно. Все указанные трубные решетки 3, 4, 7 10 имеют отверстия: одно центральное для теплообменной (внутренней) трубы 11, которая по длине может состоять из нескольких, например, из четырех (на фиг. 1) отдельных труб, завальцованных в трубных решетках, а также несколько (на фиг. 2 их восемь) отверстий 12, расположенных вокруг центрального отверстия, соединяющих между собой межтрубные пространства греющих и растворных камер, для чего отверстия 12 выполнены в трубных решетках соосно. Растворные камеры 5 и 6 имеют патрубки 13 и 14 для подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя. Труба 11, проходящая через корпуса греющих камер 1 и 2 и растворные камеры 5 и 6, оканчивается снаружи патрубками 15 и 16. The proposed heat exchanger consists of at least two cases of heating chambers (outer pipes) 1 and 2, aligned coaxially with the help of pipe grids 3 and 4 and two solution chambers 5 and 6, joined with heating chambers 1 and 2 with the help of pipe grids 7, 8 and 9, 10 respectively. All of these tube sheets 3, 4, 7 10 have openings: one central for the heat exchange (inner) pipe 11, which in length may consist of several, for example, of four (in Fig. 1) individual pipes rolled in the tube sheets, and there are also several (in FIG. 2 there are eight) holes 12 located around the central hole connecting the annular spaces of the heating and mortar chambers, for which the holes 12 are made coaxially in the tube sheets. The solution chambers 5 and 6 have nozzles 13 and 14 for supplying and discharging a heated medium and a coolant. The pipe 11, passing through the housing of the heating chambers 1 and 2 and the mortar chambers 5 and 6, ends on the outside with nozzles 15 and 16.

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

Теплоноситель, например, оборотный раствор глиноземного производства, который необходимо охладить, подается внутрь аппарата через патрубок 13 в растворную камеру 5; через соосные отверстия 12 в трубных решетках 7 и 8 раствор поступает в межтрубное пространство корпуса греющей камеры 1, при этом раствор не может просочиться в трубную часть камеры и наружу, так как отверстия 12 сделаны в той части поверхностей трубных решеток 7 и 8, по которой они контактируют через прокладку (в последней также сделаны отверстия, на чертеже она не указана), зажатую между ними. Далее из корпуса греющей камеры 1 раствор таким же образом через отверстия 12 в трубных решетках 3 и 4, поступает в корпус греющей камеры 2, затем в растворную камеру 6 и, наконец, покидает аппарат через патрубок 14. The coolant, for example, a circulating solution of alumina production, which must be cooled, is fed into the apparatus through the pipe 13 into the solution chamber 5; through coaxial holes 12 in the tube sheets 7 and 8, the solution enters the annulus of the housing of the heating chamber 1, while the solution cannot leak into the tube part of the chamber and out, since the holes 12 are made in that part of the surfaces of the tube sheets 7 and 8, along which they contact through the gasket (holes are also made in the latter, it is not indicated in the drawing), sandwiched between them. Further, from the housing of the heating chamber 1, the solution in the same way through the holes 12 in the tube sheets 3 and 4, enters the housing of the heating chamber 2, then into the mortar chamber 6 and, finally, leaves the apparatus through the pipe 14.

Противотоком теплоносителю оборотному раствору двигается нагреваемая среда, например, подшламовая вода глиноземного производства, которая подается в аппарат через патрубок 16, являющийся продолжением внутренней трубы 11, по которой затем проходит через весь аппарат, нагреваясь при этом теплом оборотного раствора, который, в свою очередь, охлаждается. Нагретая подшламовая вода выходит из аппарата через патрубок 15. A heated medium, for example, alumina production sub-slurry water, which is supplied to the apparatus through a nozzle 16, which is a continuation of the inner pipe 11, through which it then passes through the entire apparatus, being heated by the heat of the circulating solution, which moves in turn cools down. Heated sub-slurry water leaves the apparatus through the pipe 15.

Предлагаемая конструкция теплообменника позволяет производить теплообменный процесс двумя жидкостями при одновременной их транспортировке к месту назначения, когда по технологическим нуждам производства они двигаются в противоположных направлениях; при этом теплообменник может быть собран в комплекс (на фиг. 2 показано соединение теплообменников аналогично тому, как соединены теплообменные элементы аппарата-прототипа [2]), т.е. при необходимости их можно соединять не только в одну линию, но и в несколько параллельных рядов, противоточное движение жидкостей при этом сохраняется. Кроме того, внутри теплообменника можно установить не одну центральную теплообменную трубу, а несколько, как в кожухотрубных теплообменных аппаратах, и в этом еще одно преимущество данной конструкции. The proposed design of the heat exchanger allows the heat exchange process to be carried out by two liquids while transporting them to their destination, when they move in opposite directions according to the technological needs of the production; the heat exchanger can be assembled into a complex (Fig. 2 shows the connection of the heat exchangers in the same way as the heat exchange elements of the prototype apparatus are connected [2]), i.e. if necessary, they can be connected not only in one line, but also in several parallel rows, the countercurrent movement of liquids is preserved. In addition, inside the heat exchanger, it is possible to install not one central heat exchange tube, but several, as in shell-and-tube heat exchangers, and this is another advantage of this design.

Таким образом, предлагаемый теплообменник имеет большие технологические возможности, чем аппарат-прототип, при сохранении простоты его конструкции. Thus, the proposed heat exchanger has greater technological capabilities than the prototype apparatus, while maintaining the simplicity of its design.

Литература:
1. Еремин Н.И. и др. Процессы и аппараты глиноземного производства. М. Металлургия, 1980, с. 144, рис. 43.Literature:
1. Eremin N.I. and others. Processes and apparatuses of alumina production. M. Metallurgy, 1980, p. 144, fig. 43.

2. Там же, с. 143, рис. 42. 2. Ibid., P. 143, fig. 42.

Claims

A heat exchanger comprising heating and two solution chambers of the pipe-in-pipe type, connected in series with each other, with annular inserts at the ends of the pipes and pipes for supplying and discharging the heated medium and heat carrier in the solution chambers, characterized in that the annular chamber inserts are made in the form of tube sheets contacting on part of the surface and having additional coaxial holes communicating the annular space of the chambers, while these holes are located in that part of the surfaces of the tube sheets, along which they are in contact.