RU2104455C1

RU2104455C1 - Multipass tubular heat exchanger

Info

Publication number: RU2104455C1
Application number: RU96118033A
Authority: RU
Inventors: Г.Р. Нариниянц; О.И. Квасенков; Э.С. Гореньков
Original assignee: Нариниянц Григорий Рубенович
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1998-02-10

Abstract

FIELD: heat recuperation in preservation lines of mashed food-stuffs. SUBSTANCE: heat exchanger has two groups of pipes placed one in another, the quantity of pipes in one of the groups is at least 3, and in the other - one pipe more. The pipes form groups at a successive staggered connection. The dust for passage of coolant is formed by pipes beginning with the external pipe of the additional group successively connected in a staggered order to the pipes of the main and additional groups, whose number from the center for each subsequent one decreases by 1. The duct for passage of heat-transfer agent is formed by steel pipes beginning with the axial pipe of one of the groups successively connected in a staggered order to the pipes of the main and additional groups, whose number from the center for each subsequent one increases by 1. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции рекуперативного теплообменника линии асептического консервирования жидких и пюреобразных продуктов. The invention relates to the design of a recuperative heat exchanger of an aseptic canning line for liquid and puree products.

известен многоходовой трубчатый теплообменник, содержащий группу сообщающихся между собой и размещенных одна внутри другой труб, образующих при последовательном соединении от центра к периферии канал для прохода теплоносителя, и группу труб, размещенных в каждом межтрубном пространстве первой группы, образующих канал для прохода хладагента при последовательном соединении от периферии к центру пучков труб каждого межтрубного пространства (RU, патент N 2034490, кл. A 23 C 3/033, 1995). A multi-way tubular heat exchanger is known that contains a group of pipes communicating with each other and placed one inside the other, forming a channel for the passage of coolant when connected in series from the center to the periphery, and a group of pipes placed in each annular space of the first group, forming a channel for the passage of refrigerant in series connection from the periphery to the center of the tube bundles of each annulus (RU, patent N 2034490, class A 23 C 3/033, 1995).

Недостатком этого теплообменника является низкий КПД, связанный с конвективным продольным теплообменом в теплоносителе при противоточном движении относительно одних и тех же стенок труб. The disadvantage of this heat exchanger is the low efficiency associated with convective longitudinal heat transfer in the coolant with countercurrent movement relative to the same pipe walls.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД за счет исключения продольного теплообмена в потоках энергоносителей. The technical result of the invention is to increase the efficiency by eliminating longitudinal heat transfer in the energy flows.

Этот результат достигается тем, что многоходовой трубчатый теплообменник, содержащий группу сообщающихся между собой и размещенных соосно одна в другой труб, образующих каналы для прохода хладагента и теплоносителя, согласно изобретению снабжен дополнительной группой сообщающихся между собой и размещенных соосно одна внутри другой труб, количество труб основной группы не мене 3, а количество труб дополнительной группы превосходит его на 1, при этом канал для прохода хладагента составляют трубы, начиная с внешней трубы дополнительной группы, последовательно соединенной в шахматном порядке с трубами основной и дополнительной групп, номера которых от центра для каждой последующей уменьшаются на 1, а канал для прохода теплоносителя образуют остальные трубы, начиная с осевой трубы одной из групп, последовательно соединенной в шахматном порядке с трубами основной и дополнительной групп, номера которых от центра для каждой последующей увеличиваются на 1. This result is achieved in that the multi-way tubular heat exchanger containing a group of pipes communicating with each other and placed coaxially in one another, forming channels for the passage of refrigerant and coolant, according to the invention is equipped with an additional group of pipes communicating with each other and coaxially placed inside one another, the number of pipes is main groups of at least 3, and the number of pipes of the additional group exceeds it by 1, and the pipes for the passage of refrigerant are pipes starting from the outer pipe of the additional UPPA, connected in a staggered manner with pipes of the main and additional groups, the numbers of which from the center for each subsequent group are reduced by 1, and the channel for the passage of the coolant forms the remaining pipes, starting from the axial pipe of one of the groups connected in a staggered manner with pipes of the main and additional groups whose numbers from the center for each subsequent increase by 1.

Это позволяет повысить КПД теплообменника за счет исключения продольного теплообмена в потоках энергоносителей. This allows you to increase the efficiency of the heat exchanger due to the exclusion of longitudinal heat transfer in energy flows.

На фиг. 1 и 2 показана схема предлагаемого теплообменника. In FIG. 1 and 2 show a diagram of the proposed heat exchanger.

Многоходовой трубчатый теплообменник содержит две группы 1 и 2 труб, размещенных соосно одна внутри другой и образующих каналы для прохода теплоносителя и хладагента. Количество труб основной группы 1 не меньше 3. Количество труб дополнительной группы 2 на 1 превосходит количество труб основной группы 1. На фиг. 1 число труб основной группы 1 равно 3, на фиг. 2 - 4. Трубы пронумерованы от центра к периферии и имеют номера, первая цифра которых указывает на номер группы, а вторая цифра - на номер трубы в ней. The multi-way tubular heat exchanger contains two groups of 1 and 2 pipes, placed coaxially one inside the other and forming channels for the passage of the coolant and refrigerant. The number of pipes of the main group 1 is not less than 3. The number of pipes of the additional group 2 by 1 exceeds the number of pipes of the main group 1. In FIG. 1 the number of pipes of the main group 1 is 3, in FIG. 2 - 4. Pipes are numbered from the center to the periphery and have numbers, the first digit of which indicates the number of the group, and the second digit - the number of the pipe in it.

В теплообменнике на фиг. 1 канал для прохода хладагента составляют последовательно соединенные трубы 24, 13, 22 и 11, а канал для прохода теплоносителя - трубы 21, 12 и 23. In the heat exchanger of FIG. 1 channel for the passage of the refrigerant is consistently connected pipes 24, 13, 22 and 11, and the channel for the passage of the coolant - pipes 21, 12 and 23.

В теплообменнике на фиг. 2 канал для прохода хладагента составляют последовательно соединенные трубы 25, 14, 23, 12 и 21, а канал для прохода теплоносителя составляют трубы 11, 22, 13 и 24. In the heat exchanger of FIG. The channel 2 for the passage of the refrigerant is consistently connected by pipes 25, 14, 23, 12 and 21, and the channel for the passage of the coolant are pipes 11, 22, 13 and 24.

Данные конструкции теплообменников предназначены для рекуперации тепла в линиях асептического консервирования пищевых продуктов, таких как соки, пюре, напитки и молоко, в которых в качестве хладагента используется нестерильный продукт, поступающий из хранилищ с температурой несколько ниже температуры окружающего воздуха в рабочих помещениях, а в качестве теплоносителя тот же продукт после стерилизации. Основной задачей использования теплообменник является прогрев нестерилизованного продукта до температуры, близкой к температуре стерилизации, и охлаждение стерильного продукта до температуры фасовки, которая близка к температуре воздуха в рабочем помещении, при минимальных потерях тепла в окружающую среду. These designs of heat exchangers are designed for heat recovery in aseptic canning lines of food products, such as juices, mashed potatoes, drinks and milk, in which a non-sterile product is used as a refrigerant, coming from storages with a temperature slightly lower than the ambient temperature in the working rooms, and as coolant the same product after sterilization. The main objective of using a heat exchanger is to warm an unsterilized product to a temperature close to the sterilization temperature, and to cool the sterile product to a packing temperature that is close to the air temperature in the working room, with minimal heat loss to the environment.

При работе теплообменника нестерильный продукт по каналу для хладагента проходит по трубам, начиная с внешних труб каждой трубы 1 и 2, нагреваясь за счет теплообмена с воздухом и стерильным продуктом, одновременно исключая отвод тепла стерильного продукта в окружающую среду. Вывод нестерильного продукта осуществляется из осевой трубы группы труб, противоположной той, в которой осуществляется ввод стерильного продукта. Это обеспечивает достижение нестерильным продуктом температуры, близкой к температуре стерилизации. Одновременно проход стерильного продукта от осевой трубы к периферийным и его вывод из теплообменника рядом с вводом нестерильного продукта обеспечивает достижение им температуры, близкой к температуре окружающей среды, что и требуется для его последующей фасовки. Компоновка теплообменника обеспечивает отсутствие поверхностей, обтекаемых с разных сторон потоками теплоносителя или хладагента. Это исключает продольный теплообмен в потоках и повышает КПД рекуперации тепла. Соотношение количества труб основной 1 и дополнительной 2 групп обеспечивает минимальную разницу между входной температурой стерильного продукта и выходной температурой нестерильного продукта, что минимизирует энергозатраты на последующую стерилизацию подогретого нестерильного продукта. During operation of the heat exchanger, a non-sterile product passes through the refrigerant channel through pipes, starting from the outer pipes of each pipe 1 and 2, being heated by heat exchange with air and a sterile product, while simultaneously eliminating heat from the sterile product to the environment. The withdrawal of a non-sterile product is carried out from the axial pipe of a group of pipes opposite to that in which the sterile product is introduced. This ensures that the non-sterile product reaches a temperature close to the sterilization temperature. At the same time, the passage of the sterile product from the axial tube to the peripheral one and its removal from the heat exchanger next to the inlet of the non-sterile product ensures that it reaches a temperature close to the ambient temperature, which is required for its subsequent packaging. The arrangement of the heat exchanger ensures the absence of surfaces streamlined from different sides by coolant or refrigerant flows. This eliminates longitudinal heat transfer in the streams and increases the efficiency of heat recovery. The ratio of the number of pipes of the main 1 and additional 2 groups provides the minimum difference between the inlet temperature of the sterile product and the outlet temperature of the non-sterile product, which minimizes the energy consumption for subsequent sterilization of the heated non-sterile product.

Таким образом, предлагаемая конструкция теплообменника позволяет повысить КПД рекуперации тепла и минимизировать энергозатраты при стерилизации продуктов в линиях асептического консервирования с использованием данного теплообменника. Thus, the proposed design of the heat exchanger can increase the efficiency of heat recovery and minimize energy consumption during sterilization of products in aseptic canning lines using this heat exchanger.

Claims

A multi-way tubular heat exchanger containing a group of pipes communicating with each other and placed coaxially inside one another, forming channels for the passage of refrigerant and coolant, characterized in that it is equipped with an additional group of pipes communicating with each other and placed coaxially inside one another, the number of pipes of the main group is not less than 3, and the number of pipes of the additional group exceeds it by 1, while the channel for the passage of the refrigerant consists of pipes starting from the outer pipe of the additional group, in series with staggered in a staggered manner with pipes of the main and additional groups, the number of which from the center for each subsequent one decreases by 1, and the channel for the passage of the coolant forms the remaining pipes, starting from the axial pipe of one of the groups connected in series in a chessboard with pipes of the main and additional groups whose number from the center for each subsequent increases by 1.