RU2115875C1

RU2115875C1 - Shell-and-tube heat exchanger

Info

Publication number: RU2115875C1
Application number: RU96120306/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иосифович Евенко
Original assignee: Владимир Иосифович Евенко
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1998-07-20

Abstract

FIELD: apparatuses for parallel-flow coolants. SUBSTANCE: heat exchanger has heat- transfer member with parallel flow of coolants and shell with tubes and covers. Tubes 2 of heat-transfer member have longitudinal fins 3 and are arranged in square manner so that fins 3 of any tube 2 partially enter fin-to-fin space of each adjacent tube 2. EFFECT: provision for dispensing with large- diameter tubes and for reducing tube pitch in tube plates. 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в теплообменных аппаратах с параллельным течением теплоносителей. The invention relates to heat transfer technology and can be used in heat exchangers with a parallel flow of coolants.

Известен теплообменник с параллельным течением теплоносителей типа "труба в трубе" [1,с.55, рис.1.15 б; 2, с. 18-19, рис.1]. Known heat exchanger with a parallel flow of coolants of the type "pipe in pipe" [1, p. 55, Fig. 1.15 b; 2, p. 18-19, Fig. 1].

Недостатками этого теплообменника являются большие металлоемкость и объем, приходящийся на единицу площади поверхности теплообмена. The disadvantages of this heat exchanger are the large metal consumption and volume per unit area of the heat transfer surface.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является кожухотрубный теплообменник с параллельным течением теплоносителей [1, с. 46-47, рис. 1.10], содержащий теплообменный элемент, выполненный из трубок с продольными ребрами, размещенных в наружных трубках большего диаметра с образованием продольных каналов, и трубные решетки для оребренных трубок и наружных трубок большего диаметра, и кожух с патрубками и крышками. The closest technical solution, selected as a prototype, is a shell-and-tube heat exchanger with a parallel flow of coolants [1, p. 46-47, fig. 1.10], comprising a heat exchange element made of tubes with longitudinal ribs placed in the outer tubes of larger diameter to form longitudinal channels, and tube grids for finned tubes and outer tubes of larger diameter, and a casing with nozzles and caps.

Недостатками известного кожухотрубного теплообменника с параллельным течением теплоносителей являются большие металлоемкость и объем, приходящийся на единицу площади поверхности теплообмена. The disadvantages of the known shell-and-tube heat exchanger with a parallel flow of coolants are large metal consumption and volume per unit surface area of heat transfer.

Задачей изобретения является снижение металлоемкости и уменьшение объема теплообменника. The objective of the invention is to reduce the intensity and volume of the heat exchanger.

Указанная задача решается в кожухотрубном теплообменнике с параллельным течением теплоносителей, содержащем теплообменный элемент, выполненный из трубок с продольными ребрами, перегородок и трубных решеток и кожух с патрубками и крышками. This problem is solved in a shell-and-tube heat exchanger with a parallel flow of coolants containing a heat-exchange element made of tubes with longitudinal ribs, partitions and tube sheets and a casing with nozzles and covers.

Согласно изобретению трубки теплообменного элемента установлены в трубных решетках по квадратной разбивке с шагом, равным сумме наружного диаметра трубки, высоты ребра и величины зазора между вершиной ребра и поверхностью близлежащей трубки, при этом ребра любой трубки частично входят в межреберное пространство каждой соседней трубки. According to the invention, the tubes of the heat exchanger element are installed in the tube sheets in a square breakdown with a step equal to the sum of the outer diameter of the tube, the height of the rib and the gap between the top of the rib and the surface of the adjacent tube, while the ribs of any tube partially enter the intercostal space of each adjacent tube.

При осуществлении изобретения могут быть получены следующие технические результаты. In carrying out the invention, the following technical results can be obtained.

1. Устранение наружных трубок для размещения оребренных трубок и трубных решеток для установки наружных трубок, что снижает металлоемкость теплообменника. 1. The elimination of the outer tubes to accommodate the finned tubes and tube sheets for installing the outer tubes, which reduces the heat intensity of the heat exchanger.

2. Уменьшение шага разбивки трубок в трубных решетках, обусловленное тем, что ребра любой трубки частично входят в межреберное пространство каждой соседней трубки. Следствием этого является уменьшение объема и массы теплообменника. 2. The decrease in the step of breaking the tubes in the tube sheets, due to the fact that the edges of any tube partially enter the intercostal space of each adjacent tube. The consequence of this is a decrease in the volume and mass of the heat exchanger.

3. Возможность применения в теплообменнике трубок малого диаметра, так как минимум отношения объема теплообменника к площади поверхности теплообмена в предлагаемом техническом решении имеет место при значительно меньшем диаметре трубок, чем в прототипе. 3. The possibility of using tubes of small diameter in the heat exchanger, since the minimum ratio of the volume of the heat exchanger to the heat exchange surface area in the proposed technical solution takes place with a much smaller tube diameter than in the prototype.

На фиг. 1 изображен кожухотрубный теплообменник, продольный разрез;
на фиг. 2 - установка трубок в теплообменном элементе, сечение А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a shell-and-tube heat exchanger, a longitudinal section;
in FIG. 2 - installation of tubes in a heat exchange element, section AA in FIG. 1.

Кожухотрубный теплообменник содержит теплообменный элемент 1, выполненный из трубок 2 с продольными ребрами 3, соединенных с трубными решетками 4 и 5, и перегородок 6. Торцы 7 и 8 ребер 3 расположены на некотором расстоянии от трубных решеток 4 и 5. В трубных решетках 4 и 5 отверстия для установки трубок 2 выполнены по квадратной разбивке с шагом S, равным S = d+h+δ, , где d - наружный диаметр трубки 2; h - высота ребра 3; δ - минимально допустимый зазор между вершиной ребра 3 и поверхностью близлежащей трубки 2 (фиг. 2). The shell-and-tube heat exchanger comprises a heat-exchange element 1 made of tubes 2 with longitudinal ribs 3 connected to the tube sheets 4 and 5 and partitions 6. The ends 7 and 8 of the ribs 3 are located at some distance from the tube sheets 4 and 5. In the tube sheets 4 and 5 holes for installing the tubes 2 are made in a square breakdown with a step S equal to S = d + h + δ, where d is the outer diameter of the tube 2; h is the height of the ribs 3; δ is the minimum allowable gap between the top of the rib 3 and the surface of the adjacent tube 2 (Fig. 2).

Теплообменный элемент 1 установлен в кожухе 9, снабженном патрубками 10 подвода и 11 отвода одного из теплоносителей и крышками 12 и 13 с перегородками 14 и патрубками 15 подвода и 16 отвода другого теплоносителя. The heat exchange element 1 is installed in the casing 9, equipped with nozzles 10 for supplying and 11 for removing one of the coolants and covers 12 and 13 with partitions 14 and nozzles 15 for supplying and 16 for removing the other coolant.

Расстояние между торцами 7 и 8 ребер 3 и трубными решетками 4 и 5 обеспечивает поступление теплоносителя из патрубка 10 в продольные каналы, образованные ребрами 3, и выход теплоносителя из этих каналов в патрубок 11. The distance between the ends 7 and 8 of the ribs 3 and the tube sheets 4 and 5 ensures that the coolant enters from the pipe 10 into the longitudinal channels formed by the ribs 3, and the coolant exits from these channels into the pipe 11.

Кожухотрубный теплообменник с параллельным течением теплоносителей работает следующим образом. Shell-and-tube heat exchanger with a parallel flow of coolants works as follows.

Горячий теплоноситель, поступающий через патрубок 10, проходит по продольным каналам, образованным ребрами 3 трубок 2, и отводится через патрубок 11. Необходимое число ходов горячего теплоносителя в теплообменнике обеспечивается соответствующим количеством перегородок 6 в теплообменном элементе 1. The hot heat carrier entering through the pipe 10 passes through the longitudinal channels formed by the ribs 3 of the tubes 2 and is discharged through the pipe 11. The required number of strokes of the hot heat carrier in the heat exchanger is provided by the corresponding number of partitions 6 in the heat exchange element 1.

Холодный теплоноситель, поступающий через патрубок 15, проходит по трубкам 2 и отводится через патрубок 16. Необходимое число ходов холодного теплоносителя обеспечивается соответствующим количеством перегородок 14 в крышках 12 и 13. Cold coolant entering through the pipe 15 passes through the tubes 2 and is discharged through the pipe 16. The required number of strokes of the coolant is provided by the corresponding number of partitions 14 in the covers 12 and 13.

Теплота от горячего теплоносителя через стенки трубок 2, снабженных продольными ребрами 3, передается холодному теплоносителю, протекающему по трубкам 2. The heat from the hot coolant through the walls of the tubes 2 provided with longitudinal ribs 3 is transferred to the coolant flowing through the tubes 2.

Claims

A shell-and-tube heat exchanger with a parallel flow of heat carriers, comprising a heat-exchange element made of tubes with longitudinal ribs, tube sheets and partitions, and a casing with nozzles and covers, characterized in that the tubes of the heat-exchange element are installed in the tube sheets in a square breakdown with a step equal to the sum of the outer the diameter of the tube, the height of the ribs and the gap between the top of the ribs and the surface of the adjacent tube, while the ribs of any tube partially enter the intercostal space of each neighbor her handset.