RU2166716C1 - Shell-and-tube heat exchanger - Google Patents
Shell-and-tube heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2166716C1 RU2166716C1 RU2000119576A RU2000119576A RU2166716C1 RU 2166716 C1 RU2166716 C1 RU 2166716C1 RU 2000119576 A RU2000119576 A RU 2000119576A RU 2000119576 A RU2000119576 A RU 2000119576A RU 2166716 C1 RU2166716 C1 RU 2166716C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- transfer medium
- heat exchanger
- inlet
- tube
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике, конкретно к теплообменникам для нагрева текучих сред энергией пара. The invention relates to heat engineering, specifically to heat exchangers for heating fluids with steam energy.
Известен кожухотрубчатый теплообменник, содержащий коллекторы входа-выхода среды трубного пространства, коллекторы вход-выхода среды межтрубного пространства, теплообменный пучок в виде трубок Фильда и установленную в зазоре тонкостенную обечайку (см. а.с. СССР N 885784, кл. F 28 D 7/17, публ. 1981 г.). A shell-and-tube heat exchanger is known that contains headers of the inlet-outlet of the tube medium, headers of the inlet-outlet of the annulus, a heat exchange bundle in the form of Field tubes and a thin-walled shell installed in the gap (see A.S. USSR N 885784, class F 28 D 7 / 17, publ. 1981).
Недостатком теплообменников данного типа является их сравнительно низкий КПД. The disadvantage of this type of heat exchangers is their relatively low efficiency.
Известен также теплообменный элемент, содержащий две соосно установленные трубы, наружная из которых заглушена с торца, а внутренняя выполнена проницаемой для теплоносителя по всей длине (см. а.с. СССР N 1657922, кл. F 28 D 7/12, публ. 1991 г.). Элементы данной конструкции неприменимы в теплообменниках, где недопустим прямой контакт между паром и нагреваемой водой. A heat exchange element is also known, containing two coaxially mounted pipes, the outer of which is plugged from the end, and the inside is permeable to the coolant along the entire length (see A.S. USSR N 1657922, class F 28 D 7/12, publ. 1991 g.). Elements of this design are not applicable in heat exchangers where direct contact between steam and heated water is unacceptable.
Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является кожухотрубный теплообменник по а. с. СССР N 1538006, кл. F 28 D 7/16, 1990 - прототип. Closest in design to the proposed device is a shell-and-tube heat exchanger in a. from. USSR N 1538006, class F 28 D 7/16, 1990 - prototype.
Указанный теплообменник содержит кожух со штуцерами для впуска-выпуска первой теплообменной среды. The specified heat exchanger contains a casing with fittings for the inlet-outlet of the first heat transfer medium.
Внутри кожуха размещен пучок труб, закрепленный в трубных досках, имеющих сообщение с коллекторами для впуска-выпуска другой теплообменной среды. Inside the casing there is a bundle of pipes fixed in pipe boards in communication with the manifolds for the inlet-outlet of another heat transfer medium.
К недостаткам прототипа следует отнести сравнительно невысокую эффективность теплообменника данной конструкции. Проблема в том, что при использовании кожухотрубного теплообменника указанной конструкции в теплоэнергетике, когда первой средой является пар, значительное количество пролетного пара покидает кожух, не успев сконденсироваться на трубах с другой теплообменной средой. The disadvantages of the prototype include the relatively low efficiency of the heat exchanger of this design. The problem is that when using a shell-and-tube heat exchanger of the indicated design in the power system, when steam is the first medium, a significant amount of passing steam leaves the casing, having not had time to condense on pipes with another heat-transfer medium.
Исследования показывают, что теплообмен затрудняет пленка конденсата, которая образуется на поверхности труб. Эта пленка играет роль теплоизолирующего слоя и снижает интенсивность теплообмена между первой теплообменной средой и металлом труб с другой теплообменной средой. Studies show that heat transfer is hindered by a film of condensate that forms on the surface of pipes. This film plays the role of a heat insulating layer and reduces the intensity of heat transfer between the first heat transfer medium and the pipe metal with another heat transfer medium.
Техническая задача состоит в повышении эффективности кожухотрубного теплообменника. The technical problem is to increase the efficiency of the shell-and-tube heat exchanger.
Технический результат достигается тем, что в кожухотрубном теплообменнике, содержащем кожух, патрубок для впуска первой теплообменной среды, патрубок для выпуска отработанной первой теплообменной среды, пучок труб, закрепленный в трубных досках, имеющих сообщение с коллекторами для впуска-выпуска другой теплообменной среды, причем согласно изобретению первая теплообменная среда является преимущественно паром, а другая теплообменная среда является, преимущественно, жидкостью. Кроме того теплообменник содержит патрубок для впуск первой теплообменной среды, установленный соосно внутри патрубка для выпуска отработанной теплообменной среды, который размещен в нижней части кожуха и соединен с конденсатным баком. The technical result is achieved by the fact that in a shell-and-tube heat exchanger containing a casing, a pipe for inlet of the first heat-transfer medium, a pipe for exhaust of the spent first heat-transfer medium, a tube bundle fixed in pipe boards in communication with the collectors for the inlet-outlet of another heat-transfer medium, and according to According to the invention, the first heat transfer medium is predominantly steam, and the other heat transfer medium is predominantly liquid. In addition, the heat exchanger includes a pipe for the inlet of the first heat transfer medium, mounted coaxially inside the pipe for exhausting the spent heat transfer medium, which is located in the lower part of the casing and connected to the condensate tank.
Теплообменник отличается также тем, что при вертикальном расположении пучка труб патрубок для впуска первой теплообменной среды снабжен коническим наконечником, который размещен в межтрубном пространстве кожуха. Теплообменник отличается также тем, что на патрубке для впуска первой теплообменной среды установлен струйный насос с сепаратором пара. The heat exchanger is also characterized in that in a vertical arrangement of the tube bundle, the pipe for inlet of the first heat transfer medium is equipped with a conical tip, which is located in the annular space of the casing. The heat exchanger is also characterized in that a jet pump with a steam separator is installed on the nozzle for the inlet of the first heat transfer medium.
Теплообменник отличается также тем, что при горизонтальном расположении пучка труб кожух разделен внутренними перегородками на секции, каждая секция оборудована патрубком для впуска первой теплообменной среды, который установлен соосно внутри патрубка для выпуска отработанной теплообменной среды. The heat exchanger also differs in that in the horizontal arrangement of the tube bundle, the casing is divided into sections by internal partitions, each section is equipped with a pipe for inlet of the first heat transfer medium, which is installed coaxially inside the pipe for exhausting the spent heat transfer medium.
Технический результат состоит в том, что поток пара, вводимый через патрубок, установленный по оси кожуха, разбивается на множество турбулентных вихрей, которые обдувают трубы с ДТС, не позволяя каплям конденсата слиться в пленку. При этом свежий пар сам конденсируется на сухих трубах, превращаясь в капли, которые в свою очередь сбиваются новой порцией пара и т.д. При этом значительно повышается интенсивность теплообмена и уменьшается доля пролетного пара. The technical result consists in the fact that the steam flow introduced through the nozzle mounted along the axis of the casing is divided into many turbulent vortices that blow the pipes with TPA, not allowing drops of condensate to merge into the film. In this case, fresh steam condenses itself on dry pipes, turning into drops, which in turn are churned by a new portion of steam, etc. At the same time, the heat exchange intensity increases significantly and the fraction of passing steam decreases.
Изобретение поясняется чертежами, на которых показаны 3 варианта конкретного исполнения для различных условий эксплуатации. На фиг. 1 показан базовый вариант вертикального теплообменника, фиг.2 - вертикальный вариант со струйным насосом и сепаратором пара, фиг.3 - горизонтальный вариант длинномерного теплообменника. The invention is illustrated by drawings, which show 3 options for specific performance for various operating conditions. In FIG. 1 shows the basic version of a vertical heat exchanger, figure 2 is a vertical version with a jet pump and a steam separator, figure 3 is a horizontal version of a long heat exchanger.
Базовый вариант теплообменника содержит кожух 1, внутри которого размещены трубы 2, закрепленные в трубных досках 3,4. Доска 3 сообщена с коллектором 5, имеющим патрубок 6 для ввода холодной воды, и с коллектором 7, имеющим патрубок 8 для вывода нагретой воды. Между коллекторами 5,7 установлена водонепроницаемая перегородка 9. The basic version of the heat exchanger contains a casing 1, inside of which pipes 2 are placed, fixed in pipe boards 3.4. Board 3 is in communication with a collector 5 having a pipe 6 for introducing cold water, and with a collector 7 having a pipe 8 for outputting heated water. Between collectors 5.7 installed waterproof partition 9.
Доска 4 сообщена с переходной камерой 10. На доске 4 закреплен патрубок 11 со штуцером 12 для вывода отработанной теплообменной среды, конкретно - конденсата. Внутри патрубка 11 соосно закреплен патрубок 13 для ввода пара в кожух. Патрубок 13 имеет конусный наконечник 13a, который расположен в межтрубном пространстве кожуха. Board 4 is in communication with the transition chamber 10. On the board 4, a
Во втором варианте теплообменника (см.фиг. 2) на конусном наконечнике 13a закреплен струйный насос 14 с сепаратором пара 15, который установлен на всасывающей части воронки. In the second embodiment of the heat exchanger (see FIG. 2), a
В горизонтальном варианте (см. фиг. 3) теплообменник содержит длинномерный кожух 16 с пучком труб 17, закрепленным в передней 18 и задней 19 трубных досках. Доска 18 сообщена с коллектором 20 для ввода холодной воды и коллектором 21 для вывода горячей воды. Между коллекторами установлена водонепроницаемая перегородка 22. Трубная доска 19 сообщена с переходной камерой 23. Внутри кожуха 16 установлены перегородки 24 (условно показана одна перегородка), разбивающие его объем на секции. В каждой секции внизу приварен патрубок 25 для вывода конденсата из секции. Патрубки 25 присоединены к сливной магистрали 26, сообщенной с конденсатным баком (условно не показан). Внутри патрубков 25 соосно проходят патрубки 27 для ввода пара в секцию кожуха. Патрубки 27 соединены с источником пара при помощи паровой магистрали 28. In the horizontal version (see Fig. 3), the heat exchanger comprises a
Теплообменник, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом. The heat exchanger shown in FIG. 1, works as follows.
Предназначенная для нагрева холодная вода под давлением поступает через патрубок 6 в коллектор 5, проходит по трубам 2 вниз в переходную камеру 10, откуда вытесняется в правую ветвь пучка труб 2. Здесь вода поднимается и через коллектор 7 и патрубок 8 поступает в распределительную магистраль потребителя. The cold water intended for heating under pressure enters through the pipe 6 to the collector 5, passes through the pipes 2 down to the transition chamber 10, from where it is forced out into the right branch of the pipe bundle 2. Here, the water rises and through the collector 7 and the pipe 8 enters the consumer distribution line.
Пар под давлением подают через патрубок 13 в межтрубное пространство кожуха 1. Поток пара, вылетающий из конусного наконечника 13a, достигает трубной доски 3 и, сделав поворот на 180o, начинает двигаться в сторону входа. Встречные потоки пара разбиваются на турбулентные вихри, обозначенные на фиг. 1, 2 стрелками. Эти паровые вихри конденсируются на трубах 2, передавая им скрытую теплоту парообразования. При этом вихри разгоняют капли конденсата, успевшие образоваться на трубах, не позволяя им слиться в сплошную пленку. Капли стекают по трубам вниз на трубную доску 4 и через патрубок 11 и штуцер 12 сливаются в конденсатный бак.Steam under pressure is fed through the
Какая-то часть нисходящего потока пара может при определенных условиях попасть в виде пролетного пара в патрубок 11. Здесь пролетный пар в виде пароконденсатной смеси окончательно конденсируется, отдавая скрытую теплоту парообразования патрубку для вывода ОТС, что снижает эффективность теплообменника. С целью возврата доли пролетного пара в межтрубное пространство можно использовать насадку в виде струйного насоса 14 с сепаратором пара 15, которая закрепляется непосредственно на наконечнике 13a (см. фиг. 2). Some part of the downward flow of steam can, under certain conditions, enter the
Струйный насос 14 работает таким образом. The
Пароконденсатная смесь всасывается в струйный насос и попадает в сепаратор пара 15, который пропускает сухой пар, но задерживает капли конденсата, которые постепенно стекают в патрубок 11. Сухой пар инжектируется в межтрубное пространство с целью конденсации на трубах с другой теплообменной средой. The vapor-condensate mixture is sucked into the jet pump and enters the
Для более мощного теплообмена применяют длинномерные теплообменники с пучком длинных труб, которые целесообразно устанавливать горизонтально (см. фиг. 3). В горизонтальном варианте циклическое перемещение паровых вихрей, поступающих из патрубков 27 в секции кожуха 16, создается за счет перегородок 24 и цилиндрических стенок кожуха. При необходимости возможно использование струйных насосов 14 аналогично варианту 2. Конденсат, образовавшийся в каждой секции, стекает в патрубки 25 и сливается через магистраль 26 в конденсатный бак. For more powerful heat transfer, long heat exchangers with a bundle of long pipes are used, which are advisable to install horizontally (see Fig. 3). In the horizontal version, the cyclic movement of the steam vortices coming from the
Согласно описанной выше схеме на предприятии ООО "Велон" (г. Екатеринбург) изготовлен базовый вариант теплообменника и проведены его испытания, которые показали хорошие результаты. В ходе многочасовой работы теплообменника горячая вода на выходе имела установленную температуру. При этом в сливной патрубок поступал только чистый конденсат без пролетного пара. According to the scheme described above, the company Velon LLC (Yekaterinburg) manufactured the basic version of the heat exchanger and tested it, which showed good results. During the many hours of operation of the heat exchanger, the hot water at the outlet had a set temperature. At the same time, only pure condensate without span steam entered the drain pipe.
В настоящее время на предприятии проектируется горизонтальный теплообменник большой производительности. Currently, the company is designing a horizontal heat exchanger of high capacity.
Учитывая изложенное выше, можно сделать вывод, что данное устройство, представленное в трех вариантах, которые реализуют единый изобретательский замысел, отвечает критериям новизны, неочевидности и промышленной применимости, в связи с чем предлагается к правовой защите патентом на изобретение. Considering the above, it can be concluded that this device, presented in three versions that implement a single inventive concept, meets the criteria of novelty, non-obviousness and industrial applicability, in connection with which it is proposed to legal protection a patent for an invention.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000119576A RU2166716C1 (en) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Shell-and-tube heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000119576A RU2166716C1 (en) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Shell-and-tube heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2166716C1 true RU2166716C1 (en) | 2001-05-10 |
Family
ID=20238214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000119576A RU2166716C1 (en) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Shell-and-tube heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2166716C1 (en) |
-
2000
- 2000-07-24 RU RU2000119576A patent/RU2166716C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO1984002387A1 (en) | Combustion product condensing water heater | |
CN104034178B (en) | A kind of plate evaporation air cooling tubes condenser | |
RU2166716C1 (en) | Shell-and-tube heat exchanger | |
RU2305227C1 (en) | Steam-water heat exchanger | |
CN216844742U (en) | Flue gas refrigerant heat exchanger | |
RU2140608C1 (en) | Once-through vertical steam generator | |
SE514866C2 (en) | Device for cooling gases | |
RU2176766C2 (en) | Hot-water boiler | |
RU2294502C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2378582C1 (en) | Boiler | |
RU2371632C1 (en) | Vertical heater | |
CN100504272C (en) | Water heat exchange system and method applying alternately solar, fuel oil and gas thermal power | |
CN218349278U (en) | Inner-cylinder type heat exchanger and solar water heater module and array comprising same | |
CN215832173U (en) | Pre-heater structure of purifying air conditioning unit | |
CN210495257U (en) | Horizontal tube falling film evaporator with compact structure | |
RU2173668C2 (en) | Deaeration-distillation heat-exchanger | |
RU2674816C1 (en) | Horizontal vapour-liquid heat exchanger | |
SU1714292A1 (en) | Heat exchange apparatus | |
RU2006129412A (en) | METHOD FOR LEACHING A BOSKITE PULP, INSTALLATION AND HEAT EXCHANGER FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU178401U1 (en) | Heat and mass transfer device | |
RU2278322C1 (en) | Surface heat exchanger | |
CN2867255Y (en) | Multistage-separation type heat pipe residual-heat recovery package | |
RU2124677C1 (en) | Steam heat supply system | |
RU37182U1 (en) | STEAM-WATER HEAT EXCHANGER | |
SU1580133A1 (en) | Heat exchanger |