RU2272232C1 - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2272232C1
RU2272232C1 RU2004120237/06A RU2004120237A RU2272232C1 RU 2272232 C1 RU2272232 C1 RU 2272232C1 RU 2004120237/06 A RU2004120237/06 A RU 2004120237/06A RU 2004120237 A RU2004120237 A RU 2004120237A RU 2272232 C1 RU2272232 C1 RU 2272232C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipes
pipe
heat exchanger
section
ellipse
Prior art date
Application number
RU2004120237/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004120237A (en
Inventor
Хавас Нуртдинович Низамов (RU)
Хавас Нуртдинович Низамов
Ибрагим Габдулхакович Хисамеев (RU)
Ибрагим Габдулхакович Хисамеев
Нух Махмудович Якупов (RU)
Нух Махмудович Якупов
Валерий Архипович Максимов (RU)
Валерий Архипович Максимов
Ринат Галеевич Нуруллин (RU)
Ринат Галеевич Нуруллин
Владимир Николаевич Применко (RU)
Владимир Николаевич Применко
Гуз ль Хавасовна Низамова (RU)
Гузяль Хавасовна Низамова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН)
Priority to RU2004120237/06A priority Critical patent/RU2272232C1/en
Publication of RU2004120237A publication Critical patent/RU2004120237A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2272232C1 publication Critical patent/RU2272232C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat exchange apparatus.
SUBSTANCE: heat exchanger comprises bank of pipes of the oval cross-section which are secured in the pipe desks and mounted inside the casing. The greater axis of the oval is mounted at an angle 3-5 degrees to the direction of the flow in the interpipe space. The pipes are inclined to the direction of the flow at the same angle or at the alternating angles. The oval cross-section of the pipe is shaped without acute corners and can be made in particular of an ellipse. The thickness of the pipes is constant or variable. For the pipe of elliptic cross-section, the thickness of the pipe wall has a minium along the small axis of the ellipse and has a maximum along the large axis of the ellipse.
EFFECT: enhanced efficiency.
7 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменным аппаратам, работающим преимущественно на накипеобразующих и других инкрустирующих средах.The invention relates to the field of heat engineering, namely to heat exchangers operating primarily on scale-forming and other inlaid media.

Известны теплообменные аппараты из полимерных материалов с трубами, подключенными к коллекторам подвода и отвода теплообменивающихся сред, причем каждая труба выполнена за одно целое с размещенными в ней пересекающимися продольными перегородками, образующими отсеки, заглушенные через один из торцов. Заглушенные отсеки имеют на боковой поверхности отверстия для подсоединения к кольцевым коллекторам подвода и отвода одной из теплообменивающихся сред. Перегородки выполнены оребренными или гофрированными, а в отсеках расположены рифленые вставки (1).Known heat exchangers made of polymer materials with pipes connected to the manifolds of the inlet and outlet of heat-exchanging media, each pipe is made in one piece with the intersecting longitudinal partitions located in it, forming compartments, muffled through one of the ends. The damped compartments have openings on the lateral surface for connection to the annular manifolds for supplying and discharging one of the heat-exchanging media. The partitions are made ribbed or corrugated, and grooved inserts (1) are located in the compartments.

Однако указанные теплообменные аппараты не могут эффективно работать на средах, содержащих различные примеси, поскольку наличие оребренных или гофрированных элементов конструкции и рифленых вставок способствует осаждению на них отложений, забивающих отсеки и другие полости теплообменника.However, these heat exchangers cannot work effectively on media containing various impurities, since the presence of finned or corrugated structural elements and corrugated inserts contributes to the deposition of deposits on them, clogging compartments and other cavities of the heat exchanger.

Известны также теплообменные аппараты для содержащих накипеобразующие примеси рабочих сред, включающие корпус, в котором размещены теплопередающие элементы, выполненные из термочувствительного материала с обратимым мартенситным превращением, имеющего две предельные формы, причем кривизна поверхности элемента в одной предельной форме отличается от кривизны поверхности этого элемента в другой предельной форме (2).Heat exchangers are also known for working media containing scale-forming impurities, including a housing in which heat transfer elements are made of a heat-sensitive material with a reversible martensitic transformation having two extreme shapes, and the surface curvature of the element in one extreme form differs from the curvature of the surface of this element in another limit form (2).

Однако работоспособность таких теплообменных аппаратов по разрушению слоя накипи зависит от наличия перепада температур. Требуется дорогостоящий материал, обладающий эффектом "памяти", причем этот материал реагирует только на изменения температуры и не чувствителен к изменениям других параметров рабочей среды, например к перепадам давления.However, the operability of such heat exchangers for the destruction of the scale layer depends on the presence of a temperature difference. Requires expensive material with the effect of "memory", and this material only responds to temperature changes and is not sensitive to changes in other parameters of the working environment, such as pressure drops.

Наиболее близким техническим решением является теплообменник, содержащий размещенный в кожухе пучок труб, закрепленных в трубных досках, и поперечные перегородки с радиальными разрезами и отогнутыми в противоположные стороны от линии разреза смежными участками поверхностей, при этом разрезы на перегородках выполнены разной длины, причем перегородки с разрезами большей длины установлены первой и последней по длине пучка и между перегородками с разрезами меньшей длины (3).The closest technical solution is a heat exchanger containing a bundle of pipes located in the casing, fixed in tube plates, and transverse partitions with radial cuts and adjacent sections of surfaces bent to the opposite sides of the cut line, while the cuts on the partitions are made of different lengths, and the partitions with cuts of greater length are installed first and last along the length of the beam and between partitions with cuts of shorter length (3).

Однако известный теплообменник имеет следующие недостатки:However, the known heat exchanger has the following disadvantages:

- не производится самоочистка труб и внутренней поверхности теплообменника;- no self-cleaning of pipes and the inner surface of the heat exchanger;

- в результате отложения накипи в полости теплообменника снижается его производительность;- as a result of scale deposits in the cavity of the heat exchanger, its performance decreases;

- необходимо периодически отключать теплообменник для проведения его очистки;- it is necessary to periodically turn off the heat exchanger to conduct cleaning;

- не обеспечивается эффективный теплообмен не только из-за образования накипи, но и из-за исключения существенных колебаний труб в силу особенностей их выполнения и крепления.- effective heat exchange is not ensured not only because of the formation of scale, but also because of the exclusion of significant fluctuations in the pipes due to the peculiarities of their execution and fastening.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности самоочистки и интенсификация теплообмена.The objective of the present invention is to increase the efficiency of self-cleaning and the intensification of heat transfer.

Сущность изобретения заключается в том, что в теплообменнике, содержащем размещенный в кожухе пучок труб овального поперечного сечения, закрепленных в трубных досках, и при необходимости поперечные перегородки, трубы установлены с расположением большой оси овала поперечного сечения под углом к направлению потока межтрубной среды, в частности, 3-5°. Овальное сечение трубы может быть исполнено в виде эллипса. Поперечным сечением трубы могут быть также другие геометрические фигуры, например любые профили без острых углов. При этом толщина труб может быть как постоянной, так и переменной. При исполнении сечения в виде эллипса толщина стенки может быть минимальной по малой оси эллипса и максимальной по большой оси эллипса. Трубы по отношению к направлению потока могут быть расположены единообразно (под одним и тем же углом атаки α) или елочкой (с чередованием углов атаки потока "+α" и "-α").The essence of the invention lies in the fact that in a heat exchanger containing a bundle of pipes of oval cross-section located in the casing, fixed in pipe boards, and, if necessary, transverse partitions, pipes are installed with the location of the major axis of the oval of the cross section at an angle to the flow direction of the annular medium, in particular 3-5 °. The oval section of the pipe can be made in the form of an ellipse. The cross section of the pipe can also be other geometric shapes, for example any profiles without sharp corners. In this case, the thickness of the pipes can be either constant or variable. When executing a section in the form of an ellipse, the wall thickness can be minimal along the small axis of the ellipse and maximum along the major axis of the ellipse. Pipes with respect to the direction of flow can be arranged uniformly (at the same angle of attack α) or herringbone (with alternating angles of attack of the stream "+ α" and "-α").

На фиг.1 представлен общий вид теплообменника; на фиг.2 - сечение теплообменника по фиг.1; на фиг.3 изображено характерное расположение поперечного сечения трубы по отношению к направлению потока межтрубной среды; на фиг.4, 5 показаны варианты расположения труб по отношению к потоку.Figure 1 presents a General view of the heat exchanger; figure 2 - cross section of the heat exchanger of figure 1; figure 3 shows a typical arrangement of the cross section of the pipe relative to the flow direction of the annular medium; figure 4, 5 shows the options for the location of the pipes in relation to the flow.

Теплообменник содержит кожух 1 с патрубками ввода 2 и вывода 3 межтрубной среды. Кожух 1 закрыт крышкой 4 с патрубком 5 ввода трубной среды и крышкой 6 с патрубком 7 вывода трубной среды. Внутри кожуха 1 на входе трубной среды закреплена трубная доска 8, а на выходе трубной среды закреплена трубная доска 9. На трубных досках 8 и 9 размещен пучок труб 10, которые своими концами закреплены в трубных доска 8 и 9. Трубы 10 выполнены с овальным поперечным сечением. Трубы 10 установлены с расположением большой оси овала сечения под углом α (угол атаки) к направлению потока межтрубной среды. Более конкретно, величина угла α составляет 3-5°. В частности, овальное сечение трубы может быть исполнено в виде эллипса (эллиптического сечения), хотя поперечным сечением трубы могут быть другие геометрические фигуры, например любые профили без острых углов. При этом толщина труб может быть как постоянной, так и переменной. Например, при исполнении сечения в виде эллипса толщина стенки может быть минимальной по оси эллипса и максимальной по большой оси эллипса.The heat exchanger contains a casing 1 with nozzles of the input 2 and output 3 of the annular medium. The casing 1 is closed by a cover 4 with a pipe 5 pipe inlet medium and a cover 6 with a pipe 7 pipe outlet medium. Inside the casing 1, a pipe board 8 is fixed at the inlet of the pipe medium, and a pipe board 9 is fixed at the output of the pipe medium. A tube bundle 10 is placed on the pipe boards 8 and 9, which are fixed at their ends in the pipe board 8 and 9. The pipes 10 are made with an oval transverse section. The pipes 10 are installed with the location of the major axis of the oval section at an angle α (angle of attack) to the flow direction of the annular medium. More specifically, the angle α is 3-5 °. In particular, the oval section of the pipe can be made in the form of an ellipse (elliptical section), although the cross section of the pipe can be other geometric shapes, for example, any profiles without sharp angles. In this case, the thickness of the pipes can be either constant or variable. For example, when executing a section in the form of an ellipse, the wall thickness can be minimal along the axis of the ellipse and maximum along the major axis of the ellipse.

Трубы по отношению к направлению потока могут быть расположены единообразно (под одним и тем же углом атаки α) или елочкой (с чередованием углов атаки потока "+α" и "-α").Pipes with respect to the direction of flow can be arranged uniformly (at the same angle of attack α) or herringbone (with alternating angles of attack of the stream "+ α" and "-α").

При необходимости, дополнительно в теплообменнике могут быть установлены поперечные перегородки 11.If necessary, in addition to the heat exchanger can be installed transverse partitions 11.

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

Трубная среда поступает через патрубок ввода 5 и попадает в пространство между крышкой 4 и трубной доской 8. Далее трубная среда проходит через пучок труб 10, попадает в пространство между трубной доской 9 и крышкой 6 и выводится через патрубок 7.The pipe medium enters through the input pipe 5 and enters the space between the cover 4 and the tube plate 8. Next, the pipe medium passes through the tube bundle 10, enters the space between the tube plate 9 and the cover 6 and is discharged through the pipe 7.

Межтрубная среда входит через патрубок ввода 2 в полость кожуха 1, омывает пучок труб 10 и выходит через патрубок вывода 3. При этом осуществляется теплообмен между трубной средой и межтрубной средой. Поперечные перегородки 11 могут изменять направления потока межтрубной среды.The annular medium enters through the inlet pipe 2 into the cavity of the casing 1, washes the tube bundle 10 and exits through the outlet pipe 3. In this case, heat exchange between the tube medium and the annular medium is carried out. The transverse partitions 11 can change the flow direction of the annular medium.

Поскольку трубы 10 выполнены с овальным сечением с ориентацией большой оси овала сечения под углом 3-5° к направлению потока межтрубной среды, то возникают автоколебания трубы. Возникновение автоколебаний труб приводит к предотвращению образования накипи и отслоению отложений, образовавшихся ранее, за счет деформирования продольной оси каждой трубы, изменения при этом конфигурации поперечного сечения трубы и изгибно-крутильных колебаний в плоскости сечения трубы. К отслоению отложений и накипи приводит также изменение сечения труб 10 от исходного овального поперечного сечения к деформированному поперечному сечению и обратно при появлении перепадов и пульсации давления трубной среды. Кроме того, происходит интенсификация теплообмена за счет движения поверхности труб в межтрубной среде.Since the pipes 10 are made with an oval section with the orientation of the major axis of the oval section at an angle of 3-5 ° to the flow direction of the annular medium, self-oscillations of the pipe occur. The occurrence of self-oscillations of pipes leads to the prevention of scale formation and detachment of deposits formed earlier due to deformation of the longitudinal axis of each pipe, changing the configuration of the pipe cross section and bending-torsional vibrations in the plane of the pipe section. The detachment of deposits and scale also leads to a change in the cross section of the pipes 10 from the initial oval cross section to the deformed cross section and vice versa with the appearance of drops and pressure pulsation of the pipe medium. In addition, there is an intensification of heat transfer due to the movement of the surface of the pipes in the annular medium.

Предложенное изобретение позволяет повысить эффективность самоочистки и интенсифицировать теплообмен за счет автоколебаний труб в пучке и изменения конфигурации поперечного сечения труб.The proposed invention improves the efficiency of self-cleaning and intensifies heat transfer due to self-oscillations of the pipes in the beam and changes in the configuration of the cross section of the pipes.

Ожидаемая экономическая эффективность составляет 540-960 условных единиц (в пересчете на доллары США) на один теплообменник в год в зависимости от типа, производительности и параметров сред.The expected economic efficiency is 540-960 conventional units (in terms of US dollars) per heat exchanger per year, depending on the type, capacity and medium parameters.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Авторское свидетельство СССР № 357446, МКИ F 28 F 21/06, опубл. 31.10.1972 г., бюл. № 33.1. USSR Author's Certificate No. 357446, MKI F 28 F 21/06, publ. 10/31/1972, bull. Number 33.

2. Авторское свидетельство СССР № 1778490, МКИ F 28 F 19/00, опубл. 30.11.1992 г., бюл. № 44.2. USSR Author's Certificate No. 1778490, MKI F 28 F 19/00, publ. November 30, 1992, bull. Number 44.

3. Авторское свидетельство СССР № 1580137, МКИ F 28 F 9/22, F 28 D 7/00, опубл. 23.07.1990 г., бюл. № 27.3. USSR Author's Certificate No. 1580137, MKI F 28 F 9/22, F 28 D 7/00, publ. 07/23/1990, bull. Number 27.

Claims (8)

1. Теплообменник, содержащий размещенный в кожухе пучок труб овального поперечного сечения, закрепленных в трубных досках, отличающийся тем, что трубы установлены с расположением большой оси овала поперечного сечения под углом к направлению потока межтрубной среды, равным 3-5°.1. A heat exchanger containing a bundle of oval cross-section pipes placed in the casing, mounted in tube boards, characterized in that the pipes are installed with a large axis of the oval cross section at an angle to the flow direction of the annular medium equal to 3-5 °. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубы по отношению к направлению потока расположены единообразно под одним и тем же углом атаки потока.2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipes with respect to the direction of flow are uniformly located at the same angle of attack of the stream. 3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубы по отношению к направлению потока расположены елочкой с чередованием углов атаки потока.3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipes with respect to the flow direction are located by the herringbone with alternating angles of attack of the flow. 4. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что овальное сечение трубы имеет форму профиля без острых углов.4. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the oval section of the pipe has a profile shape without sharp angles. 5. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что овальное сечение трубы выполнено в виде эллипса.5. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the oval section of the pipe is made in the form of an ellipse. 6. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что толщина труб выполнена переменной.6. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the thickness of the pipes is variable. 7. Теплообменник по п.6, отличающийся тем, что толщина стенки трубы минимальна по малой оси эллипса и максимальна по большой оси эллипса.7. The heat exchanger according to claim 6, characterized in that the wall thickness of the pipe is minimal along the minor axis of the ellipse and maximum along the major axis of the ellipse. 8. Теплообменник по пп.1-5, отличающийся тем, что толщина труб выполнена постоянной.8. The heat exchanger according to claims 1 to 5, characterized in that the thickness of the pipes is made constant.
RU2004120237/06A 2004-07-05 2004-07-05 Heat exchanger RU2272232C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120237/06A RU2272232C1 (en) 2004-07-05 2004-07-05 Heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120237/06A RU2272232C1 (en) 2004-07-05 2004-07-05 Heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004120237A RU2004120237A (en) 2006-01-10
RU2272232C1 true RU2272232C1 (en) 2006-03-20

Family

ID=35871901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004120237/06A RU2272232C1 (en) 2004-07-05 2004-07-05 Heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2272232C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444399C2 (en) * 2007-03-09 2012-03-10 Зульцер Хемтех Аг Device for heat exchange and mixing of fluid media
WO2014143435A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Koch Heat Transfer Company, Lp Tube bundle for shell-and-tube heat exchanger and a method of use
RU181093U1 (en) * 2013-12-12 2018-07-04 ТОМТОН с.р.о. DEVICE FOR HEATING AND COOLING, IN PARTICULAR, FOR WATER CENTRAL HEATING
RU2701971C1 (en) * 2019-05-22 2019-10-02 Александр Витальевич Барон Heat exchanger

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444399C2 (en) * 2007-03-09 2012-03-10 Зульцер Хемтех Аг Device for heat exchange and mixing of fluid media
WO2014143435A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Koch Heat Transfer Company, Lp Tube bundle for shell-and-tube heat exchanger and a method of use
RU181093U1 (en) * 2013-12-12 2018-07-04 ТОМТОН с.р.о. DEVICE FOR HEATING AND COOLING, IN PARTICULAR, FOR WATER CENTRAL HEATING
RU2701971C1 (en) * 2019-05-22 2019-10-02 Александр Витальевич Барон Heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004120237A (en) 2006-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5082120B2 (en) Heat exchanger
JP5388043B2 (en) Heat exchanger
RU2006108525A (en) HEAT EXCHANGER
GB2362456A (en) Heat exchange fin
US9188393B2 (en) Multistage pressure condenser and steam turbine plant equipped with the same
RU2272232C1 (en) Heat exchanger
US3469626A (en) Plate heat exchangers
RU2267070C2 (en) Heat-exchanger
CA2532466C (en) Tube bundle heat exchanger
RU2511840C2 (en) Tubular heat exchanger
KR100494185B1 (en) A heat exchanger of shell - tube type having silicon carbide tube
RU199344U1 (en) HEAT EXCHANGER PLATE
KR100522668B1 (en) Heat exchanger tube
JP2017187222A (en) Condenser
CN206235218U (en) Outer ripple heat exchange of heat pipe and sea water desalinating unit
CN217330817U (en) Z-shaped baffle plate shell-and-tube heat exchanger for sewage source heat pump
RU181420U1 (en) SHELL-TUBULATED HEAT EXCHANGE UNIT
CN214537526U (en) Combined double-shell-pass heat exchanger
JP2023041317A (en) Heat exchanger
Deshmukh et al. Comparative Analysis of Shell and Tube Type Heat Exchanger with Effect of Helical Baffles and Nano Fluid: A Review
RU200477U1 (en) HEAT EXCHANGER PLATE
RU2703117C2 (en) Method of using source water during cooling of gtp coolant and plate heat exchanger for implementation thereof
US20210278139A1 (en) Microchannel Heat Exchanger
RU2027136C1 (en) Heat exchanger
RU2674816C1 (en) Horizontal vapour-liquid heat exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090706