RU2294502C1

RU2294502C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2294502C1
Application number: RU2005125107/06A
Authority: RU
Inventors: Борис Ергазович Байгалиев (RU); Борис Ергазович Байгалиев; Леонид Александрович Аверкиев (RU); Леонид Александрович Аверкиев; Владимир Валентинович Филиппов (RU); Владимир Валентинович Филиппов; Александр Александрович Копылов (RU); Александр Александрович Копылов
Original assignee: Борис Ергазович Байгалиев; Леонид Александрович Аверкиев; Владимир Валентинович Филиппов; Александр Александрович Копылов
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2007-02-27

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: heat exchanger comprises casing provided with supplying and discharging branch pipes, tube banks provided with collectors mounted at their ends, and baffles mounted inside the casing. The supplying and discharging branch pipes are connected with the collectors. The casing is made of two concentric cylinders. The pipes are made of unclosed rings.

EFFECT: enhanced efficiency and reduced sizes.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагревания воды в потоке горячих газов турбоустановок или двигателей внутреннего сгорания, а также с использованием тепла охлаждающей жидкости двигателя.The proposed solution relates to a power system and can be used to heat water in a stream of hot gases from turbines or internal combustion engines, as well as using heat from the engine coolant.

Известен кожухотрубный теплообменник для трех сред, содержащий размещенный в кожухе трубный пучок и патрубки подвода и отвода сред, кольцевые коллекторы, установленные снаружи кожуха, а внутри сообщающиеся с последними подводящие трубы, расположенные по периферии трубного пучка, часть которых подключена к одному коллектору, а остальные - к другому, причем подводящие трубы выполнены с отверстиями, тангенциально расположены к оси кожуха и сообщающимися с межтрубным пространством (см. описание изобретения к авт. св. №848951, F 28 D 7/00). Этот теплообменник не обладает высокой эффективностью.A shell-and-tube heat exchanger for three media is known, comprising a tube bundle and inlet and outlet pipes of media located in the casing, ring collectors installed outside the casing, and supply pipes connected to the latter located on the periphery of the tube bundle, some of which are connected to one collector, and the rest - to the other, and the supply pipes are made with holes, tangentially located to the axis of the casing and communicating with the annulus (see the description of the invention to ed. St. No. 848951, F 28 D 7/00). This heat exchanger is not highly efficient.

Известен подогреватель (прототип), содержащий горизонтальный корпус, разделенный трубными досками на распределительную и две теплообменные секции, первая из которых разделена перегородками на входную и выходную камеры (коллекторы), подключенные соответственно к патрубкам подвода и отвода жидкости, а в теплообменных секциях установлены пучки теплообменных труб, причем входные и выходные концы последних соответственно первой и второй секций подключены к соответствующим камерам распределительной секции, причем в распределительной секции перегородки установлены с образованием между собой перепускной камеры (коллектора), к которой подключены выходные и входные участки теплообменных труб соответственно первой и второй секций, а внутри теплообменных секций установлены перегородки (см. описание изобретения к патенту №1602127, F 22 D 1/32, F 28 D 7/06). Этот подогреватель также недостаточно эффективен и обладает большими габаритами.Known heater (prototype), containing a horizontal casing, divided by tube boards into distribution and two heat-exchange sections, the first of which is divided by partitions into the inlet and outlet chambers (collectors), respectively connected to the inlet and outlet pipes of the liquid, and in the heat-exchange sections are installed bundles of heat-exchange pipes, and the input and output ends of the latter, respectively, of the first and second sections are connected to the respective chambers of the distribution section, and in the distribution sec and the partitions are installed with the formation of a bypass chamber (collector), to which the outlet and inlet sections of the heat exchange tubes are connected, respectively, of the first and second sections, and partitions are installed inside the heat exchange sections (see the description of the invention to patent No. 1602127, F 22 D 1/32 F 28 D 7/06). This heater is also not efficient enough and has large dimensions.

Предлагаемое техническое решение решает задачу уменьшения габаритов теплообменника, повышения эффективности и возможность его установки в потоке горячих газов от двигателя.The proposed technical solution solves the problem of reducing the dimensions of the heat exchanger, increasing efficiency and the possibility of its installation in the flow of hot gases from the engine.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом кожухотрубном теплообменнике, содержащем кожух с патрубками подвода и отвода, пучки труб с коллекторами на концах и перегородки внутри кожуха, патрубки входа и выхода, соединенные с коллекторами, новым является то, что кожух выполнен в виде двух концентрично расположенных цилиндров, трубы выполнены в виде незамкнутых колец, причем на концах труб установлено по меньшей мере по паре коллекторов: входной, выходной и перепускные, обеспечивающие зигзагообразное движение по трубам теплообменника, а перегородки внутри кожуха установлены с образованием лабиринта.To achieve the technical result in the proposed shell-and-tube heat exchanger containing a casing with inlet and outlet pipes, bundles of pipes with collectors at the ends and partitions inside the casing, inlet and outlet pipes connected to the collectors, the new one is that the casing is made in the form of two concentric arranged cylinders, pipes are made in the form of open rings, and at the ends of the pipes at least a pair of collectors are installed: input, output and bypass, providing a zigzag movement along tr bang heat exchanger and baffle mounted within the housing to form a labyrinth.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить компактный теплообменник с высокоэффективным теплообменом благодаря созданию зигзагообразного течения нагреваемой воды по трубам и зигзагообразного течения жидкости, омывающей трубы, обеспечиваемого перегородками, установленными лабиринтно и благодаря созданию противопотоков нагреваемой воды и горячей жидкости. А форма теплообменника в виде цилиндра позволяет размещать его в потоке выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и дополнительно подогревать жидкость, протекающую внутри кожуха, а соответственно и подогревать воду, протекающую по трубам.The proposed technical solution allows to obtain a compact heat exchanger with highly efficient heat transfer due to the creation of a zigzag flow of heated water through the pipes and a zigzag flow of liquid washing the pipes provided by partitions installed in the labyrinth and due to the creation of counterflows of heated water and hot liquid. And the shape of the heat exchanger in the form of a cylinder allows you to place it in the exhaust stream of the internal combustion engine and additionally heat the fluid flowing inside the casing, and accordingly, heat the water flowing through the pipes.

На фиг.1 изображен вид спереди, с разрезами, на теплообменник.Figure 1 shows a front view, with cuts, on a heat exchanger.

На фиг.2 - вид сверху с разрезами.Figure 2 is a top view with cuts.

На фиг.3 - схематически изображены потоки нагреваемой жидкости (тосола) на развертке теплообменника.Figure 3 - schematically shows the flows of the heated fluid (antifreeze) on a scan of the heat exchanger.

Кожухотрубный теплообменник содержит кожух 1, который состоит из концентрично расположенных цилиндров 2 и 3 с крышками 4 и 5. В кожухе установлены патрубки 6 и 7 подвода и отвода горячей жидкости. Внутри кожуха 1 установлены пучки труб 8. Каждая труба 8 имеет вид незамкнутого кольца. Концы труб 8 с каждой стороны соединены с парой коллекторов 9, 10, 11, 12. Входной коллектор 12 соединен с патрубком 14 выхода нагретой воды. По длине коллектор 9 равен коллектору 12. Разные длины коллекторов обеспечивают зигзагообразное течение воды по трубам 8. Внутри кожуха 1 установлены перегородки 15 и 16. Перегородки 15 контактируют с крышкой 4, а перегородки 16 контактируют с крышкой 5 и, таким образом, образуют лабиринт. Соединение элементов теплообменника производится пайкой твердыми припоями.The shell-and-tube heat exchanger contains a casing 1, which consists of concentrically arranged cylinders 2 and 3 with covers 4 and 5. The pipes 6 and 7 for supplying and discharging hot liquid are installed in the casing. Bundles of pipes 8 are installed inside the casing 1. Each pipe 8 has the form of an open ring. The ends of the pipes 8 on each side are connected to a pair of collectors 9, 10, 11, 12. The input manifold 12 is connected to a pipe 14 for the outlet of heated water. The length of the collector 9 is equal to the collector 12. Different lengths of the collectors provide a zigzag water flow through the pipes 8. Inside the casing 1, partitions 15 and 16 are installed. Partitions 15 are in contact with cover 4, and partitions 16 are in contact with cover 5 and thus form a labyrinth. The connection of the heat exchanger elements is carried out by brazing.

Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. Для большей эффективности теплообменник устанавливают в поток выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Через патрубок 6 внутрь кожуха 1 подают горячую жидкость, например, тосол, используемый для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Воду подают через патрубок 13. Вода через патрубок 13 попадает в коллектор 9 и по трубам 8 попадает в перепускной коллектор 11, из коллектора 11 вода в обратном направлении направляется в перепускной коллектор 10. Из коллектора 10 вода опять в обратном направлении попадает в выходной коллектор 12 и через патрубок 14 нагретая вода направляется потребителю. Горячий тосол, попав внутрь кожуха 1, через патрубок 6 подвода течет, омывая трубы 8 в противоположном направлении течению воды в трубах 8. Достигнув перегородки 16, тосол огибает перегородку и далее течет до перегородки 15 опять навстречу течению воды по трубам 8. После прохождения лабиринта тосол через патрубок 7 отвода охлажденного тосола может быть направлен снова для охлаждения двигателя. При прохождении горячих выхлопных газов внутри цилиндра 2 или снаружи цилиндра 3 он дополнительно нагревает воду, проходящую по трубам.Shell-and-tube heat exchanger operates as follows. For greater efficiency, the heat exchanger is installed in the exhaust stream of an internal combustion engine. A hot liquid, for example, antifreeze, used to cool the internal combustion engine, is supplied through the pipe 6 into the casing 1. Water is supplied through the nozzle 13. Water through the nozzle 13 enters the collector 9 and through the pipes 8 enters the bypass manifold 11, from the collector 11, the water is directed in the opposite direction to the bypass collector 10. From the collector 10, the water again flows back to the outlet collector 12 and through the pipe 14, the heated water is sent to the consumer. Hot antifreeze, once inside the casing 1, flows through the supply pipe 6, washing the pipes 8 in the opposite direction to the water flow in the pipes 8. Having reached the partition 16, the antifreeze goes around the partition and then flows to the partition 15 again towards the water flow through the pipes 8. After passing the maze antifreeze through the pipe 7 of the outlet of the cooled antifreeze can be sent again to cool the engine. When passing hot exhaust gases inside the cylinder 2 or outside the cylinder 3, it additionally heats the water passing through the pipes.

Таким образом, компактный теплообменник благодаря созданию противотоков нагреваемой воды и горячего тосола обеспечивает эффективное нагревание воды, а возможность размещения теплообменника в потоке выхлопных газов увеличивает эффективность нагревания воды, проходящей по трубам.Thus, a compact heat exchanger due to the creation of countercurrents of heated water and hot antifreeze provides effective heating of the water, and the possibility of placing the heat exchanger in the exhaust stream increases the efficiency of heating the water passing through the pipes.

Claims

Shell-and-tube heat exchanger, including a casing with inlet and outlet pipes, bundles of pipes with collectors at the ends and partitions inside the casing, inlet and outlet pipes connected to the collectors, characterized in that the casing is made in the form of two concentrically arranged cylinders, the pipes are made in the form of open rings moreover, at the ends of the pipes, at least a couple of collectors are installed: inlet, outlet and bypass, providing a zigzag movement through the pipes of the heat exchanger, and the partitions inside the casing are installed in a manner the calling of the maze.