RU2489664C1 - Кожухотрубный теплообменник - Google Patents
Кожухотрубный теплообменник Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489664C1 RU2489664C1 RU2011151107/06A RU2011151107A RU2489664C1 RU 2489664 C1 RU2489664 C1 RU 2489664C1 RU 2011151107/06 A RU2011151107/06 A RU 2011151107/06A RU 2011151107 A RU2011151107 A RU 2011151107A RU 2489664 C1 RU2489664 C1 RU 2489664C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tube
- sections
- heat exchanger
- tubes
- breakdown
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплообменной технике. Кожухотрубный теплообменник содержит пучок труб переменного сечения с чередующимися соосными одинаковыми по длине цилиндрическими участками двух разных диаметров и соединяющими их диффузорными и конфузорными коническими участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора и коллекторы с трубными досками. Трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком. При этом трубы с прямыми концевыми участками одинакового диаметра расположены в противоположных вершинах прямоугольника разбивки при коридорной компоновке или в вершинах при основании треугольника разбивки трубных досок при шахматной компоновке труб пучка. Конструкция обеспечивает повышение эффективности теплоотдачи трубчатой поверхности, снижение массы и металлоемкости при уменьшении габаритов теплообменника. 7 ил.
Description
Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов и устройств промышленного и энергетического назначения, основу которых составляют гладкие трубчатые поверхности.
Известен теплообменник, содержащий пучок труб одинакового диаметра с треугольной или прямоугольной разбивкой и коллекторы с трубными досками [1, с.7-8, рис.1.1 а; с.25-26, табл.1.5]. Недостатком такого теплообменника являются низкая эффективность теплоотдачи и невысокая компактность поверхности, обусловленные тем, что трубный пучок выполнен из прямых гладких труб одинакового диаметра.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является кожухотрубный теплообменник, содержащий продольно обтекаемый шахматный пучок теплообменных труб с периодически повторяющимся по длине диффузорно-конфузорным профилем с углом раскрытия диффузора и конфузора 6-10°, смещенных между собой на половину периода профиля "диффузор-конфузор" [2].
Недостатком этого кожухотрубного теплообменника являются пониженная эффективность теплоотдачи и повышенная металлоемкость. Отмеченная пониженная интенсивность теплоотдачи в трубах обусловлена ослабленным взаимодействием потока, сформировавшегося в узком сечении канала на границе конфузорных и диффузорных участков, с поверхностью в области максимального сечения на границе диффузорных и конфузорных участков из-за его "проскока" и отсутствия возможности наиболее полно следовать профилю стенки трубы в условиях отрыва и вихреобразования. Подобное снижение эффекта интенсификации теплоотдачи проявляется и в межтрубном пространстве при внешнем обтекании пучка смежным теплоносителем, поскольку управляющее воздействие формы и геометрии "элементарных" трубных ячеек на структурирование потока недостаточно результативно. Кроме того, использование труб указанного профиля конструктивно реализуется в данном техническом решении только в виде шахматной (треугольной) компоновки пучка.
Задачей изобретения являются повышение эффективности теплоотдачи трубчатой поверхности, снижение металлоемкости и повышение компактности теплообменника.
Указанная задача решается в кожухотрубном теплообменнике, содержащем пучок труб переменного сечения с чередующимися соосными одинаковыми по длине цилиндрическими участками поверхности с большим d1 и меньшим d2 наружными диаметрами (d1>d2) и, соединяющими их диффузорными и конфузорными участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора и коллекторы с трубными досками, отличающийся тем, что трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком; при этом оси труб пучка с прямыми концевыми участками одинакового диаметра d1 или d2 совпадают с противоположными вершинами прямоугольника разбивки трубных досок при коридорной компоновке или с вершинами при основании треугольника разбивки при шахматной компоновке труб пучка, и в каждом компоновочном варианте в межтрубном пространстве реализуется сложное извилистое и перемежающееся течение потока.
При осуществлении изобретения могут быть получены следующие технико-экономические результаты:
1. Повышение эффективности теплообмена в трубном пучке за счет дополнительной турбулизации потока, обусловленной созданием благоприятных условий отрывного обтекания поверхности как в межтрубном пространстве, так и в трубах с оптимальным коническо-цилиндрическим профилем.
2. Уменьшение шага разбивки труб в трубных досках за счет использования профильных труб с разными концевыми диаметрами и соответствующее повышение компактности поверхности теплообмена и снижение металлоемкости теплообменника.
На фиг.1 изображена схема кожухотрубного теплообменника с коридорной компоновкой труб пучка (квадратная разбивка), продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - трубная ячейка пучка в сечении А-А; на фиг.5 - трубная ячейка пучка в сечении Б-Б.
В случае шахматной компоновки труб пучка (равносторонняя треугольная разбивка) схема трубных ячеек в соответствующих характерных сечениях А-А и Б-Б показана на фиг.6, 7.
Трубчатый теплообменник содержит кожух 1, в котором размещен пучок труб 2 переменного сечения с чередующимися соосными, одинаковыми по длине, цилиндрическими участками поверхности а и 6 разных диаметров d1 и d2 (d1>d2) и, соединяющими их диффузорными (в) и конфузорными (г) коническими участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора, и коллекторы 3 с трубными досками 4. Профильные трубы закреплены в трубных досках прямыми концами 5 с разными диаметрами, обеспечивая таким образом равномерное распределение по сечению межтрубного пространства поступающего первичного теплоносителя. При этом трубы с одинаковыми концевыми диаметрами d1 или d2 могут быть расположены в противоположных вершинах прямоугольника или в вершинах при основании треугольника разбивки трубных досок, образуя коридорную (прямоугольную) с шагами s1к и s2к (фиг.4, 5) или шахматную (треугольную) с шагами s1ш и s2ш (фиг.6, 7) компоновки пучка. Трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком теплоносителя.
Использование пучков труб переменного сечения с представленной конфигурацией в кожухотрубных теплообменных аппаратах позволит осуществить интенсификацию теплоотдачи и снижение гидравлического сопротивления как по наружной их стороне за счет эффекта внешнего благоприятного отрывного обтекания, сокращающего турбулентные потери в ядре основного течения в межтрубных каналах, так и по внутренней, путем генерирования в потоке нестационарных микроотрывов при наличии оптимальных углов раскрытия диффузорных и конфузорных участков трубчатой поверхности. При этом вихревые структуры, образующиеся в диффузорных участках, могут быть полезно использованы для активизации процессов теплоотдачи поверхности в цилиндрических участках канала большего диаметра d1, так же как и эффект увеличения скорости пристенного слоя в конфузорных участках, - в цилиндрических участках канала меньшего диаметра d2. Можно также полагать, что указанная геометрия внутритрубного канала с оптимальными углами раскрытия конических участков не только обеспечит минимально возможный коэффициент потерь напора, но и будет способствовать частичному восстановлению профиля скорости и давления при переходе от диффузорного участка к конфузорному через соединяющие их цилиндрические участки трубы.
При работе кожухотрубного теплообменника теплота от первичного теплоносителя, проходящего в межтрубных продольных каналах со сложной пространственной конфигурацией передается через стенки труб вторичному теплоносителю, проходящему внутри трубных каналов с периодически чередующимися коническо-цилиндрическими участками. В результате обеспечивается положительный эффект дополнительной турбулизации потоков и наибольшая интенсификация теплоотдачи по обеим сторонам трубчатой поверхности и в целом повышение энергетической эффективности теплообменника.
Источники информации
1. Бажан П.И. и др. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. - М.: Машиностроение, 1989. - 368 с.
2. Авторское свидетельство SU1763842 А1. Кожухотрубный теплообменник. - БИ №35, 1992.
Claims (1)
- Кожухотрубный теплообменник, содержащий пучок труб переменного сечения с чередующимися соосными, одинаковыми по длине, цилиндрическими участками поверхности с большим d1 и меньшим d2 наружными диаметрами (d1>d2) и соединяющими их диффузорными и конфузорными коническими участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора, и коллекторы с трубными досками, отличающийся тем, что трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком; при этом оси труб пучка с прямьми концевыми участками одинакового диаметра d1 или d2 совпадают с противоположными вершинами прямоугольника разбивки трубных досок при коридорной компоновке или с вершинами при основании треугольника разбивки при шахматной компоновке труб пучка, и в каждом компоновочном варианте в межтрубном пространстве реализуется сложное извилистое и перемежающееся течение потока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011151107/06A RU2489664C1 (ru) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | Кожухотрубный теплообменник |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011151107/06A RU2489664C1 (ru) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | Кожухотрубный теплообменник |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011151107A RU2011151107A (ru) | 2013-06-20 |
RU2489664C1 true RU2489664C1 (ru) | 2013-08-10 |
Family
ID=48785170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011151107/06A RU2489664C1 (ru) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | Кожухотрубный теплообменник |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2489664C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169811U1 (ru) * | 2016-03-09 | 2017-04-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Трубчатый теплообменник |
RU2620618C1 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ") | Теплообменный аппарат |
RU176784U1 (ru) * | 2017-02-20 | 2018-01-29 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Трубчатый теплообменник |
RU185495U1 (ru) * | 2017-03-31 | 2018-12-06 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Трубчатый теплообменник |
RU194271U1 (ru) * | 2019-08-08 | 2019-12-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Кожухотрубный теплообменник |
RU2770086C1 (ru) * | 2021-03-12 | 2022-04-14 | Сергей Леонидович Терентьев | Кожухотрубный теплообменник |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110068173A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-07-30 | 南京工程学院 | 一种热源塔热泵专用高效满液式蒸发器 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1749682A1 (ru) * | 1990-09-14 | 1992-07-23 | Производственно-техническое объединение "Мосспецпромпроект" | Многоходовой теплообменник |
SU1763842A1 (ru) * | 1990-12-17 | 1992-09-23 | Брянский Институт Транспортного Машиностроения | Кожухотрубный теплообменник |
JP2004108641A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Toyo Radiator Co Ltd | 多管型熱交換器 |
CN201364053Y (zh) * | 2009-01-22 | 2009-12-16 | 山东绿特空调系统有限公司 | 异型管螺旋折流换热器 |
-
2011
- 2011-12-14 RU RU2011151107/06A patent/RU2489664C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1749682A1 (ru) * | 1990-09-14 | 1992-07-23 | Производственно-техническое объединение "Мосспецпромпроект" | Многоходовой теплообменник |
SU1763842A1 (ru) * | 1990-12-17 | 1992-09-23 | Брянский Институт Транспортного Машиностроения | Кожухотрубный теплообменник |
JP2004108641A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Toyo Radiator Co Ltd | 多管型熱交換器 |
CN201364053Y (zh) * | 2009-01-22 | 2009-12-16 | 山东绿特空调系统有限公司 | 异型管螺旋折流换热器 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2620618C1 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ") | Теплообменный аппарат |
RU169811U1 (ru) * | 2016-03-09 | 2017-04-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Трубчатый теплообменник |
RU176784U1 (ru) * | 2017-02-20 | 2018-01-29 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Трубчатый теплообменник |
RU185495U1 (ru) * | 2017-03-31 | 2018-12-06 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Трубчатый теплообменник |
RU194271U1 (ru) * | 2019-08-08 | 2019-12-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Кожухотрубный теплообменник |
RU2770086C1 (ru) * | 2021-03-12 | 2022-04-14 | Сергей Леонидович Терентьев | Кожухотрубный теплообменник |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011151107A (ru) | 2013-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2489664C1 (ru) | Кожухотрубный теплообменник | |
CN106969652B (zh) | 一种长度变化的可冷凝的环形分隔装置换热器 | |
CN107044788B (zh) | 一种可冷凝的环形分隔装置换热器 | |
WO2016015324A1 (zh) | 管翅式换热器流线型波纹翅片 | |
CN106767039A (zh) | 折流栅支撑凹面管管束换热器 | |
CN103411454A (zh) | 一种外凸式波节管错位布置的管式换热器 | |
CN104913663A (zh) | 管壳程容积可调节纵紊流油冷却器 | |
Ali et al. | Effect of design parameters on passive control of heat transfer enhancement phenomenon in heat exchangers–A brief review | |
CN104165534A (zh) | 松弛配合扭带球突管式换热器 | |
CN106979709B (zh) | 一种间距变化的可冷凝的环形分隔装置换热器 | |
RU2631963C1 (ru) | Самоочищающийся кожухотрубный теплообменник | |
CN104180689A (zh) | 内置全长扭带球突管式换热器 | |
CN207180425U (zh) | 折流栅支撑凹面管管束换热器 | |
CN104180691A (zh) | 规则间隙扭带球突管式换热器 | |
CN109900143B (zh) | 一种用于烟气换热的换热器及换热方法 | |
CN206037803U (zh) | 一种花瓣形换热管与整圆形孔板组合式换热元件 | |
RU2171439C1 (ru) | Трубчатый теплообменник | |
CN106979716A (zh) | 一种三维折流板及管壳式换热器 | |
CN207066199U (zh) | 管壳式热交换器 | |
RU176784U1 (ru) | Трубчатый теплообменник | |
RU185495U1 (ru) | Трубчатый теплообменник | |
RU209000U1 (ru) | Поперечно обтекаемый пучок из труб, представляющих в сечении трилистник, для теплообменников | |
RU175917U1 (ru) | Трубчатый теплообменник | |
CN101162131A (zh) | 螺旋折流板支撑丁胞管束换热器 | |
RU2417347C2 (ru) | Трубчатый теплообменник |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131215 |