Изобретение относится к кожухотрубчатым теплообменным аппаратам и может быть использовано в химической, нефтегазовой и других отраслях промышленности.The invention relates to shell-and-tube heat exchangers and can be used in the chemical, oil and gas and other industries.
Известен одноходовой кожухотрубчатый теплообменный аппарат (А.С. Тимонин, Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т.2. - Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. - 1028 с.), включающий цилиндрический корпус, штуцер для ввода теплоносителя в цилиндрический корпус, штуцер для вывода теплоносителя из цилиндрического корпуса, теплопередающие трубки, трубные решетки, эллиптические крышки с отбортовкой, штуцер для ввода теплоносителя в эллиптическую крышку, штуцер для вывода теплоносителя из эллиптической крышки.Known one-way shell-and-tube heat exchanger (AS Timonin, Fundamentals of the design and calculation of chemical-technological and environmental equipment: Reference. T.2. - Kaluga: Publishing N. Bochkareva, 2002. - 1028 S.), including a cylindrical body, fitting for entering the coolant into the cylindrical body, a fitting for withdrawing the coolant from the cylindrical body, heat transfer tubes, tube sheets, flare elliptical covers, a fitting for entering the coolant into the elliptical cover, a coolant outlet A cover of the elliptical.
Недостатком известного одноходового кожухотрубчатого теплообменного аппарата является то, что поток теплоносителя, поступающий в эллиптическую крышку со штуцером ввода теплоносителя, неравномерно распределяется по теплопередающим трубкам. Скорость движения потока теплоносителя по теплопередающим трубкам, расположенным напротив штуцера ввода теплоносителя в эллиптическую крышку, выше, чем в греющих трубках, расположенных на периферии цилиндрического корпуса. В результате коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя, двигающегося в греющих трубах, будет выше в центральной зоне аппарата и ниже в периферийной зоне, что приводит к снижению коэффициента теплопередачи одноходового кожухотрубчатого теплообменного аппарата и увеличению необходимой поверхности греющих трубок.A disadvantage of the known one-way shell-and-tube heat exchanger is that the heat carrier flow entering the elliptical cover with the heat carrier inlet is unevenly distributed over the heat transfer tubes. The velocity of the coolant flow through the heat transfer tubes located opposite the nozzle of the coolant inlet into the elliptical cover is higher than in heating tubes located on the periphery of the cylindrical body. As a result, the heat transfer coefficient from the side of the coolant moving in the heating pipes will be higher in the central zone of the apparatus and lower in the peripheral zone, which leads to a decrease in the heat transfer coefficient of a single-pass shell-and-tube heat exchanger and an increase in the required surface of the heating tubes.
Целью данного изобретения является увеличение коэффициента теплопередачи одноходового кожухотрубчатого теплообменного аппарата и соответственно уменьшение необходимой поверхности греющих трубок.The aim of this invention is to increase the heat transfer coefficient of a single-pass shell-and-tube heat exchanger and, accordingly, reduce the required surface of the heating tubes.
Указанная цель достигается тем, что в известном одноходовом кожухотрубчатом теплообменном аппарате, включающем цилиндрический корпус, штуцер для ввода теплоносителя в цилиндрический корпус, штуцер для вывода теплоносителя из цилиндрического корпуса, теплопередающие трубки, трубные решетки, эллиптические крышки с отбортовкой, штуцер для ввода теплоносителя в эллиптическую крышку, штуцер для вывода теплоносителя из эллиптической крышки, эллиптическая крышка со штуцером для ввода теплоносителя снабжена перфорированной круглой пластиной с площадью свободного сечения от 40 до 60%, расположенной в зоне отбортовки эллиптической крышки со штуцером ввода теплоносителя, причем отверстия в перфорированной круглой пластине составляют не более 1,5 от диаметра теплопередающих трубок.This goal is achieved by the fact that in the well-known one-way shell-and-tube heat exchanger, which includes a cylindrical body, a fitting for introducing the heat carrier into the cylindrical body, a fitting for removing the heat carrier from the cylindrical body, heat transfer tubes, tube sheets, elliptical caps with flanging, a fitting for introducing the heat carrier into the elliptical a cover, a fitting for withdrawing the coolant from the elliptical cover, an elliptical cover with a fitting for introducing the coolant is provided with a perforated round plate with a free cross-sectional area from 40 to 60%, located in the flanging zone of the elliptical cover with a coolant inlet fitting, and the holes in the perforated round plate are not more than 1.5 of the diameter of the heat transfer tubes.
Одноходовой кожухотрубчатый теплообменный аппарат схематически изображен на фиг.1.One-way shell-and-tube heat exchanger is schematically depicted in figure 1.
Одноходовой кожухотрубчатый теплообменный аппарат включает цилиндрический корпус 1, штуцер 2 для ввода теплоносителя в цилиндрический корпус 1, штуцер 3 для вывода теплоносителя из цилиндрического корпуса 1, теплопередающие трубки 4, трубные решетки 5, эллиптические крышки 6 и 7 с отбортовкой, штуцер 8 для ввода теплоносителя в эллиптическую крышку 6 и штуцер 9 для вывода теплоносителя из эллиптической крышки 7, причем эллиптическая крышка 6 со штуцером 8 для ввода теплоносителя снабжена перфорированной круглой пластиной 10 с площадью свободного сечения от 40 до 60%, расположенной в зоне отбортовки эллиптической крышки 6 со штуцером 8 ввода теплоносителя, а отверстия в перфорированной круглой пластине 10 составляют не более 1,5 от диаметра теплопередающих трубок 4.The one-way shell-and-tube heat exchanger includes a cylindrical body 1, a nozzle 2 for introducing the heat carrier into the cylindrical body 1, a nozzle 3 for removing the heat carrier from the cylindrical body 1, heat transfer tubes 4, tube sheets 5, elliptical covers 6 and 7 with flanging, nozzle 8 for introducing the heat carrier into the elliptical cover 6 and the fitting 9 for withdrawing the coolant from the elliptical cover 7, and the elliptical cover 6 with the fitting 8 for entering the coolant is provided with a perforated round plate 10 with an area freely of cross section of 40 to 60% located in the crimping zone elliptical lid 6 with the nozzle 8 input coolant and the holes in a perforated circular plate 10 is not more than 1.5 of the diameter of heat transfer tubes 4.
Первый теплоноситель поступает в межтрубное пространство цилиндрического корпуса 1 через штуцер 2, омывает с наружной стороны теплопередающие трубки 4 и выводится через штуцер 3. Второй теплоноситель поступает в трубное пространство через штуцер 8, расположенный в эллиптической крышке 6, снабженной перфорированной пластиной 10, с помощью которой равномерно распределяется по поперечному сечению межтрубного пространства. Далее теплоноситель поступает в теплопередающие трубки 4, выходит из них в эллиптическую крышку 7 и выводится из трубного пространства теплообменного аппарата через штуцер 9. Площадь свободного сечения перфорированной пластины 10 составляет от 40 до 60%. При площади свободного сечения перфорированной пластины 10 менее 40% резко возрастает гидравлическое сопротивление теплообменного аппарата по трубному пространству, при значениях более 60% не обеспечивается равномерное распределение теплоносителя по поперечному сечению трубного пространства. Отверстия в перфорированной круглой пластине 10 составляют не более 1,5 от диаметра теплопередающих трубок 4. При диаметрах отверстий в перфорированной круглой пластине 10 более 1,5 от диаметра теплопередающих трубок 4 скорость теплоносителя в центральных трубках будет превышать скорость теплоносителя в периферийных трубках, соответственно будет уменьшаться коэффициент теплопередачи и увеличиваться необходимая поверхность греющих трубок.The first coolant enters the annular space of the cylindrical body 1 through the nozzle 2, washes heat transfer tubes 4 from the outside and is discharged through the nozzle 3. The second coolant enters the tube space through the nozzle 8 located in the elliptical cover 6, provided with a perforated plate 10, with which evenly distributed over the cross-section of the annulus. Next, the coolant enters the heat transfer tubes 4, leaves them in an elliptical cover 7 and is removed from the tube space of the heat exchanger through the nozzle 9. The free section area of the perforated plate 10 is from 40 to 60%. When the free cross-sectional area of the perforated plate 10 is less than 40%, the hydraulic resistance of the heat exchanger sharply increases in the pipe space, at values of more than 60%, the coolant is not evenly distributed over the cross section of the pipe space. The holes in the perforated round plate 10 are not more than 1.5 from the diameter of the heat transfer tubes 4. When the diameters of the holes in the perforated round plate 10 are more than 1.5 from the diameter of the heat transfer tubes 4, the speed of the coolant in the central tubes will exceed the speed of the coolant in the peripheral tubes, respectively the heat transfer coefficient decreases and the required surface of the heating tubes increases.
Таким образом, снабжение известного одноходового кожухотрубчатого теплообменного аппарата, включающего цилиндрический корпус, штуцеры для ввода и вывода теплоносителя в цилиндрический корпус, теплопередающие трубки, трубные решетки, эллиптические крышки с отбортовкой, штуцеры для ввода и вывода теплоносителя в эллиптические крышки, перфорированной круглой пластиной с площадью свободного сечения от 40 до 60%, расположенной в зоне отбортовки эллиптической крышки со штуцером ввода теплоносителя, причем отверстия в перфорированной круглой пластине составляют не более 1,5 от диаметра теплопередающих трубок, позволит увеличить коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата и уменьшить необходимую поверхность греющих трубок.Thus, the supply of the well-known one-way shell-and-tube heat exchanger, including a cylindrical body, fittings for entering and leaving the heat carrier into the cylindrical body, heat transfer tubes, tube sheets, elliptical caps with flanging, fittings for entering and output of the heat carrier into elliptical covers, a perforated round plate with an area of free section from 40 to 60%, located in the flanging zone of the elliptical cover with a coolant inlet fitting, with holes in a perforated round second plate is not more than 1.5 of the diameter of the heat transfer tubes, the heat transfer coefficient will increase the heat exchanger and reduce the necessary heating surface tubes.
