RU2558485C1

RU2558485C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2558485C1
Application number: RU2014126049/06A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Александрович Круглов; Марина Викторовна Андреева
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2015-08-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: heat exchanger includes external and U-shaped internal tubes built into each other, a connecting flange, heating or cooling medium inlet and outlet branch pipes; the internal tube of the heat exchanger is rigidly attached to the flange of the external tube that has cylindrical shape, plugged on one side and has a flange with heating or cooling medium inlet and outlet branch pipes on the other side; with that, the inlet branch pipe is elongated; a swirl plate in the form of a screw-shaped belt periodically wound in different directions is built into the internal tube. Metal belts with the height allowing free removal of the internal tube are welded to the internal tube along its horizontal surface.

EFFECT: increasing heat release coefficient; enlarging heat exchange surface area; simplifying removal of the heat exchanger.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменному оборудованию и может использоваться в устройствах подогрева или охлаждения среды в теплоэнергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве систем теплоснабжения и горячего водоснабжения.The invention relates to heat exchange equipment and can be used in devices for heating or cooling the environment in the power system, housing and communal services of heat supply systems and hot water supply.

Известен теплообменный аппарат змеевикового типа (патент №112375, МПК F28D 7/02), содержащий корпус с крышками и размещенную в них трубку с прямыми концевыми участками, навитую в виде змеевика на сердечник, выполненный из трубы, один конец которой закреплен в верхней торцевой крышке корпуса, а второй конец заглушен, подключенный к патрубку подвода среды в межтрубное пространство, имеющий отверстия, рассредоточенные по всей его длине, сообщающие полость сердечника с межтрубным пространством, причем сердечник имеет длину меньшую, чем корпус, и равную длине навивки змеевика, нижняя торцевая крышка корпуса снабжена патрубком отвода среды.Known heat exchanger coil type (patent No. 1123375, IPC F28D 7/02), comprising a housing with covers and a tube placed therein with straight end sections, wound in the form of a coil on a core made of a pipe, one end of which is fixed in the upper end cover the casing, and the second end is plugged, connected to the pipe for supplying the medium into the annulus, having openings dispersed along its entire length communicating the core cavity with the annulus, and the core has a length shorter than the casing and is equal to the length of the coil winding, the lower end cover of the housing is equipped with a nozzle for the removal of the medium.

Недостатком данного теплообменного аппарата является большое гидравлическое сопротивление.The disadvantage of this heat exchanger is the large hydraulic resistance.

Известен теплообменник типа "труба в трубе" (патент №135101, МПК F28D 7/10), состоящий из корпуса с патрубками для подвода нагреваемого теплоносителя, отвода охлажденного теплоносителя, внутренней трубы с наружным оребрением, внутренняя труба помимо наружного оребрения имеет внутреннее оребрение, выполненное в виде цельнометаллических стержней, расположенных в шахматном порядке, и содержит интенсификатор потока, представляющий собой заглушенную с двух сторон трубу.Known heat exchanger of the type "pipe in pipe" (patent No. 135101, IPC F28D 7/10), consisting of a housing with nozzles for supplying a heated coolant, removal of a cooled coolant, an inner pipe with an external finning, the inner pipe in addition to the external finning has an internal finning in the form of all-metal rods arranged in a checkerboard pattern, and contains a flow intensifier, which is a pipe muffled from both sides.

Недостатком данного теплообменника является низкий коэффициент теплоотдачи по причине отсутствия турбулизации потока.The disadvantage of this heat exchanger is its low heat transfer coefficient due to the lack of flow turbulization.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является теплообменник (патент №2489663, МПК F28D 7/14, МПК F28F 9/013), содержащий наружную и внутреннюю трубы, встроенные друг в друга, с присоединительными фланцами и патрубками подвода и отвода греющей (охлаждающей) среды, с горизонтальным U-образным соединением с отводами, внутренняя труба теплообменника с одной стороны жестко закреплена к фланцам наружной трубы, а второй конец внутренней трубы соединен отводом и установлен на опорах, приваренных к внешней трубе. Для обеспечения свободного перемещения внутренней трубы вследствие температурных удлинений втулки опоры изготовлены с зазором из материала с низким коэффициентом трения.Closest to the proposed technical solution is a heat exchanger (patent No. 2489663, IPC F28D 7/14, IPC F28F 9/013), containing the outer and inner pipes built into each other, with connecting flanges and pipes for supplying and discharging the heating (cooling) medium , with a horizontal U-shaped connection with bends, the inner pipe of the heat exchanger is rigidly fixed on one side to the flanges of the outer pipe, and the second end of the inner pipe is connected by a tap and mounted on supports welded to the outer pipe. To ensure free movement of the inner pipe due to temperature elongations, the bushings of the support are made with a gap of a material with a low coefficient of friction.

Недостатками данного теплообменника являются сложность установки отводов друг в друга, невозможность демонтажа, низкая эффективность теплообмена, вследствие недостаточной турбулизации потока, маленькая площадь теплообмена.The disadvantages of this heat exchanger are the difficulty of installing taps in each other, the inability to dismantle, low heat transfer efficiency, due to insufficient flow turbulization, a small heat transfer area.

Задачей изобретения является усовершенствование конструкции и повышение эффективности теплообмена за счет увеличения коэффициента теплоотдачи, увеличения площади теплообмена, создания возможности для демонтажа теплообменника.The objective of the invention is to improve the design and increase the efficiency of heat transfer by increasing the heat transfer coefficient, increasing the heat transfer area, creating opportunities for dismantling the heat exchanger.

Технический результат изобретения достигается тем, что в теплообменнике, содержащем наружную и U-образную внутреннюю трубы, встроенные друг в друга, присоединительный фланец, патрубки подвода и отвода греющей или охлаждающей среды, внутренняя труба теплообменника жестко закреплена к фланцу наружной трубы, в отличие от прототипа наружная труба теплообменника выполнена цилиндрической, имеющей с одной стороны фланец с прикрепленными к нему патрубками подвода и отвода греющей или охлаждающей среды, что позволяет легко демонтировать теплообменник. Патрубок подвода среды удлинен до U-образной части наружной трубы, что обеспечивает движение среды через всю наружную трубу. Такая длина патрубка позволяет среде доходить до конца наружной трубы и не препятствовать ее выходу. Наружная труба с другой стороны заглушена. Во внутреннюю трубу с целью увеличения коэффициента теплоотдачи встроен турбулизатор в виде винтообразной ленты, периодически витой в различных направлениях. Оптимальное изменение направления витков составляет пять-шесть диаметров внутренней трубы. За пределами 6 диаметров внутренней трубы движение теплоносителя становится более установившимся, что снижает коэффициент теплоотдачи, а меньше 5 диаметров внутренней трубы возрастает гидравлическое сопротивление. Для увеличения площади теплообмена к внутренней трубе вдоль ее горизонтальной поверхности приварены металлические ленты высотой, позволяющей свободно извлекать внутреннюю трубу.The technical result of the invention is achieved by the fact that in a heat exchanger containing an outer and U-shaped inner pipe, built into each other, a connecting flange, pipes for supplying and discharging a heating or cooling medium, the inner pipe of the heat exchanger is rigidly fixed to the flange of the outer pipe, in contrast to the prototype the outer tube of the heat exchanger is cylindrical, having on one side a flange with nozzles for supplying and discharging a heating or cooling medium attached to it, which makes it easy to dismantle heat exchanger. The medium inlet pipe is extended to the U-shaped part of the outer pipe, which ensures the movement of the medium through the entire outer pipe. This length of the pipe allows the medium to reach the end of the outer pipe and not impede its exit. The outer pipe, on the other hand, is plugged. In order to increase the heat transfer coefficient, a turbulator in the form of a helical tape, periodically twisted in different directions, is built into the inner tube. The optimal change in the direction of the turns is five to six diameters of the inner pipe. Outside of 6 diameters of the inner pipe, the coolant movement becomes more steady, which reduces the heat transfer coefficient, and less than 5 diameters of the inner pipe increases the hydraulic resistance. To increase the area of heat transfer to the inner pipe along its horizontal surface, metal strips are welded to a height that allows the inner pipe to be freely removed.

Конструкция изобретения поясняется фигурой 1, где показан продольный разрез теплообменника, и фигурой 2, где показан поперечный разрез теплообменника.The design of the invention is illustrated by figure 1, which shows a longitudinal section of a heat exchanger, and figure 2, which shows a cross section of a heat exchanger.

Предлагаемый теплообменник (фиг. 1) состоит из цилиндрической наружной 1 и U-образной внутренней 2 труб, встроенных друг в друга, присоединительного фланца 3 с прикрепленными к нему с помощью гаечных соединений патрубками подвода 4 и отвода 5 (фиг. 2) греющей (охлаждающей) среды. Для обеспечения движения теплоносителя по всей наружной трубе патрубок подвода удлинен до U-образной части внутренней трубы. Внутренняя труба прикреплена к фланцу при помощи гаек 6. Фланец закреплен к наружной трубе пи помощи гаечных соединений 7. Во внутреннюю трубу встроен турбулизатор 8 в виде винтообразной ленты, витой в различных направлениях. Расстояние, через которое меняется направление витков, составляет пять-шесть диаметров внутренней трубы. К внутренней трубе вдоль ее горизонтальной поверхности приварены металлические ленты 9.The proposed heat exchanger (Fig. 1) consists of a cylindrical outer 1 and U-shaped inner 2 pipes built into each other, a connecting flange 3 with a supply pipe 4 and a discharge 5 (Fig. 2) heating (cooling) attached to it using nut connections ) environment. To ensure the movement of the coolant throughout the outer pipe, the supply pipe is extended to the U-shaped part of the inner pipe. The inner pipe is attached to the flange using nuts 6. The flange is fixed to the outer pipe by means of nut connections 7. A turbulator 8 in the form of a helical tape twisted in different directions is built into the inner pipe. The distance through which the direction of the turns changes is five to six diameters of the inner pipe. Metal tapes 9 are welded to the inner pipe along its horizontal surface.

Теплообменный аппарат работает следующим образом.The heat exchanger operates as follows.

Одна из нагреваемых или охлаждаемых сред, в качестве которой может быть использована капельная жидкость, подается в U-образную внутреннюю трубу 2, режим движения среды становится турбулентным при прохождении через турбулизатор в виде винтообразной ленты, витой в различных направлениях, вследствие чего возрастает коэффициент теплоотдачи. Расстояние, через которое меняется направление витков, составляет пять-шесть диаметров внутренней трубы. Среда обменивается теплом с другой средой через стенку внутренней трубы, площадь теплоотдачи которой увеличена при помощи металлических лент, и выводится из аппарата. Другая греющая или охлаждающая среда подается через удлиненный до U-образной части внутренней трубы патрубок 4 в наружную цилиндрическую тубу 1, тем самым обеспечивая движение среды по всей наружной трубе, движется по межтрубному пространству и выводится через патрубок 5.One of the heated or cooled media, which can be used as a dropping liquid, is fed into a U-shaped inner tube 2, the medium's motion mode becomes turbulent when passing through a turbulator in the form of a spiral tape twisted in different directions, as a result of which the heat transfer coefficient increases. The distance through which the direction of the turns changes is five to six diameters of the inner pipe. The medium exchanges heat with another medium through the wall of the inner pipe, the heat transfer area of which is increased by means of metal tapes, and is removed from the apparatus. Another heating or cooling medium is supplied through the pipe 4 extended to the U-shaped portion of the inner pipe into the outer cylindrical tube 1, thereby ensuring the movement of the medium throughout the outer pipe, moves along the annulus and is discharged through the pipe 5.

Предложенная конструкция теплообменника позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи, увеличить площадь теплообмена, создать возможность для демонтажа теплообменника.The proposed design of the heat exchanger allows you to increase the heat transfer coefficient, increase the heat transfer area, create the opportunity for dismantling the heat exchanger.

Claims

1. A heat exchanger comprising an outer and U-shaped inner pipe built into each other, a connecting flange, nozzles for supplying and discharging a heating or cooling medium, the inner pipe of the heat exchanger is rigidly fixed to the flange of the outer pipe, characterized in that the outer pipe is cylindrical, plugged on the one hand and having on the other hand a flange with nozzles for supplying and discharging a heating or cooling medium, the nozzle for supplying being elongated, a turbulator in the form of a helical tape is built into the inner pipe, iodicheski twisted in different directions.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipe for supplying a heating or cooling medium is extended to the U-shaped part of the inner tube.

3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the distance through which the direction of the turns changes is five to six diameters of the inner pipe.

4. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that metal strips of height are welded to the inner pipe along its horizontal surface, allowing the inner pipe to be freely removed.