RU2558664C1 - Radial-spiral heat exchanger - Google Patents
Radial-spiral heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558664C1 RU2558664C1 RU2014138253/06A RU2014138253A RU2558664C1 RU 2558664 C1 RU2558664 C1 RU 2558664C1 RU 2014138253/06 A RU2014138253/06 A RU 2014138253/06A RU 2014138253 A RU2014138253 A RU 2014138253A RU 2558664 C1 RU2558664 C1 RU 2558664C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- heat exchanger
- exchange elements
- axial
- elements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в различных отраслях промышленности для передачи теплоты между потоками флюидов.The invention relates to heat exchangers and can be used in various industries for the transfer of heat between fluid flows.
Известен аппарат для проведения теплообменных и диффузионных процессов [RU 2075020, опубл. 10.07.1997 г., МПК F28D 7/04, F28D 9/00], содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей, внутри которого установлен один или несколько (один над другим) блоков теплообменных элементов. Каждый блок сформирован из теплообменных элементов, представляющих собой попарно сваренные по контуру стенки, имеющие в поперечном сечении форму спирали Архимеда и образующие внутренний радиально-спиральный щелевой канал для одного из теплоносителей. Теплообменные элементы отделены друг от друга горизонтальными направляющими элементами, образующими наружные щелевые каналы для второго теплоносителя. Если теплообменник содержит более одного блока теплообменных элементов, то каждый блок снабжен патрубками для ввода и отвода теплоносителя, прокачиваемого через внутренний радиально-спиральный канал.A known apparatus for conducting heat transfer and diffusion processes [RU 2075020, publ. 07/10/1997, IPC F28D 7/04, F28D 9/00], comprising a vertical cylindrical body with nozzles for supplying and discharging coolants, inside of which one or more (one above the other) blocks of heat-exchange elements are installed. Each block is formed of heat-exchange elements, which are walls pairwise welded along the contour, having a cross-sectional shape of an Archimedes spiral and forming an internal radial-spiral slot channel for one of the coolants. The heat exchange elements are separated from each other by horizontal guiding elements forming external slotted channels for the second heat carrier. If the heat exchanger contains more than one block of heat-exchange elements, then each block is equipped with nozzles for entering and removing the heat carrier pumped through the internal radial-spiral channel.
К недостаткам этого теплообменника относятся следующие:The disadvantages of this heat exchanger include the following:
- сложность конструкции теплообменника, содержащего несколько блоков теплообменных элементов, связанная с необходимостью его оснащения патрубками для межблочного вывода и ввода теплоносителя, большая высота теплообменника, содержащего несколько блоков теплообменных элементов, из-за его вертикальной компоновки,- the complexity of the design of the heat exchanger containing several blocks of heat exchanger elements associated with the need to equip it with nozzles for inter-unit output and input of the coolant, the high height of the heat exchanger containing several blocks of heat exchanger elements, due to its vertical layout,
- большое гидравлическое сопротивление теплообменника, содержащего несколько блоков теплообменных элементов, по линии теплоносителя из-за последовательного соединения последних.- high hydraulic resistance of the heat exchanger containing several blocks of heat exchange elements along the coolant line due to the series connection of the latter.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является теплообменник Астановского радиально-спирального типа (варианты) [RU 2348882, опубл. 10.03.2009 г., МПК F28D 9/04], содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей, внутри которого вдоль вертикальной оси установлены один над другим два или более блоков теплообменных элементов, образующих периферийный кольцевой и центральный цилиндрический распределительные коллекторы (для первого теплоносителя), каждый блок сформирован из вертикально установленных (аксиальных, при вертикальном направлении оси), прилегающих друг к другу теплообменных элементов, образующих кольцевой ряд вокруг вертикальной оси корпуса, каждый теплообменный элемент выполнен из двух соединенных друг с другом стенок с дистанционирующими выступами, имеющих в поперечном сечении форму спирали Архимеда и образующих во внутренней полости щелевой канал для одного из теплоносителей (для второго теплоносителя), причем внутренние полости теплообменных элементов всех блоков сообщаются с периферийным и центральным распределительными коллекторами, а дистанционирующие выступы теплообменных элементов образуют наружные вертикальные щелевые каналы для перемещения первого теплоносителя в аксиальном направлении, при этом между смежными блоками теплообменных элементов поочередно в периферийном и центральном распределительных коллекторах установлены горизонтальные перегородки. Кроме того, предпочтительно, каждый последующий блок выполняют с противоположным по сравнению с предыдущим блоком направлением кривизны теплообменных элементов.The closest in technical essence to the claimed invention is a heat exchanger of the Astavian radial-spiral type (options) [RU 2348882, publ. 03/10/2009, IPC F28D 9/04], comprising a vertical cylindrical body with nozzles for supplying and discharging coolants, inside of which two or more blocks of heat-exchange elements forming peripheral annular and central cylindrical distribution collectors are installed one above the other along the vertical axis (for first heat carrier), each block is formed of vertically mounted (axial, with a vertical axis direction) adjacent heat exchange elements adjacent to each other, forming an annular row around the vertical the main axis of the casing, each heat-exchange element is made of two walls connected to each other with spacing protrusions having a cross-section in the form of an Archimedes spiral and forming a slot channel in the internal cavity for one of the heat carriers (for the second heat carrier), the internal cavities of the heat exchange elements of all blocks communicate with the peripheral and central distribution manifolds, and the spacing protrusions of the heat exchange elements form external vertical slotted channels for moving Ia the first fluid in the axial direction, wherein between adjacent blocks of heat exchange elements alternately in the peripheral and central distribution manifold mounted horizontal partitions. In addition, it is preferable that each subsequent block is made with the curvature direction of the heat exchange elements opposite to the previous block.
Вариант теплообменника предусматривает дополнительное наличие промежуточных распределительных коллекторов, в которых установлены вертикальные цилиндрические перегородки для осуществления теплообмена между более чем двумя теплоносителями.The heat exchanger option provides for the additional presence of intermediate distribution manifolds, in which vertical cylindrical partitions are installed for the implementation of heat exchange between more than two coolants.
Недостатками данного теплообменника является:The disadvantages of this heat exchanger are:
- сложность конструкции, связанная с наличием центральных распределительных коллекторов, связанных с внутренними полостями теплообменных элементов,- design complexity associated with the presence of central distribution manifolds associated with the internal cavities of the heat exchange elements,
- вертикальная компоновка, ограничивающая возможность размещения в помещениях, ограниченных по высоте,- vertical layout, limiting the possibility of placement in rooms limited in height,
- низкий средний температурный напор из-за перекрестноточного движения теплоносителей (первый теплоноситель движется аксиально, второй - радиально), снижающее средний температурный напор, что приводит к соответствующему увеличению площади теплообмена, массы и габаритов теплообменника.- low average temperature head due to cross-flow movement of the heat carriers (the first heat carrier moves axially and the second moves radially), which reduces the average temperature head, which leads to a corresponding increase in the heat transfer area, mass and dimensions of the heat exchanger.
Задачами настоящего изобретения являются: упрощение конструкции, исключение требований по компоновке, повышение среднего температурного напора.The objectives of the present invention are: simplifying the design, eliminating the requirements for layout, increasing the average temperature head.
Техническим результатом является:The technical result is:
- упрощение конструкции за счет применения теплообменных элементов, выполненных из двух стенок, имеющих нечетное количество (по меньшей мере один) радиальных разрезов, что позволяет исключить использование центральных распределительных коллекторов первого теплоносителя,- simplification of the design due to the use of heat exchange elements made of two walls having an odd number (at least one) of radial cuts, which eliminates the use of central distribution manifolds of the first heat carrier,
- исключение требований по компоновке теплообменника за счет произвольной ориентации его оси,- elimination of requirements for the layout of the heat exchanger due to the arbitrary orientation of its axis,
- повышение среднего температурного напора за счет обеспечения противоточного движения теплоносителей.- increase in average temperature head due to the provision of countercurrent movement of coolants.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном теплообменнике, включающем цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей, внутри которого вдоль оси установлены блоки теплообменных элементов, каждый из которых сформирован из аксиально установленных, прилегающих друг к другу теплообменных элементов, образующих кольцевой ряд вокруг оси корпуса, выполненных из двух, соединенных друг с другом, стенок с дистанционирующими выступами, имеющих в поперечном сечении форму спирали Архимеда и образующих во внутренней полости щелевой канал для второго теплоносителя, который связан с периферическим распределительным коллектором второго теплоносителя, а дистанционирующие выступы стенок теплообменных элементов образуют наружные аксиальные щелевые каналы для перемещения первого теплоносителя, особенностью является то, что теплообменник оснащен по меньшей мере одним блоком теплообменных элементов с двумя кольцевыми периферическими распределительными коллекторами второго теплоносителя, теплообменные элементы выполнены с нечетным количеством радиальных разрезов, по меньшей мере одним, стенки теплообменных элементов с одной стороны оснащены аксиально направленными дистанционирующими выступами, которые попеременно образуют в наружной полости аксиальные щелевые каналы для первого теплоносителя, а во внутренней полости аксиальные щелевые каналы для второго теплоносителя, соединенные с кольцевыми периферическими распределительными коллекторами, кроме того, в аксиальной части теплообменника размещена цилиндрическая обечайка с двумя противолежащими выпуклыми днищами, примыкающая к внутренним приосевым краям теплообменных элементов.The specified technical result is achieved by the fact that in the known heat exchanger comprising a cylindrical body with nozzles for supplying and discharging heat carriers, inside of which axes of heat exchange elements are installed along each axis, each of which is formed of axially mounted adjacent heat exchange elements forming an annular row around the axis cases made of two, connected to each other, walls with spacing protrusions having a cross-section in the form of a spiral of Archimedes and forming in internal cavity, a slit channel for the second heat carrier, which is connected to the peripheral distribution collector of the second heat carrier, and the spacing protrusions of the walls of the heat exchange elements form external axial slot channels for moving the first heat carrier, the feature is that the heat exchanger is equipped with at least one block of heat exchange elements with two ring peripheral distribution manifolds of the second coolant, heat exchange elements are made with an odd number of With at least one radial cut, the walls of the heat exchange elements are equipped on one side with axially directed spacing protrusions which alternately form axial slotted channels for the first coolant in the outer cavity, and axial slotted channels for the second coolant in the inner cavity connected to the peripheral distribution rings collectors, in addition, in the axial part of the heat exchanger there is a cylindrical shell with two opposite convex bottoms Adjacent to the axial inner edges of the heat exchange elements.
При необходимости кольцевые периферические распределительные коллекторы второго теплоносителя разных блоков выполняют сообщающимися друг с другом последовательно либо параллельно.If necessary, the annular peripheral distribution manifolds of the second coolant of different blocks are performed communicating with each other in series or in parallel.
Оснащение теплообменника блоками теплообменных элементов с двумя периферическими распределительными коллекторами второго теплоносителя каждый, в которых теплообменные элементы выполнены с нечетным количеством радиальных разрезов, позволяет исключить использование центральных распределительных коллекторов второго теплоносителя, за счет чего упростить конструкцию теплообменника.Equipping the heat exchanger with blocks of heat exchange elements with two peripheral distribution manifolds of the second heat carrier each, in which the heat exchange elements are made with an odd number of radial cuts, eliminates the use of central distribution manifolds of the second heat carrier, thereby simplifying the design of the heat exchanger.
Выполнение каждой стенки теплообменного элемента с аксиально направленными дистанционирующими выступами с одной из сторон, которые попеременно образуют в наружной полости аксиальные щелевые каналы для первого, а во внутренней полости - для второго теплоносителя, позволяет осуществить противоточное движение теплоносителя, за счет чего на 20-50% повысить средний температурный напор.The execution of each wall of the heat exchange element with axially directed spacing protrusions on one of the sides, which alternately form axial slotted channels in the outer cavity for the first and in the inner cavity for the second heat carrier, allows countercurrent movement of the heat carrier, thereby 20-50% increase the average temperature head.
Предложенная конструкция исключает требования по ориентации оси теплообменника.The proposed design eliminates the requirements for the orientation of the axis of the heat exchanger.
Теплообменник состоит из корпуса 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 первого теплоносителя и патрубками подвода 4 и отвода 5 второго теплоносителя. Вдоль оси теплообменника установлены блоки 6 теплообменных элементов 7 с двумя кольцевыми периферическими распределительными коллекторами второго теплоносителя 8 и 9 (условно показан один блок), при этом в аксиальной части теплообменника размещена цилиндрическая обечайка 10 с двумя выпуклыми днищами, примыкающая к внутренним приосевым поверхностям теплообменных элементов 7. Каждый из теплообменных элементов 7 выполнен полым с нечетным количеством радиальных разрезов (условно показан один разрез 11), при этом стенки теплообменных элементов имеют аксиально направленные дистанционирующие выступы 12 с одной из сторон, которые попеременно образуют в наружной полости щелевые каналы 13 для первого, а во внутренней полости - щелевые каналы 14 для второго теплоносителя.The heat exchanger consists of a housing 1 with nozzles for supply 2 and outlet 3 of the first coolant and nozzles for supply 4 and outlet 5 of the second coolant. Along the axis of the heat exchanger, blocks 6 of heat exchanger elements 7 with two annular peripheral distribution manifolds of the second heat carrier 8 and 9 are installed (one block is conventionally shown), while a cylindrical shell 10 with two convex bottoms is placed in the axial part of the heat exchanger, adjacent to the inner axial surfaces of the heat exchanger elements 7 Each of the heat exchange elements 7 is made hollow with an odd number of radial cuts (one cut 11 is conventionally shown), while the walls of the heat exchange element are directed in axially spacing protrusions 12 on one side, are alternately formed in the outer cavity slotted channels 13 for the first, and in the inner cavity - gap passages 14 for the second coolant.
Предлагаемый теплообменник работает следующим образом. Первый теплоноситель через патрубок 2 поступает в корпус 1, движется вдоль теплообменных элементов 7 и выводится из патрубка 3. Второй теплоноситель через патрубок 4 поступает через кольцевой периферический коллектор 8 в щелевое пространство теплообменных элементов 7, где движется аксиально противотоком к первому теплоносителю, и выводится через кольцевой периферический коллектор 9 и патрубок 5.The proposed heat exchanger operates as follows. The first heat carrier through the pipe 2 enters the housing 1, moves along the heat exchange elements 7 and is removed from the pipe 3. The second heat carrier through the pipe 4 enters through the peripheral collector 8 into the slotted space of the heat exchange elements 7, where it moves axially countercurrent to the first heat carrier, and is discharged through annular peripheral manifold 9 and pipe 5.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию теплообменника, исключить требования по ориентации его оси, повысить средний температурный напор и может найти применение в различных отраслях промышленности.Thus, the present invention allows to simplify the design of the heat exchanger, to eliminate the requirements for the orientation of its axis, to increase the average temperature head and may find application in various industries.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014138253/06A RU2558664C1 (en) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | Radial-spiral heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014138253/06A RU2558664C1 (en) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | Radial-spiral heat exchanger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2558664C1 true RU2558664C1 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53795972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014138253/06A RU2558664C1 (en) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | Radial-spiral heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2558664C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2640139C1 (en) * | 2017-04-11 | 2017-12-26 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial-tube heat-mass-exchange apparatus |
| CN110960879A (en) * | 2019-12-17 | 2020-04-07 | 郑州超之肽生物技术有限公司 | Purification device for volatile chemical organic compounds |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB389018A (en) * | 1932-09-14 | 1933-03-09 | Curt Fredrik Rosenblad | Improvements in plate heat-exchangers |
| RU2075020C1 (en) * | 1995-05-30 | 1997-03-10 | Дмитрий Львович Астановский | Apparatus for heat exchange and diffusion processes |
| DE10000288C1 (en) * | 2000-01-07 | 2001-05-10 | Renzmann Und Gruenewald Gmbh | Spiral heat exchanger; has spiral elements for at least two media, each with central tube and spiralled multichannel profile sealingly connected to slots in central tube and having tapered sealed end |
| RU2348882C1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-03-10 | Дмитрий Львович Астановский | Astanov radial-spiral-type heat-exchanger (versions) |
-
2014
- 2014-09-22 RU RU2014138253/06A patent/RU2558664C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB389018A (en) * | 1932-09-14 | 1933-03-09 | Curt Fredrik Rosenblad | Improvements in plate heat-exchangers |
| RU2075020C1 (en) * | 1995-05-30 | 1997-03-10 | Дмитрий Львович Астановский | Apparatus for heat exchange and diffusion processes |
| DE10000288C1 (en) * | 2000-01-07 | 2001-05-10 | Renzmann Und Gruenewald Gmbh | Spiral heat exchanger; has spiral elements for at least two media, each with central tube and spiralled multichannel profile sealingly connected to slots in central tube and having tapered sealed end |
| RU2348882C1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-03-10 | Дмитрий Львович Астановский | Astanov radial-spiral-type heat-exchanger (versions) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2640139C1 (en) * | 2017-04-11 | 2017-12-26 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial-tube heat-mass-exchange apparatus |
| CN110960879A (en) * | 2019-12-17 | 2020-04-07 | 郑州超之肽生物技术有限公司 | Purification device for volatile chemical organic compounds |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2348882C1 (en) | Astanov radial-spiral-type heat-exchanger (versions) | |
| EP2469215B1 (en) | Tube heat exchanger | |
| CN104501632A (en) | Arc plate heat exchanger | |
| RU2558664C1 (en) | Radial-spiral heat exchanger | |
| CN104315893A (en) | Heat exchanger | |
| RU2557146C1 (en) | Radial and spiral heat exchanger | |
| JP6311302B2 (en) | Multi-tube heat exchanger | |
| AU2016221799B2 (en) | Shell and tube heat exchanger having sequentially arranged shell and tube components | |
| RU2561799C1 (en) | Air cooling heat exchange unit | |
| RU2596685C2 (en) | Heat exchange module | |
| RU2583316C1 (en) | Radial-spiral type heat exchanger (versions) | |
| RU2427776C2 (en) | Device of heat exchange between first and second fluid mediums | |
| CN104457328A (en) | Heat exchanger | |
| US11015878B2 (en) | Heat transfer tube for heat exchanger | |
| RU2015135772A (en) | RADIALLY PLATE HEAT AND MASS EXCHANGE UNIT | |
| RU2739962C2 (en) | Radial-tube cross flow heat-mass exchange apparatus | |
| RU115057U1 (en) | HEAT EXCHANGE DEVICE | |
| RU149737U1 (en) | SHELL-TUBE HEAT EXCHANGE UNIT | |
| CN213021112U (en) | Cooling core and shell-and-tube heat exchanger | |
| CN203586904U (en) | Multi-channel inner-toothed aluminum pipe for heat exchange | |
| RU2739961C2 (en) | Heat and mass exchange unit | |
| CN215984131U (en) | Multi-flow spiral plate type heat exchanger | |
| RU2724374C1 (en) | Heat exchanger | |
| RU2771848C1 (en) | Multi-pass spiral heat exchanger | |
| RU109839U1 (en) | LAMINATED HEAT EXCHANGER |