RU2621194C1 - Heat exchange unit - Google Patents
Heat exchange unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621194C1 RU2621194C1 RU2016120226A RU2016120226A RU2621194C1 RU 2621194 C1 RU2621194 C1 RU 2621194C1 RU 2016120226 A RU2016120226 A RU 2016120226A RU 2016120226 A RU2016120226 A RU 2016120226A RU 2621194 C1 RU2621194 C1 RU 2621194C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- cavity
- additional
- tube
- heat exchange
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/103—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of more than two coaxial conduits or modules of more than two coaxial conduits
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменным аппаратам с трубами с развитой поверхностью теплообмена, и может быть использовано в аппаратах воздушного охлаждения, теплообменниках, холодильниках, рекуператорах, печах, которые применяются в различных отраслях промышленности.The invention relates to the field of heat engineering, namely to heat exchangers with pipes with a developed heat exchange surface, and can be used in air coolers, heat exchangers, refrigerators, recuperators, furnaces, which are used in various industries.
Известны теплообменные аппараты, содержащие корпус, входной и выходной коллекторы и пучок теплообменных прямых труб (А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Альянс, 2008, с. 326-333).Known heat exchangers containing a housing, input and output headers and a bundle of heat exchange direct pipes (A.G. Kasatkin. The main processes and devices of chemical technology. M., Alliance, 2008, S. 326-333).
Основными недостатками указанных конструкций является недостаточно интенсивный теплообмен в связи с низким коэффициентом теплопередачи из-за слабой турбулизации потоков, проходящих как внутри труб, так и в межтрубном пространстве, высокая материалоемкость и значительные габариты.The main disadvantages of these designs is insufficient heat transfer due to the low heat transfer coefficient due to poor turbulization of flows passing both inside the pipes and in the annulus, high material consumption and significant dimensions.
Известны теплообменные аппараты, содержащие корпус, входной и выходной коллекторы и пучок теплообменных труб в виде пространственно-спиральных змеевиков, установленных в зазорах между витками друг друга (Патенты РФ №2152574, МПК F28D 7/02 от 16.09.1999 и №2238500, МПК F28D 7/02 от 27.12.2002).Known heat exchangers containing a housing, input and output headers and a bundle of heat exchange tubes in the form of spatially spiral coils installed in the gaps between the turns of each other (RF Patents No. 2152574, IPC
Основными недостатками указанных конструкций является сложность изготовления змеевиков, формирование трубных пучков в межтрубном пространстве теплообменного аппарата, теплообмен между средами недостаточно интенсивный, особенно в межтрубном пространстве, низкий коэффициент теплопередачи на уровне 150 ккал/ч⋅м2 («Теплообменное оборудование ООО «АНОД-ТЦ»»).The main disadvantages of these designs is the complexity of manufacturing coils, tube bundles in forming the annulus heat exchanger, heat exchange between fluids insufficiently intense, especially in the annulus, the low heat transfer coefficient of 150 kcal / ch⋅m 2 ( "Heat Transfer Equipment Ltd." TC-ANODE "").
Известны теплообменные аппараты, содержащие корпус, входной и выходной коллекторы и змеевиковые элементы из труб, установленных в зазорах между витками змеевиковых элементов (Патент РФ №2451875, МПК F22B 37/00, F28D 7/02 от 14.10.2010).Known heat exchangers containing a housing, input and output manifolds and coil elements from pipes installed in the gaps between the turns of the coil elements (RF Patent No. 2451875, IPC F22B 37/00, F28D 7/02 of 10/14/2010).
Основным недостатком указанной конструкции является недостаточно интенсивный теплообмен между средами, особенно при движении теплопередающей среды снаружи змеевиковых элементов поперек оси пучка труб и изготовления змеевиковых пучков труб вложением одного пучка труб в другие пучки.The main disadvantage of this design is the insufficiently intense heat transfer between the media, especially when the heat transfer medium moves outside the coil elements across the axis of the tube bundle and the manufacture of coil tube bundles by embedding one tube bundle in other bundles.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является теплообменный аппарат с оребренными теплообменными трубами, в частности аппарат воздушного охлаждения, содержащий корпус, входной и выходной коллекторы с устройствами ввода и вывода горячего и холодного потоков и пучок теплообменных прямых оребренных труб (Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения. Справочник. А.Н. Бессонов, Г.А. Дрейцер, В.Б. Кунтыш и др. СПб, Недра, 1996, с. 89-104).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is a heat exchanger with finned heat exchanger tubes, in particular an air-cooled apparatus comprising a housing, inlet and outlet manifolds with input and output devices for hot and cold flows and a bundle of heat-exchanged straight finned tubes (Basics of calculation and design of air-cooled heat exchangers (Reference: A. N. Bessonov, G. A. Dreitzer, V. B. Kuntysh et al. St. Petersburg, Nedra, 1996, pp. 89-104).
Основными недостатками указанной конструкции является недостаточно интенсивный теплообмен из-за слабой турбулизации потока, проходящего внутри прямых труб, и низкого коэффициента теплоотдачи от стенки к потоку внутри труб, лимитирующего общий коэффициент теплопередачи.The main disadvantages of this design is the insufficient heat exchange due to weak turbulization of the flow passing inside the straight pipes and low heat transfer coefficient from the wall to the flow inside the pipes, which limits the overall heat transfer coefficient.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в интенсификации теплообмена как в трубном, так и межтрубном пространствах пучков теплообменных оребренных труб с одновременным увеличением удельной площади теплообмена.The problem to which the claimed invention is directed is to intensify heat transfer in both the tube and annular spaces of the bundles of heat-exchange finned tubes with a simultaneous increase in the specific heat transfer area.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном теплообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с патрубками подвода компонента внутрь корпуса и его отвода из корпуса, расположенными во входной и выходной частях корпуса соответственно, теплообменные трубы, установленные внутри корпуса в трубных досках, профилированные крышки с присоединительными фланцами, установленные на торцах корпуса и образующие с трубными досками полости подвода и отвода компонента, подаваемого через теплообменные трубы, согласно изобретению внутри каждой теплообменной трубы дополнительно коаксиально установлена внутренняя труба с образованием кольцевого радиального зазора между стенками труб, при этом во входной и выходной частях корпуса теплообменника установлены дополнительные днища, образующие с трубными досками и профилированными крышками полости подвода и отвода компонентов, при этом полость кольцевого радиального зазора между стенками теплообменных и внутренних дополнительных труб соединена с полостью, образованной трубной доской и дополнительным днищем, а полость между профилированной крышкой и дополнительным днищем соединена с полостями внутренних дополнительных трубок и с полостью корпуса.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed heat exchanger apparatus containing a cylindrical body with nozzles for supplying a component into the housing and its outlet from the housing located in the input and output parts of the housing, respectively, heat transfer pipes installed inside the housing in the tube boards, profiled lids with connecting flanges mounted on the ends of the casing and forming, with tube boards, cavities for supplying and discharging a component supplied through heat exchange pipes, according to the invention an inner pipe is additionally coaxially installed inside each heat-exchange pipe with the formation of an annular radial clearance between the pipe walls, while in the inlet and outlet parts of the heat exchanger body additional bottoms are installed, forming with the tube plates and profiled covers the cavities for supplying and removing components, while the cavity is annular radial the gap between the walls of the heat exchange and internal additional pipes is connected to the cavity formed by the tube plate and the additional bottom, and the cavity between the profiled cover and the additional bottom is connected with the cavities of the internal additional tubes and with the cavity of the housing.
В варианте исполнения полость между профилированной крышкой и дополнительным днищем соединена с полостью корпуса при помощи полых втулок, равномерно расположенных в периферийной зоне трубных досок и дополнительных днищ.In an embodiment, the cavity between the profiled cover and the additional bottom is connected to the cavity of the housing by means of hollow bushings uniformly located in the peripheral zone of the tube plates and additional bottoms.
В варианте исполнения полость между профилированной крышкой и дополнительным днищем соединена с полостью корпуса при помощи полых втулок, установленных в трубных досках и дополнительных днищах, при этом одна втулка расположена по оси корпуса, а остальные равномерно расположены в периферийной зоне трубных досок и дополнительных днищ.In the embodiment, the cavity between the profiled cover and the additional bottom is connected to the housing cavity using hollow bushings installed in the tube plates and additional bottoms, with one sleeve located along the axis of the housing, and the rest uniformly located in the peripheral zone of the tube boards and additional bottoms.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез предложенного теплообменного аппарата, на фиг. 2 показано поперечное сечение предложенного теплообменного аппарата, на фиг. 3 показан продольный разрез предложенного теплообменного аппарата в варианте с центральными втулками.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed heat exchanger, FIG. 2 shows a cross section of the proposed heat exchanger, FIG. 3 shows a longitudinal section of the proposed heat exchanger in an embodiment with central bushings.
Теплообменный аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками подвода 2, 3 компонента внутрь корпуса и его отвода 4, 5 из корпуса, расположенными во входной и выходной частях корпуса соответственно. Теплообменные трубы 6 установлены внутри корпуса 1 в трубных досках 7. Внутри каждой теплообменной трубы 6 дополнительно коаксиально установлена внутренняя труба 8 с образованием кольцевого радиального зазора 9 между стенками труб 6 и 8. Во входной и выходной частях корпуса теплообменника установлены дополнительные днища 10 и 11, образующие с трубными досками 7 и профилированными крышками 12 и 13 полости подвода и отвода компонентов. Полость кольцевого радиального зазора между стенками теплообменных 6 и внутренних дополнительных труб 8 соединена с полостями, образованными трубными досками 7 и дополнительными днищами 10 и 11, а полости между профилированными крышками 12 и 13 и дополнительными днищами 10 и 11 соответственно соединены с полостями внутренних дополнительных трубок 8 и с полостью корпуса 1 при помощи полых втулок 14, равномерно расположенных в периферийной зоне трубных досок 7 и дополнительных днищ 10 и 11.The heat exchanger comprises a
В варианте исполнения полость между профилированной крышкой 12 и дополнительным днищем 10 соединена с полостью корпуса 1 при помощи полых втулок 14, установленных в трубных досках 7 и дополнительных днищах 10 и 11, при этом втулки 15 и 16 расположены по оси корпуса 1.In an embodiment, the cavity between the
Предложенный теплообменный аппарат работает следующим образом.The proposed heat exchanger operates as follows.
Во входные 2, 3 патрубки подается горячий и холодный потоки, которые, после теплообмена, отводятся через выходные патрубки 4 и 5 соответственно.Hot and cold flows are supplied to the
Из полости, образованной трубной доской 7 и дополнительным днищем 10, компонент попадает в кольцевой радиальный зазор 9, образованный трубами 6 и 8, где изменяет свою форму со сплошной круглой на кольцевую, с полой центральной частью.From the cavity formed by the
Из полости, образованной профилированной крышкой 12 и дополнительным днищем 10, компонент поступает в полости дополнительных внутренних труб 8, а также через втулки 14 поступает в полость корпуса 1.From the cavity formed by the
Такое воздействие на струю позволяет реализовать схему «первый компонент - второй компонент - первый компонент» в одной теплообменной трубе, т.е. теплообмен будет происходить не только по наружной поверхности теплообменной трубы 6, но и по поверхности дополнительных внутренних труб 8.Such an effect on the jet allows the “first component - second component - first component” scheme to be implemented in one heat transfer tube, i.e. heat transfer will occur not only on the outer surface of the
Такое видоизменение формы поперечного сечения трубы позволяет при неизменной площади поперечного сечения трубы и, следовательно, при неизменном перепаде давления на трубе примерно в 1,8…2,2 раза увеличить периметр поверхностей теплообмена с одновременным уменьшением характерного поперечного размера - размера центральной части струи.This modification of the cross-sectional shape of the pipe allows for a constant cross-sectional area of the pipe and, consequently, for a constant pressure drop across the pipe to increase by about 1.8 ... 2.2 times the perimeter of the heat transfer surfaces while reducing the characteristic transverse size - the size of the central part of the jet.
Такое изменение формы поперечного сечения - со сплошного круглого на профилированное кольцеобразное с одновременным уменьшением толщины струи - позволит улучшить условия теплообмена, т.к. будет нагреваться/отдавать тепло не только периферийная часть струи, а вся струя. Также такое видоизменение формы струи приводит к ее дополнительной турбулизации за счет того, что в местах разделения сплошной струи на полую кольцевую и в местах слияния полой струи в сплошную струю будет возникать турбулизация потока, что приведет к дополнительному перемешиванию слоев потока между собой и позволит улучшить условия теплообмена и теплопередачи.Such a change in the shape of the cross section - from solid round to shaped annular with a simultaneous decrease in the thickness of the jet - will improve the heat transfer conditions, because not only the peripheral part of the jet will heat up / give off heat, but the entire stream. Also, such a modification of the shape of the jet leads to its additional turbulization due to the fact that at the points of separation of the continuous stream into a hollow annular stream and at the places where the hollow stream merges into a continuous stream, flow turbulence will occur, which will lead to additional mixing of the flow layers between themselves and will improve conditions heat transfer and heat transfer.
В варианте исполнения полость между профилированной крышкой 12 и дополнительным днищем 10 соединена с полостью корпуса 1 при помощи полых втулок 14, установленных в трубных досках 7 и дополнительных днищах 10 и 11, при этом втулки 15 и 16 расположены по оси корпуса 1.In an embodiment, the cavity between the
Использование предложенного технического решения позволит интенсифицировать теплообмен как в трубном, так и межтрубном пространствах пучков теплообменных труб с одновременным увеличением удельной площади теплообмена, что в конечном итоге позволит уменьшить габаритные размеры теплообменного аппарата либо увеличить площадь теплообмена при неизменных габаритных размерах теплообменного аппарата.Using the proposed technical solution will allow to intensify heat transfer both in the pipe and annular spaces of the bundles of heat transfer pipes with a simultaneous increase in the specific heat transfer area, which ultimately will reduce the overall dimensions of the heat exchanger or increase the heat transfer area with the constant overall dimensions of the heat exchanger.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120226A RU2621194C1 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Heat exchange unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120226A RU2621194C1 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Heat exchange unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2621194C1 true RU2621194C1 (en) | 2017-06-01 |
Family
ID=59031990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016120226A RU2621194C1 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Heat exchange unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2621194C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2780572C1 (en) * | 2021-12-27 | 2022-09-27 | Акционерное общество "Машиностроительный завод "ЗиО-Подольск" (АО "ЗиО-Подольск") | Heat exchange module |
WO2023128805A1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | Акционерное Общество "Машиностроительный Завод "Зио-Подольск" | Heat exchange module |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4336770A (en) * | 1979-07-30 | 1982-06-29 | Toyo Engineering Corporation | Waste heat boiler |
RU2072067C1 (en) * | 1994-07-12 | 1997-01-20 | Сергей Михайлович Дмитриев | Straight-flow vertical steam generator |
RU13835U1 (en) * | 1999-10-05 | 2000-05-27 | Дмитриев Сергей Михайлович | DIRECT VERTICAL STEAM GENERATOR |
-
2016
- 2016-05-24 RU RU2016120226A patent/RU2621194C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4336770A (en) * | 1979-07-30 | 1982-06-29 | Toyo Engineering Corporation | Waste heat boiler |
RU2072067C1 (en) * | 1994-07-12 | 1997-01-20 | Сергей Михайлович Дмитриев | Straight-flow vertical steam generator |
RU13835U1 (en) * | 1999-10-05 | 2000-05-27 | Дмитриев Сергей Михайлович | DIRECT VERTICAL STEAM GENERATOR |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2780572C1 (en) * | 2021-12-27 | 2022-09-27 | Акционерное общество "Машиностроительный завод "ЗиО-Подольск" (АО "ЗиО-Подольск") | Heat exchange module |
WO2023128805A1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | Акционерное Общество "Машиностроительный Завод "Зио-Подольск" | Heat exchange module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2486425C1 (en) | Heat exchange unit | |
PL223959B1 (en) | Dual heat exchanger | |
RU2527772C1 (en) | Heat-exchanging device | |
WO2016114673A1 (en) | Heat exchanger | |
RU2621194C1 (en) | Heat exchange unit | |
RU2699768C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2673119C2 (en) | Heat exchanging device | |
RU2707446C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2724374C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705168C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2699902C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2719242C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2718150C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2710835C1 (en) | Heat exchanging device | |
RU2699906C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705150C1 (en) | Heat exchanger | |
RU115057U1 (en) | HEAT EXCHANGE DEVICE | |
RU2699909C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705174C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2774015C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705152C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705917C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705167C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2699901C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705164C1 (en) | Heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180525 |