RU2640139C1 - Radial-tube heat-mass-exchange apparatus - Google Patents
Radial-tube heat-mass-exchange apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640139C1 RU2640139C1 RU2017112466A RU2017112466A RU2640139C1 RU 2640139 C1 RU2640139 C1 RU 2640139C1 RU 2017112466 A RU2017112466 A RU 2017112466A RU 2017112466 A RU2017112466 A RU 2017112466A RU 2640139 C1 RU2640139 C1 RU 2640139C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- mass transfer
- mass
- flow
- fluid
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/04—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being formed by spirally-wound plates or laminae
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аппаратам для осуществления тепло- и массообмена флюидов и может быть использовано в различных отраслях промышленности.The invention relates to apparatus for heat and mass transfer of fluids and can be used in various industries.
Известны пластинчатые теплообменники, обладающие малой массой и габаритами и представляющие собой набор плоских гофрированных пластин, объединенных в пакет с помощью пайки, сварки или уплотнительных прокладок [Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник, кн. 4. М.: Энергоатомиздат, 1991, с. 168].Known plate heat exchangers having a small mass and dimensions and representing a set of flat corrugated plates combined in a package by soldering, welding or gaskets [Industrial heat and power engineering.
Недостатками указанных теплообменников являются: большое гидравлическое сопротивление, невысокие предельные значения рабочих температуры и давления, склонность к накоплению отложений в застойных зонах и ненадежность в эксплуатации.The disadvantages of these heat exchangers are: high hydraulic resistance, low limit values of operating temperature and pressure, the tendency to accumulation of deposits in stagnant zones and unreliability in operation.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является теплообменник Астановского радиально-спирального типа [RU 2348882, опубл. 10.03.2009 г., МПК F28D 9/04], содержащий вертикальный цилиндрический корпус с радиально ориентированными патрубками ввода/вывода теплоносителей (флюидов), вокруг вертикальной оси которого один над другим или концентрично установлены два или более блоков теплообменных элементов, образующих распределительные коллекторы. Каждый теплообменный (тепломассообменный) элемент состоит из двух стенок спиралеобразной формы, сваренных по горизонтальным сторонам и оснащенных дистанционирующими выступами, образующих внутренний канал для радиального потока первого флюида, а будучи собранными в блок, тепломассообменные элементы формируют вертикальные щелевые каналы для аксиального потока второго флюида. Поворот радиального потока флюида при переходе между блоками внутри аппарата обеспечивается перегородками, установленными в коллекторах.Closest to the claimed invention is a heat exchanger of the Astavian radial-spiral type [RU 2348882, publ. 03/10/2009,
Недостатком известного теплообменника является выполнение двух сварных швов по горизонтальным сторонам стенок тепломассообменных элементов, что увеличивает гидравлическое сопротивление аксиального канала из-за возмущения набегающего потока флюида на неровностях горизонтального сварного шва, а также снижает надежность аппарата, усложняет и удорожает его изготовление из-за большой протяженности сварных швов.A disadvantage of the known heat exchanger is the implementation of two welds on the horizontal sides of the walls of the heat and mass transfer elements, which increases the hydraulic resistance of the axial channel due to disturbance of the incoming fluid flow on the irregularities of the horizontal weld, and also reduces the reliability of the apparatus, complicates and increases the cost of its manufacture due to the long length welds.
Задачами настоящего изобретения являются снижение гидравлического сопротивления и повышение надежности аппарата.The objectives of the present invention are to reduce the hydraulic resistance and increase the reliability of the apparatus.
Техническим результатом является снижение гидравлического сопротивления и повышение надежности аппарата за счет соединения стенок каждого тепломассообменного элемента одним горизонтальным сварным швом, расположенным на боковой поверхности или в его тыльной (относительно направления аксиального потока флюида) части, а также за счет уменьшения протяженности сварных швов.The technical result is to reduce hydraulic resistance and increase the reliability of the apparatus by connecting the walls of each heat and mass transfer element with one horizontal weld located on the side surface or in its rear (relative to the direction of the axial fluid flow) part, as well as by reducing the length of the welds.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом аппарате, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками ввод/вывода флюидов, внутри которого размещен кольцеобразный блок тепломассообменных элементов, образующий распределительные коллекторы, при этом стенки каждого тепломассообменного элемента соединены горизонтальным сварным швом, снабжены дистанционирующими выступами и образуют внутренний радиальный канал для потока одного флюида, а будучи собранными в блок, тепломассообменные элементы формируют наружные аксиальные каналы для потока другого флюида, особенностью является то, что аппарат оснащен одним или несколькими тепломассообменными блоками, а стенки каждого тепломассообменного элемента соединены одним горизонтальным сварным швом, расположенным на боковой стороне или в тыльной, относительно направления аксиального потока, части тепломассообменного элемента, при этом фронтальная и тыльная части тепломассообменного элемента имеют в поперечном сечении эллипсовидную форму.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed apparatus, containing a vertical cylindrical body with fluid inlet / outlet nozzles, inside which there is an annular block of heat and mass transfer elements forming distribution manifolds, while the walls of each heat and mass transfer element are connected by a horizontal weld, equipped with spacer protrusions and form an internal radial channel for the flow of one fluid, and being assembled into a block, heat and mass transfer elements form there are external axial channels for the flow of another fluid, the feature is that the apparatus is equipped with one or more heat and mass transfer units, and the walls of each heat and mass transfer element are connected by one horizontal weld located on the side or in the back, relative to the direction of the axial flow, part of the heat and mass transfer element, in this case, the front and rear parts of the heat and mass transfer element are ellipsoid in cross section.
Предложенная конструкция аппарата позволяет использовать его для осуществления, теплообменных, массообменных и тепломассообменных процессов. При осуществлении массообмена по меньшей мере один флюид является жидкостью и стекает в виде пленки по наружным поверхностям боковых стенок тепломассообменных элементов. При оснащении аппарата более чем одним блоком тепломассообменных элементов, поворот радиального потока флюида при переходе между блоками внутри аппарата обеспечивается перегородками, установленными в распределительных коллекторах поперек оси аппарата. При осуществлении теплообмена расположение оси аппарата в пространстве может быть любым. При осуществлении массообмена и тепломассообмена расположение оси аппарата в пространстве должно быть вертикальным.The proposed design of the apparatus allows you to use it for the implementation of heat transfer, mass transfer and heat and mass transfer processes. During mass transfer, at least one fluid is a liquid and flows in the form of a film on the outer surfaces of the side walls of the heat and mass transfer elements. When the apparatus is equipped with more than one block of heat and mass transfer elements, the rotation of the radial fluid flow during the transition between the blocks inside the apparatus is provided by partitions installed in the distribution manifolds across the axis of the apparatus. When implementing heat transfer, the location of the axis of the apparatus in space can be any. During mass transfer and heat and mass transfer, the location of the axis of the apparatus in space should be vertical.
В качестве дистанцирующих выступов на стенках тепломассообменных элементов целесообразно выполнять соприкасающиеся турбулизирущие выступы, образующие компланарные каналы, наличие которых обеспечивает высокую турбулентность при малых скоростях потоков флюидов, увеличивая интенсивность тепло- и массопередачи, что позволяет уменьшить массу и габариты аппарата, а также обеспечить требуемое дистанцирование тепломассообменных элементов.As spacing protrusions on the walls of the heat and mass transfer elements, it is advisable to make contacting turbulizing protrusions forming coplanar channels, the presence of which ensures high turbulence at low fluid flow rates, increasing the heat and mass transfer rates, which reduces the mass and dimensions of the apparatus, as well as ensuring the required distance of the heat and mass transfer elements.
Целесообразно располагать теплообменные элементы в блоке на равном расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить постоянство поперечного сечения и скорости радиального потока флюида и, как следствие, высокую эффективность тепломассообмена. По меньшей мере один входной/выходной патрубок радиального потока флюида целесообразно расположить тангенциально, что снижает гидравлическое сопротивление благодаря исключению затрат энергии на разворот потока.It is advisable to arrange the heat exchange elements in the unit at an equal distance from each other, in order to ensure a constant cross section and velocity of the radial fluid flow and, as a result, high heat and mass transfer efficiency. It is advisable to arrange at least one inlet / outlet branch pipe of the radial fluid flow tangentially, which reduces the hydraulic resistance due to the elimination of energy costs for the flow reversal.
Для обеспечения возможности работы аппарата при больших перепадах давления между смежными каналами, в каналах с меньшим давлением могут быть размещены дистанцирующие вкладки, которые способны не только снять нагрузку со стенок тепломассообменных элементов и обеспечить требуемое их дистанцирование, но и задавать направление движения и дополнительно турбулизировать потоки флюидов для повышения эффективности тепло- и массоотдачи. За счет расположения элементов дистанцирующих вкладок может быть организовано или преимущественно перекрестноточное, или прямоточное, или противоточное движение флюидов как в радиальном, так и в аксиальном направлении.To enable the apparatus to operate at large pressure drops between adjacent channels, distance tabs can be placed in channels with lower pressure, which can not only remove the load from the walls of the heat and mass transfer elements and provide their required distance, but also set the direction of movement and additionally turbulent fluid flows to increase the efficiency of heat and mass transfer. Due to the arrangement of the elements of the spacing tabs, either mainly cross-flow, or direct-flow, or counter-current fluid movement can be organized in both radial and axial directions.
Соединение стенок каждого тепломассообменного элемента одним горизонтальным сварным швом, расположенным на боковой стороне или в тыльной, относительно направления аксиального потока, части тепломассообменного элемента, а также придание эллипсовидной формы поперечному сечению фронтальной и тыльной частей тепломассообменного элемента, обеспечивает близкую к совершенной гидродинамическую форму блока тепломассообменных элементов в аксиальном направлении, что уменьшает интенсивность возмущений набегающего и уходящего потоков флюида при обтекании тепломассообменных элементов блока, минимизирует потери энергии потока и снижает гидравлическое сопротивление, а реализуемое при этом двукратное уменьшение протяженности горизонтальных сварных швов повышает надежность аппарата, упрощает и удешевляет его изготовление.The connection of the walls of each heat and mass transfer element with one horizontal weld located on the side or in the rear, relative to the direction of the axial flow, of the heat and mass transfer element, as well as giving an elliptical shape to the cross section of the front and back parts of the heat and mass transfer element, provides a block of heat and mass transfer elements that is close to perfect in the axial direction, which reduces the intensity of disturbances of the incoming and outgoing fluid flows and when flowing around the heat and mass transfer elements of the unit, it minimizes the loss of flow energy and reduces hydraulic resistance, and the twofold decrease in the length of horizontal welds, which increases the reliability of the apparatus, simplifies and reduces the cost of its manufacture.
Тепломассообменный аппарат (фиг. 1) содержит корпус 1 с патрубками 2, 3 ввода/вывода одного флюида и 4, 5 - другого флюида. В корпусе 1 установлены два (условно) смежных блока 6 и 7, состоящих из вертикальных, в общем случае, тепломассообменных элементов 8, образующих кольцевой ряд вокруг вертикальной оси корпуса, формирующих периферийный 9 и центральный 10 распределительные коллекторы, в которых установлены перегородки 11 и 12, обеспечивающие поворот радиального потока флюида. Патрубки 2 и 3 предпочтительно ориентированы тангенциально. По наружной образующей блока тепломассообменных элементов может быть установлена силовая перфорированная обечайка 13. Вариант навивки проволокой и дистанцирующие вкладки не показаны.The heat and mass transfer apparatus (Fig. 1) comprises a housing 1 with
На фиг. 2 показана форма поперечного сечения тепломассообменного элемента 8, представляющего собой изогнутую в радиальном направлении прямоугольную трубу (турбулизирущие выступы не показаны) с эллипсовидными короткими сторонами 14, с двумя вариантами расположения горизонтального сварного шва 15, а также отекание тепломассообменного элемента аксиальным потоком флюида 16.In FIG. 2 shows the cross-sectional shape of the heat and
При работе предлагаемого тепломассообменного аппарата один поток флюида 16 поступает в аппарат через патрубок 4, проходит в аксиальном направлении блоки 6 и 7, обтекая тепломассообменные элементы 8, и выводится через патрубок 5. При этом другой поток флюида 17 поступает в аппарат через патрубок 2, проходит в радиальном направлении через блоки 7 и 6 и выводится через патрубок 3.During the operation of the proposed heat and mass transfer apparatus, one
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить гидравлическое сопротивление, повысить надежность тепломассообменного аппарата и может быть использовано в промышленности.Thus, the present invention allows to reduce hydraulic resistance, increase the reliability of the heat and mass transfer apparatus and can be used in industry.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112466A RU2640139C1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Radial-tube heat-mass-exchange apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112466A RU2640139C1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Radial-tube heat-mass-exchange apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2640139C1 true RU2640139C1 (en) | 2017-12-26 |
Family
ID=63857587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017112466A RU2640139C1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Radial-tube heat-mass-exchange apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640139C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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) |
RU2557146C1 (en) * | 2014-09-22 | 2015-07-20 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial and spiral heat exchanger |
RU2558664C1 (en) * | 2014-09-22 | 2015-08-10 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial-spiral heat exchanger |
-
2017
- 2017-04-11 RU RU2017112466A patent/RU2640139C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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) |
RU2557146C1 (en) * | 2014-09-22 | 2015-07-20 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial and spiral heat exchanger |
RU2558664C1 (en) * | 2014-09-22 | 2015-08-10 | Андрей Владиславович Курочкин | Radial-spiral heat exchanger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6349465B2 (en) | Arc shaped plate heat exchanger | |
US9885523B2 (en) | Liquid to liquid multi-pass countercurrent heat exchanger | |
CN107664444B (en) | Side flow plate-shell type heat exchange plate and multi-flow detachable plate-shell type heat exchanger | |
CN107228581B (en) | Sub-thread stream reduced pipe wound tube heat exchanger | |
US4440217A (en) | Counterflow heat exchanger | |
WO2020209981A3 (en) | Thermal energy storage systems | |
CA2899275A1 (en) | Heat exchanger having a compact design | |
CN104913663A (en) | Tube shell pass volume-adjustable longitudinal turbulence oil cooler | |
JP2022536053A (en) | heat exchanger with spiral baffle | |
CN103424012A (en) | Immersion type ring tube heat exchanger | |
CN210321338U (en) | Plate-shell type heat exchanger based on circular micro-channel wavy-surface heat exchange plate | |
CN202719904U (en) | High-pressure-resistant circular corrugated plate shell-and-plate heat exchanger | |
RU2640139C1 (en) | Radial-tube heat-mass-exchange apparatus | |
US2081678A (en) | Heat exchanger | |
US4298058A (en) | Tube bundle heat exchanger | |
WO1993003318A1 (en) | Bayonet heat exchanger | |
CN104949551A (en) | Heat exchanger | |
CN2655156Y (en) | Screw baffle pipe case type heat exchanger | |
US20110114086A1 (en) | Heating device | |
CN210625416U (en) | Desulfurization slurry cooler | |
RU2619432C2 (en) | Radial plated heat and mass exchange device | |
RU2739961C2 (en) | Heat and mass exchange unit | |
CN206037784U (en) | Heat exchanger with helical flow baffle | |
RU162675U1 (en) | SPIRAL HEAT EXCHANGER | |
RU2027136C1 (en) | Heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210708 |