RU2655891C1 - Теплообменный аппарат (варианты) - Google Patents

Теплообменный аппарат (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2655891C1
RU2655891C1 RU2017130471A RU2017130471A RU2655891C1 RU 2655891 C1 RU2655891 C1 RU 2655891C1 RU 2017130471 A RU2017130471 A RU 2017130471A RU 2017130471 A RU2017130471 A RU 2017130471A RU 2655891 C1 RU2655891 C1 RU 2655891C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchange
pipes
sections
edges
fluid
Prior art date
Application number
RU2017130471A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Владиславович Курочкин
Original Assignee
Андрей Владиславович Курочкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Владиславович Курочкин filed Critical Андрей Владиславович Курочкин
Priority to RU2017130471A priority Critical patent/RU2655891C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2655891C1 publication Critical patent/RU2655891C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/04Heat-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 spirally coiled

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

Изобретение относится к конструкции аппаратов, предназначенных для теплообмена между потоками флюидов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Предложен аппарат, состоящий из корпуса с патрубками ввода/вывода флюидов, в котором коаксиально установлен теплообменный блок с секциями, соединенными внутренней и наружной втулками, по меньшей мере одна из которых выполнена в виде сильфона для компенсации аксиальных температурных деформаций элементов аппарата, оснащенных кольцами и крышками, две из которых соединены трубопроводами с патрубками ввода одного из флюидов. При работе аппарата первый флюид через первый патрубок и первую крышку сначала направляют в одну из полостей секций теплообменного блока, из которой флюид выводят через вторую крышку и второй патрубок. Второй флюид через третий патрубок подают в смежную полость секций теплообменного блока, из которой флюид выводят через четвертый патрубок. Технический результат - повышение надежности аппарата. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к конструкции аппаратов, предназначенных для теплообмена между потоками флюидов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Известен пластинчатый теплообменник для изотермических химических реакторов [RU 2527901, опубл. 10.09.2014, МПК F28D 9/00], включающий несколько теплообменных элементов, каждый из которых состоит из первого и второго листов металла, образующих, соответственно, первую и вторую боковые поверхности, подающую линию теплоносителя и коллектор теплоносителя, и несколько внутренних проходов для теплоносителя между первым и вторым листами металла, причем первый и второй листы соединены по меньшей мере одним сварными швом, выполненным на первой боковой поверхности, а подающая линия теплоносителя и коллектор теплоносителя образованы подающим и коллекторным каналами и присоединены ко второму листу металла другими сварными швами, выполненными на второй поверхности пластины.
Недостатками данного теплообменника являются сложность конструкции, большое количество сварных соединений, сложность его изготовления, а также изменяющееся в радиальном направлении расстояние между теплообменными элементами, что приводит к падению скорости потока флюида в направлении от центра к периферии аппарата и снижению эффективности теплообмена.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является радиально-трубный теплообменно-контактный аппарат [RU 2621189, опубл. 01.06.2017, МПК F28D 7/04], включающий цилиндрический корпус с патрубками ввода/вывода флюидов и по меньшей мере один коаксиально установленный кольцевой тепломассообменный (теплообменный) блок, состоящий по меньшей мере из одной секции, образующий приосевой и пристеночный коллекторы и содержащий трубы прямоугольного сечения со скругленными углами и аксиально направленной длинной стороной, в радиальном направлении изогнутые с кривизной, уменьшающейся от оси к стенке аппарата, которые образуют между собой смежные полости, сообщенные с патрубками ввода и вывода флюидов, при этом соседние трубы выполнены равноотстоящими и соединены краями боковых стенок, которые оснащены дистанцирующими выступами, кроме того, теплообменный блок оборудован двумя наружными кольцами, соединенными с корпусом и краями пристеночных торцевых стенок труб, ближайших к днищам аппарата, и двумя внутренними крышками, соединенными с краями приосевых торцевых стенок труб, которые отделяют смежные полости друг от друга. Крышки могут быть соединены с патрубками ввода/вывода флюидов.
Основным недостатком данного аппарата является низкая надежность из-за возможного разрушения вследствие механических напряжений, возникающих при температурном расширении теплообменного блока в аксиальном направлении.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности.
Техническим результатом является повышение надежности аппарата за счет установки между смежными секциями теплообменного блока герметизирующих втулок, выполненных в виде сильфона и/или выполнения части наружных колец теплообменного блока подвижными относительно корпуса.
Предложено два варианта теплообменного аппарата.
Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемом аппарате, состоящем из цилиндрического корпуса с патрубками ввода/вывода флюидов и по меньшей мере одного коаксиально установленного кольцевого теплообменного блока, включающего секции, образующие приосевой и пристеночный коллекторы и содержащие трубы прямоугольного сечения со скругленными углами и аксиально направленной длинной стороной, в радиальном направлении изогнутые с кривизной, уменьшающейся от оси к стенке аппарата, которые образуют между собой смежные полости, сообщенные с патрубками ввода и вывода флюидов, при этом соседние трубы выполнены равноотстоящими и соединены краями боковых стенок, которые оснащены дистанцирующими выступами, кроме того, секции теплообменных блоков оборудованы внутренними крышками, соединенными с краями приосевых торцевых стенок труб, которые отделяют смежные полости друг от друга, и наружными кольцами, соединенными с корпусом и краями пристеночных торцевых стенок труб, ближайших к днищам аппарата, особенностью является то, что соединения всех наружных колец с корпусом, кроме одного, выполнены подвижными в аксиальном направлении.
Подвижные соединения могут быть выполнены как герметичными, например, с помощью гибких элементов или с использованием уплотнений, в частности, лабиринтных, так и скользящими по внутренней поверхности корпуса, например, в виде упоров Т-образной формы. В последнем случае происходит некоторое перемешивание потоков флюидов, что, однако, иногда допустимо, например, при теплообмене потоков с небольшим перепадом давления в рекуперационных теплообменниках. Неподвижным соединением может быть оснащена любая секция теплообменного блока.
Второй вариант отличается тем, что теплообменный блок оснащен по меньшей мере двумя секциями, соединенными внутренними и наружными герметизирующими втулками, при этом по меньшей мере одна пара втулок между смежными секциями выполнена в виде сильфонов, состоящих по меньшей мере из одной полуволны.
В обоих вариантах по меньшей мере одна из крышек может быть соединена с патрубком ввода или вывода одного из флюидов. При большом перепаде давления между потоками флюидов секции теплообменных элементов могут быть оснащены наружными силовыми элементами, например, перфорированной обечайкой или проволочной навивкой. Для обеспечения возможности обслуживания и ремонта аппарата соединения колец с корпусом целесообразно выполнить разъемными или разрезными. Сильфонными вставками могут быть также оснащены трубопроводы, соединяющие крышки с патрубками.
Для обеспечения равномерности подачи вдоль оси аппарата флюида, движущегося радиально, целесообразно в коллекторах установить распределительные элементы, например отбойные вставки, которые, например, в приосевом коллекторе могут иметь форму усеченного конуса, направленную узким основанием к набегающему потоку флюида, а в пристеночном - форму тора, имеющего в радиальном сечении форму усеченной пирамиды, например, прямоугольной, направленной узким основанием к уходящему потоку флюида.
Предлагаемый аппарат может быть использован для осуществления массообмена газ-жидкость (например, при абсорбции или фракционировании флюида) и флюид-твердое вещество (при адсорбции и при проведении каталитических химических процессов) в условиях подачи тепла или холода, распределенной по высоте аппарата, при условии оснащения аппарата соответствующими вспомогательными элементами (устройствами для ввода и распределения жидкости, сбора и вывода жидких продуктов, для загрузки и выгрузки катализатора или адсорбента и т.п.).
Выполнение соединений наружных колец с корпусом подвижными в аксиальном направлении или соединение смежных секций теплообменного блока герметизирующими втулками, выполненными в виде сильфонов, позволяет повысить надежность аппарата за счет снятия механических напряжений, возникающих при аксиально направленных температурных деформациях элементов аппарата. Сильфонные вставки на трубопроводах, соединяющих крышки с патрубками, компенсируют температурные деформации трубопроводов.
На чертеже теплообменного аппарата условно показаны элементы обоих вариантов в виде развертки сечения аппарата поверхностью, проходящей через ось и серединные линии смежных полостей секций теплообменного блока, а также условно пересекающей патрубки ввода/вывода флюидов. Кроме того, условно показано вертикальное расположение оси аппарата и ввод/вывод всех флюидов через патрубки, расположенные на днищах аппарата.
Аппарат включает корпус 1 с патрубками 2 и 3 ввода/вывода флюида 4 и патрубками 5 и 6 ввода/вывода флюида 7, в котором коаксиально установлен теплообменный блок с секциями 8 и 9 (выделены темным цветом), соединенными внутренней 10 и наружной 11 сильфонными втулками, компенсирующими температурные напряжения секций, оснащенных кольцами 12 и 13 (последнее выполнено Т-образным) и крышками 14, 15, соединенными трубопроводами с патрубками 2 и 3, соответственно, и 16, 17.
При работе аппарата флюид 4 (условно - горячий) через патрубок 2 и крышку 14 сначала направляют в одну из полостей секции 8, а затем - секции 9, из которой охлажденный флюид 4 выводят через крышку 15 и патрубок 3. Холодный (условно) флюид 7 через патрубок 5 подают в смежную полость секций 9 и 8, из которых нагретый флюид 7 выводят через патрубок 6.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность аппарата и может найти применение в промышленности.

Claims (2)

1. Теплообменный аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса с патрубками ввода/вывода флюидов и по меньшей мере одного коаксиально установленного кольцевого теплообменного блока, включающего секции, образующие приосевой и пристеночный коллекторы и содержащие трубы прямоугольного сечения со скругленными углами и аксиально направленной длинной стороной, в радиальном направлении изогнутые с кривизной, уменьшающейся от оси к стенке аппарата, которые образуют между собой смежные полости, сообщенные с патрубками ввода и вывода флюидов, при этом соседние трубы выполнены равноотстоящими и соединены краями боковых стенок, которые оснащены дистанцирующими выступами, кроме того, секции теплообменных блоков оборудованы внутренними крышками, соединенными с краями приосевых торцевых стенок труб, которые отделяют смежные полости друг от друга, и наружными кольцами, соединенными с корпусом и краями пристеночных торцевых стенок труб, ближайших к днищам аппарата, отличающийся тем, что соединения всех наружных колец с корпусом, кроме одного, выполнены подвижными в аксиальном направлении.
2. Теплообменный аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса с патрубками ввода/вывода флюидов и коаксиально установленных кольцевых теплообменных блоков, включающего секции, образующие приосевой и пристеночный коллекторы и содержащие трубы прямоугольного сечения со скругленными углами и аксиально направленной длинной стороной, в радиальном направлении изогнутые с кривизной, уменьшающейся от оси к стенке аппарата, которые образуют между собой смежные полости, сообщенные с патрубками ввода и вывода флюидов, при этом соседние трубы выполнены равноотстоящими и соединены краями боковых стенок, которые оснащены дистанцирующими выступами, кроме того, секции теплообменных блоков оборудованы внутренними крышками, соединенными с краями приосевых торцевых стенок труб, которые отделяют смежные полости друг от друга, и наружными кольцами, соединенными с корпусом и краями пристеночных торцевых стенок труб, ближайших к днищам аппарата, отличающийся тем, что секции теплообменного блока соединены внутренними и наружными герметизирующими втулками, при этом по меньшей мере одна пара втулок между смежными секциями выполнена в виде сильфонов, состоящих по меньшей мере из одной полуволны.
RU2017130471A 2017-08-28 2017-08-28 Теплообменный аппарат (варианты) RU2655891C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130471A RU2655891C1 (ru) 2017-08-28 2017-08-28 Теплообменный аппарат (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130471A RU2655891C1 (ru) 2017-08-28 2017-08-28 Теплообменный аппарат (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655891C1 true RU2655891C1 (ru) 2018-05-29

Family

ID=62560670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130471A RU2655891C1 (ru) 2017-08-28 2017-08-28 Теплообменный аппарат (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655891C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2348882C1 (ru) * 2007-07-19 2009-03-10 Дмитрий Львович Астановский Теплообменник астановского радиально-спирального типа (варианты)
EP2062640A1 (en) * 2007-11-26 2009-05-27 Methanol Casale S.A. Chemical reactor with plate heat exchange unit
US20100170666A1 (en) * 2009-01-07 2010-07-08 Zess Inc. Heat Exchanger and Method of Making and Using the Same
RU2527901C2 (ru) * 2009-08-13 2014-09-10 Метанол Касале Са Пластинчатый теплообменник для изотермических химических реакторов
RU2821189C1 (ru) * 2023-06-29 2024-06-17 Андрей Михайлович Таривердиев Способ лечения хронического внутреннего геморроя 2-4 стадии

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2348882C1 (ru) * 2007-07-19 2009-03-10 Дмитрий Львович Астановский Теплообменник астановского радиально-спирального типа (варианты)
EP2062640A1 (en) * 2007-11-26 2009-05-27 Methanol Casale S.A. Chemical reactor with plate heat exchange unit
US20100170666A1 (en) * 2009-01-07 2010-07-08 Zess Inc. Heat Exchanger and Method of Making and Using the Same
RU2527901C2 (ru) * 2009-08-13 2014-09-10 Метанол Касале Са Пластинчатый теплообменник для изотермических химических реакторов
RU2821189C1 (ru) * 2023-06-29 2024-06-17 Андрей Михайлович Таривердиев Способ лечения хронического внутреннего геморроя 2-4 стадии

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4871014A (en) Shell and tube heat exchanger
US8602089B2 (en) Heat exchanger apparatus for accommodating thermal and/or pressure transients
RU2489663C1 (ru) Теплообменник
JP2007192535A (ja) 熱交換器装置
US4084546A (en) Heat exchanger
CN210242495U (zh) 一种换热器
US20040226694A1 (en) Heat exchanger with removable core
JP2019521308A (ja) フィード・エフルエント熱交換器
EP3650794B1 (en) A shell heat exchanger and use of a shell heat exchanger
US20140090804A1 (en) Heat Exchanger
RU2655891C1 (ru) Теплообменный аппарат (варианты)
US3482626A (en) Heat exchanger
RU2701307C2 (ru) Радиально-сильфонный теплообменно-контактный аппарат
RU2619432C2 (ru) Радиально-пластинчатый тепломассообменный аппарат
EP1938037A1 (en) Plate heat exchanger and method for constructing pressure-proof plate heat exchanger
KR102406322B1 (ko) 열악한 사용 조건을 위한 열교환기
JP4891353B2 (ja) 1次流体と2次流体の間の熱交換のための組立体
CN213067184U (zh) 一种安全型换热器
RU2619431C2 (ru) Радиально-пластинчатый теплообменно-контактный аппарат
RU2739961C2 (ru) Тепломассообменный блок
RU2621189C1 (ru) Радиально-трубный теплообменно-контактный аппарат
GB2065861A (en) Countercurrent heat exchanger with a dimpled membrane
US1657028A (en) Fuel-oil heater
JP5829770B1 (ja) シェルアンドチューブ型熱交換器
US20120312512A1 (en) Heat exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210708