RU2699900C1 - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2699900C1
RU2699900C1 RU2018143100A RU2018143100A RU2699900C1 RU 2699900 C1 RU2699900 C1 RU 2699900C1 RU 2018143100 A RU2018143100 A RU 2018143100A RU 2018143100 A RU2018143100 A RU 2018143100A RU 2699900 C1 RU2699900 C1 RU 2699900C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchange
housing
flows
inlet
cavities
Prior art date
Application number
RU2018143100A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Черниченко
Original Assignee
Владимир Викторович Черниченко
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 Владимир Викторович Черниченко filed Critical Владимир Викторович Черниченко
Priority to RU2018143100A priority Critical patent/RU2699900C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2699900C1 publication Critical patent/RU2699900C1/en

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

Abstract

FIELD: heat exchange equipment.
SUBSTANCE: invention relates to heat exchange technology and can be used to create heat exchangers. Heat exchange apparatus comprising a cylindrical housing with input and output branch pipes for inlet and outlet of first and second flows, arranged on the housing, heat exchange elements installed inside the housing in a certain order, which cavities are connected to corresponding cavities of supply and discharge of flows, characterized by that heat exchange housing is made consisting of inlet central and outlet parts, wherein central part is made in form of hollow cylinder with two bottoms, and inlet and outlet parts are made of several hollow cylindrical shells with one bottom, attached to each other, wherein number of shells of inlet part corresponds to number of shells of outlet part, installed in series on both sides of central part of housing so that they form monotonously alternating input cavities of first and second flows, and monotonously alternating output cavities of first and second flows, wherein heat exchange elements are made in the form of several coaxially installed pipes of different diameter and different length, wherein pipes of larger diameter and shorter length form peripheral part of each heat exchange element, and pipes of smaller diameter and longer length form its central part, wherein inlet and outlet parts of first external pipe of each heat exchange element are installed in bottoms of central part of housing, and each next pipe of heat exchange element is installed in bottoms of inlet and corresponding outlet parts inside previous tube with formation of annular radial gaps between walls of pipes, connected to first or second flows cavity, wherein cavities of annular radial gaps of first and second flows are monotonously alternating.
EFFECT: technical result is improvement of technical characteristics and expansion of functional capabilities of heat exchanger.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов.The invention relates to heat exchange technology and can be used to create heat exchangers.

Известен теплообменник, содержащий корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок, установленных коаксиально с кольцевым зазором и образующих полость для рабочего тела, подводящего и отводящего коллекторов с патрубками, теплообменные элементы, выполненные в виде двухслойных цилиндрических оболочек, соединенные между собой и корпусом при помощи пилонов, установленных на концах теплообменных элементов, при этом в пилонах выполнены каналы для подвода и отвода рабочего тела (патент РФ №2569990, Заявка №: 2014149786/06 от 09.12.2014, MПК:F28D 7/10-прототип).Known heat exchanger containing a housing consisting of an outer and inner wall mounted coaxially with an annular gap and forming a cavity for the working fluid, inlet and outlet manifolds with nozzles, heat exchange elements made in the form of two-layer cylindrical shells connected to each other and the housing using pylons installed on the ends of the heat-exchange elements, while in the pylons channels are made for the supply and removal of the working fluid (RF patent No. 2569990, Application No.: 2014149786/06 dated 12/09/2014, IPC: F28D 7/10 prototype) .

Предложенный теплообменник работает следующим образом. Во внутреннюю полость теплообменника подается теплоноситель. Теплоноситель равномерно распределяется в полости теплообменника и движется в кольцевых зазорах, расположенных между теплообменными элементами и внутренней стенкой корпуса. Рабочее тело через подводящий патрубок поступает в подводящий коллектор и далее в кольцевой зазор, расположенный между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса. В кольцевом зазоре рабочее тело разделяется на два потока. Первый поток рабочего тела проходит в кольцевом зазоре между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса, нагревается и отводится в отводящий коллектор. Второй поток рабочего тела поступает по пилонам в кольцевые зазоры, расположенные между стенками теплообменных элементов. Проходя по кольцевым зазорам, рабочее тело нагревается, после чего поток по пилонам поступает в отводящий коллектор. В отводящем коллекторе два потока рабочего тела смешиваются между собой. Рабочее тело выходит из отводящего коллектора через отводящий патрубок.The proposed heat exchanger operates as follows. Heat carrier is supplied to the internal cavity of the heat exchanger. The coolant is evenly distributed in the cavity of the heat exchanger and moves in the annular gaps located between the heat exchange elements and the inner wall of the housing. The working fluid through the inlet pipe enters the inlet manifold and then into the annular gap located between the outer wall and the inner wall of the housing. In the annular gap, the working fluid is divided into two streams. The first flow of the working fluid passes in an annular gap between the outer wall and the inner wall of the housing, heats up and is diverted to the outlet manifold. The second flow of the working fluid flows through the pylons into the annular gaps located between the walls of the heat exchange elements. Passing through the annular gaps, the working fluid is heated, after which the flow of the pylons enters the outlet manifold. In the discharge manifold, two flows of the working fluid are mixed together. The working fluid exits the outlet manifold through the outlet pipe.

Основными недостатками является сложность конструкции, значительные габаритные размеры, обусловленные значительными конструктивными зазорами между кольцевыми теплообменными элементами, неравномерность нагрева оболочек, вызванная последовательностью прохождения теплоносителя от периферийной оболочки к центральной, что, в конечном итоге, снижает эффективность работы теплообменника.The main disadvantages are the design complexity, significant overall dimensions due to significant structural gaps between the ring heat exchange elements, uneven heating of the shells caused by the sequence of passage of the coolant from the peripheral shell to the central one, which ultimately reduces the efficiency of the heat exchanger.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей теплообменника.The objective of the invention is to remedy these disadvantages, improve technical characteristics and expand the functionality of the heat exchanger.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном теплообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с входными и выходными коллекторами ввода и отвода первого и второго потоков, расположенными на корпусе, теплообменные элементы, установленные внутри корпуса в определенном порядке, полости которых связаны с соответствующими полостями подвода и отвода потоков, согласно изобретению, корпус теплообменного аппарата выполнен состоящим из входной, центральной и выходной частей, при этом центральная часть выполнена в виде полого цилиндра с двумя днищами, а входная и выходная части выполнены из нескольких полых цилиндрических обечаек с одним днищем, с поперечным сечением в виде буквы С, скрепленных между собой, причем количество обечаек входной части соответствует количеству обечаек выходной части, установленными последовательно с обеих сторон центральной части корпуса таким образом, что они образуют монотонно чередующиеся входные полости первого и второго потоков, и монотонно чередующиеся выходные полости первого и второго потоков, при этом теплообменный элемент выполнен в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины, причем трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть теплообменного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть, при этом входная и выходная часть первой наружной трубы теплообменного элемента установлена в днищах центральной части корпуса, а каждая последующая труба теплообменного элемента установлена в днищах входной и соответствующей ей выходной частей внутри предыдущей трубы с образованием кольцевых радиальных зазоров между стенками труб, соединенных с полостью первого или второго потоков, при этом полости кольцевых радиальных зазоров первого и второго потоков монотонно чередуются между собой, а величина зазоров увеличивается от периферии к центру, при этом входные и выходные коллекторы установлены с эксцентриситетом.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed heat exchanger apparatus containing a cylindrical housing with input and output collectors of the input and output of the first and second flows located on the housing, heat exchange elements installed inside the housing in a certain order, the cavities of which are connected with the corresponding supply cavities and flow outlet, according to the invention, the housing of the heat exchanger is made up of input, Central and output parts, while the Central part is made in the form a hollow cylinder with two bottoms, and the input and output parts are made of several hollow cylindrical shells with one bottom, with a cross section in the form of the letter C, fastened together, and the number of shells of the input part corresponds to the number of shells of the output part, installed sequentially on both sides of the central parts of the housing in such a way that they form monotonously alternating input cavities of the first and second flows, and monotonously alternating output cavities of the first and second flows, with heat transfer the th element is made in the form of several coaxially installed pipes of different diameters and different lengths, with pipes of larger diameter and shorter length forming the peripheral part of the heat exchange element, and pipes of smaller diameter and greater length forming its central part, while the inlet and outlet part of the first outer heat exchange pipe element is installed in the bottoms of the Central part of the housing, and each subsequent pipe of the heat-exchange element is installed in the bottoms of the inlet and the corresponding output parts inside the previous th pipe with the formation of annular radial gaps between the walls of the pipes connected to the cavity of the first or second flows, while the cavity of the annular radial gaps of the first and second flows monotonously alternate with each other, and the size of the gaps increases from the periphery to the center, while the input and output collectors are installed with eccentricity.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид теплообменника, продольный разрез, на фиг. 2 - входная часть теплообменника в увеличенном масштабе, на фиг. 3 - выходная часть теплообменника в увеличенном масштабе.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a heat exchanger, a longitudinal section, in FIG. 2 - enlarged scale of the heat exchanger inlet, FIG. 3 - the output of the heat exchanger on an enlarged scale.

Теплообменный аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с входными 2, 3 и выходными 4,5 патрубками ввода и отвода первого и второго компонентов, расположенными на корпусе 1. Корпус теплообменного аппарата выполнен состоящим из входной, центральной и выходной частей. Во входной и выходной частях корпуса 1 установлены входной 6 и выходной 7 патрубки. Центральная часть выполнена в виде полого цилиндра 8 с двумя днищами, а входная 9 и выходная 10 части выполнены из нескольких полых цилиндрических обечаек 11 с одним днищем, скрепленных между собой. Количество обечаек 11 входной части соответствует количеству обечаек 11 выходной части, установленных последовательно с обеих сторон центральной части корпуса 8 таким образом, что они образуют монотонно чередующиеся входные полости первого и второго компонентов, и монотонно чередующиеся выходные полости первого и второго компонентов.The heat exchanger contains a cylindrical housing 1 with input 2, 3 and output 4.5 nozzles of the input and output of the first and second components located on the housing 1. The housing of the heat exchanger is made up of input, central and output parts. In the input and output parts of the housing 1 are installed input 6 and output 7 nozzles. The central part is made in the form of a hollow cylinder 8 with two bottoms, and the input 9 and output 10 parts are made of several hollow cylindrical shells 11 with one bottom, fastened together. The number of shells 11 of the input part corresponds to the number of shells 11 of the output part installed sequentially on both sides of the central part of the housing 8 so that they form monotonously alternating input cavities of the first and second components, and monotonously alternating output cavities of the first and second components.

Теплообменный элемент 12 установлен внутри корпуса и его полости связаны с соответствующими полостями подвода и отвода компонентов. Теплообменный элемент 12 выполнен в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины. Трубы 13 большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть теплообменного элемента, а трубы 14 меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть. Входная и выходная часть первой наружной трубы установлена в днищах центральной части корпуса. Каждая последующая труба теплообменного элемента установлена в днищах входной и соответствующей ей выходной частей внутри предыдущей трубы с образованием кольцевых радиальных зазоров 15 или 16 между стенками труб, соединенных с полостью первого или второго компонентов. Полости кольцевых радиальных зазоров 15 первого и 16 второго компонентов монотонно чередуются между собой.The heat exchange element 12 is installed inside the housing and its cavities are connected with the respective cavities for supplying and removing components. The heat exchange element 12 is made in the form of several coaxially mounted pipes of different diameters and different lengths. Pipes 13 of larger diameter and shorter length form the peripheral part of the heat exchange element, and pipes 14 of smaller diameter and larger length form its central part. The inlet and outlet of the first outer pipe are installed in the bottoms of the central part of the housing. Each subsequent pipe of the heat-exchange element is installed in the bottoms of the inlet and the corresponding outlet parts inside the previous pipe with the formation of radial radial gaps 15 or 16 between the walls of the pipes connected to the cavity of the first or second components. The cavities of the annular radial gaps 15 of the first and 16 second components monotonously alternate with each other.

Предложенный теплообменник работает следующим образом.The proposed heat exchanger operates as follows.

Первый компонент подается во входной патрубок 6 и во входные патрубки 3, равномерно чередующиеся с входными патрубками 2 второго компонента и поступает по центральной полости теплообменного элемента 12 и чередующимся кольцевым зазорам 15 к выходной части, в частности, к патрубкам 5 и 7.The first component is fed into the inlet pipe 6 and to the inlet pipes 3, evenly alternating with the inlet pipes 2 of the second component and enters through the Central cavity of the heat exchange element 12 and alternating annular gaps 15 to the output part, in particular, to the pipes 5 and 7.

Второй компонент подается в патрубки 2, равномерно чередующиеся с патрубками подвода первого компонента 3, поступает в кольцевые полости 16 и подается к выходным патрубкам 4. Таким образом, реализуется схема - сплошная струя первого компонента - полая струя второго компонента -полая струя первого компонента - полая струя второго компонента и т.д. по количеству полых цилиндрических обечаек 11.The second component is fed into the nozzles 2, evenly alternating with the supply nozzles of the first component 3, enters the annular cavities 16 and fed to the outlet nozzles 4. Thus, the scheme is implemented - a solid jet of the first component - a hollow jet of the second component - a hollow jet of the first component - hollow jet of the second component, etc. by the number of hollow cylindrical shells 11.

Такое воздействие на потоки компонентов и их преобразование в полые кольцевые струи позволяет уменьшить поперечный характерный размер и увеличить площадь теплообмена, что, в конечном итоге, позволит повысить эффективность работы теплообменного аппарата в целом..Such an effect on component flows and their transformation into hollow annular jets makes it possible to reduce the transverse characteristic size and increase the heat transfer area, which, ultimately, will improve the overall efficiency of the heat exchanger ..

Направление подачи первого и второго компонентов может быть как попутным при подаче их в одну сторону, так и противоположным, при подаче навстречу друг другу.The feed direction of the first and second components can be both incidental when feeding them in one direction, or opposite, when feeding towards each other.

Равномерное уменьшение высоты кольцевых полостей от периферии к центру позволяет обеспечить требуемую равномерность распределения по кольцевым полостям горячего и холодного компонентов.A uniform decrease in the height of the annular cavities from the periphery to the center makes it possible to ensure the required uniform distribution over the annular cavities of the hot and cold components.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности теплообменника.Using the proposed technical solution will improve the technical characteristics and expand the functionality of the heat exchanger.

Claims (1)

Теплообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с входными и выходными коллекторами ввода и отвода первого и второго потоков, расположенными на корпусе, теплообменные элементы, установленные внутри корпуса в определенном порядке, полости которых связаны с соответствующими полостями подвода и отвода потоков, отличающийся тем, что корпус теплообменного аппарата выполнен состоящим из входной центральной и выходной частей, при этом центральная часть выполнена в виде полого цилиндра с двумя днищами, а входная и выходная части выполнены из нескольких полых цилиндрических обечаек с одним днищем, с поперечным сечением в виде буквы С, скрепленных между собой, причем количество обечаек входной части соответствует количеству обечаек выходной части, установленными последовательно с обеих сторон центральной части корпуса таким образом, что они образуют монотонно чередующиеся входные полости первого и второго потоков и монотонно чередующиеся выходные полости первого и второго потоков, при этом теплообменный элемент выполнен в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины, причем трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть теплообменного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть, при этом входная и выходная части первой наружной трубы теплообменного элемента установлены в днищах центральной части корпуса, а каждая последующая труба теплообменного элемента установлена в днищах входной и соответствующей ей выходной частей внутри предыдущей трубы с образованием кольцевых радиальных зазоров между стенками труб, соединенных с полостью первого или второго потоков, при этом полости кольцевых радиальных зазоров первого и второго потоков монотонно чередуются между собой, а величина зазоров увеличивается от периферии к центру, при этом входные и выходные коллекторы установлены с эксцентриситетом.A heat exchanger comprising a cylindrical housing with input and output collectors of the input and output of the first and second flows located on the housing, heat exchange elements installed inside the housing in a specific order, the cavities of which are associated with the respective cavities of the supply and exhaust flows, characterized in that the heat transfer housing the apparatus is made up of the input central and output parts, while the central part is made in the form of a hollow cylinder with two bottoms, and the input and output parts are are made of several hollow cylindrical shells with one bottom, with a cross section in the form of the letter C, bonded together, and the number of shells of the input part corresponds to the number of shells of the output part, mounted in series on both sides of the central part of the housing so that they form monotonously alternating input cavities of the first and second flows and monotonously alternating output cavities of the first and second flows, the heat exchange element being made in the form of several coaxially mounted x pipes of different diameters and different lengths, with pipes of larger diameter and shorter lengths forming the peripheral part of the heat exchange element, and pipes of smaller diameter and longer lengths forming its central part, while the inlet and outlet parts of the first outer pipe of the heat exchange element are installed in the bottoms of the central part of the housing and each subsequent pipe of the heat-exchange element is installed in the bottoms of the inlet and corresponding output parts inside the previous pipe with the formation of annular radial gaps between the walls s pipes connected with the cavity of the first or second flows, wherein the annular cavity the radial clearances of the first and second flows monotonically alternate with each other, and the value of gaps increases from the periphery to the center, the inlet and outlet collectors are mounted eccentrically.
RU2018143100A 2018-12-06 2018-12-06 Heat exchanger RU2699900C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143100A RU2699900C1 (en) 2018-12-06 2018-12-06 Heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143100A RU2699900C1 (en) 2018-12-06 2018-12-06 Heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2699900C1 true RU2699900C1 (en) 2019-09-11

Family

ID=67989742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018143100A RU2699900C1 (en) 2018-12-06 2018-12-06 Heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2699900C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA52799C2 (en) * 2000-06-20 2003-01-15 Євген Олександрович Коломицев Heat exchange element
RU2206850C2 (en) * 2001-07-20 2003-06-20 Буглаев Владимир Тихонович Tube heat exchanger
RU2486425C1 (en) * 2012-01-23 2013-06-27 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" Heat exchange unit
RU2569990C1 (en) * 2014-12-09 2015-12-10 Владислав Юрьевич Климов Heat exchanger

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA52799C2 (en) * 2000-06-20 2003-01-15 Євген Олександрович Коломицев Heat exchange element
RU2206850C2 (en) * 2001-07-20 2003-06-20 Буглаев Владимир Тихонович Tube heat exchanger
RU2486425C1 (en) * 2012-01-23 2013-06-27 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" Heat exchange unit
RU2569990C1 (en) * 2014-12-09 2015-12-10 Владислав Юрьевич Климов Heat exchanger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2699768C1 (en) Heat exchanger
RU2699900C1 (en) Heat exchanger
RU2699901C1 (en) Heat exchanger
RU2699902C1 (en) Heat exchanger
RU2703791C1 (en) Heat exchanger
RU2705168C1 (en) Heat exchanger
RU2718150C1 (en) Heat exchanger
RU2705152C1 (en) Heat exchanger
RU2705158C1 (en) Heat exchanger
RU2719242C1 (en) Heat exchanger
RU2699909C1 (en) Heat exchanger
RU2705917C1 (en) Heat exchanger
RU2699906C1 (en) Heat exchanger
RU2705174C1 (en) Heat exchanger
RU2699905C1 (en) Heat exchanger
RU2705167C1 (en) Heat exchanger
RU2719260C1 (en) Heat exchanger
RU2720531C1 (en) Heat exchanger
RU2724374C1 (en) Heat exchanger
RU2719248C1 (en) Heat exchanger
RU2710835C1 (en) Heat exchanging device
RU2719244C1 (en) Heat exchanger
RU2705173C1 (en) Heat exchanger
RU2705150C1 (en) Heat exchanger
RU2715810C1 (en) Heat exchanger