RU2703148C1 - Heat exchanger - Google Patents
Heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2703148C1 RU2703148C1 RU2018146954A RU2018146954A RU2703148C1 RU 2703148 C1 RU2703148 C1 RU 2703148C1 RU 2018146954 A RU2018146954 A RU 2018146954A RU 2018146954 A RU2018146954 A RU 2018146954A RU 2703148 C1 RU2703148 C1 RU 2703148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- heat exchanger
- medium
- pipes
- inlet
- 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
- F28D7/16—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 in parallel spaced relation
- F28D7/1607—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 in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
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 теплообменной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, коммунального и сельского хозяйств, преимущественно в системе теплоснабжения биогазовой установки для рекуперации теплоты эффлюента.The invention relates to heat transfer technology and can be used in various industries, utilities and agriculture, mainly in the heat supply system of a biogas plant for the recovery of effluent heat.
Биомассу в биореакторе биогазовой установки необходимо поддерживать при определенной температуре для создания оптимальных условий повышенной продуктивности бактерий. Предварительный подогрев биомассы за счет рекуперации теплоты эффлюента позволяет существенно снизить затраты энергии на подогрев биомассы в биореакторе.The biomass in the bioreactor of a biogas plant must be maintained at a certain temperature to create optimal conditions for increased productivity of bacteria. Preheating biomass due to the recovery of effluent heat can significantly reduce energy costs for heating biomass in the bioreactor.
В качестве нагревательного устройства биомассы с помощью эффлюента применяют большей частью теплообменник типа «труба в трубе», представляющий из себя две трубы, одна из которых, меньшего диаметра, концентрично расположена внутри другой, большего диаметра, с кольцевым зазором, называемым межтрубным пространством (Бажан П.И. и др. Справочник по теплообменным аппаратам. М. Машиностроение, 1989, с. 56, рис. 1.15, б). По внутренней трубе прокачивается эффлюент с более высокой температурой, а по межтрубному пространству - нагреваемая биомасса с меньшей температурой. При этом стенка внутренней трубы нагревается и передает тепло холодной биомассе, у которой вследствие этого температура повышается.For the most part, a tube-in-pipe type heat exchanger is used as the biomass heating device using an effluent, which consists of two pipes, one of which, of a smaller diameter, is concentrically located inside another, of a larger diameter, with an annular gap called the annular space (Bazhan P . I. and other Handbook of heat exchangers. M. Engineering, 1989, S. 56, Fig. 1.15, b). An effluent with a higher temperature is pumped through the inner pipe, and a heated biomass with a lower temperature is pumped through the annulus. In this case, the wall of the inner pipe heats up and transfers heat to the cold biomass, in which the temperature rises as a result.
Известны технические решения, направленные на увеличение эффективности теплоотдачи теплообменников «труба в трубе» (см, например RU 125319 U1, МПК F28D 7/10, опубл. 27.02.2013, RU 2663370 С1, МПК F28D 7/10, F28F 13/12, опубл. 03.08.2018, за счет введения дополнительных элементов. Так теплообменник по патенту RU 2663370, 03.08.2018 содержит две концентрически расположенные трубы, в межтрубном пространстве которых, вблизи внешней поверхности внутренней трубы находятся пластины, согнутые в виде элементов трубы с чередующимися просечными отверстиями, расположенными друг за другом, причем отогнутые элементы просечной перфорированной поверхности в форме лепестков расположены под углом к направлению движущегося потока теплоносителя, таким образом, что происходит захват части движущегося потока теплоносителя и его перенаправление во внутреннюю зону между перфорированными просечными пластинами и внешней поверхностью внутренней трубы.Known technical solutions aimed at increasing the heat transfer efficiency of heat exchangers "pipe in pipe" (see, for example, RU 125319 U1, IPC F28D 7/10, publ. 02/27/2013, RU 2663370 C1, IPC F28D 7/10, F28F 13/12, published on 08/03/2018, due to the introduction of additional elements.Thus, the heat exchanger according to the patent RU 2663370, 08/03/2018 contains two concentrically arranged pipes, in the annular space of which, near the outer surface of the inner pipe there are plates bent in the form of pipe elements with alternating perforated holes located one after another, The bent elements of the perforated perforated surface in the form of petals are located at an angle to the direction of the moving heat carrier flow, so that a part of the moving heat carrier flow is captured and redirected to the inner zone between the perforated perforated plates and the outer surface of the inner pipe.
Однако известные одиночные теплообменники имеют недостаточную производительность из-за малого объема межтрубного пространства.However, the known single heat exchangers have insufficient productivity due to the small volume of the annulus.
В RU 2546904 С2, МПК F28D 7/10, F28D 7/16, опубл. 10.04.2015 описан прямоточный теплообменный аппарат, содержащий корпус и концентрические трубные каналы типа "труба в трубе", образованные цилиндром, изготовленным из теплообменных элементов, примыкающих друг к другу боковыми поверхностями. Образующие цилиндр теплообменные элементы являются теплообменными элементами типа "труба в трубе", причем между наружной поверхностью и корпусом созданного цилиндра существует зазор, образующий канал греющей среды, соединенный последовательно с внутренней полостью цилиндра и с внутренним каналом элементов "труба в трубе", образующих цилиндр.In RU 2546904 C2, IPC F28D 7/10,
В известном теплообменном аппарате реализуется трехходовой теплообмен греющей среды, что повышает отъем энергии от греющей среды. Рабочая среда движется в однопроходном режиме в кольцевых каналах группы теплообменных элементов, которые являются прямыми элементами «труба в трубе» с небольшим межтрубным пространством, что незначительно увеличивает объем нагреваемого сырья по сравнению с объемом теплообменного аппарата. Кроме того, недостатком аппарата является повышенная металлоемкость из-за использования в качестве теплообменного элемента двухтрубного элемента «труба в трубе».In the known heat exchanger, a three-way heat exchange of the heating medium is realized, which increases the removal of energy from the heating medium. The working medium moves in a single-pass mode in the annular channels of a group of heat-exchange elements, which are direct pipe-in-pipe elements with a small annular space, which slightly increases the volume of the heated raw material in comparison with the volume of the heat exchanger. In addition, the disadvantage of this apparatus is the increased metal consumption due to the use of the pipe-in-pipe two-pipe element as a heat exchange element.
В основу настоящего изобретения положена задача создания теплообменного аппарата, обеспечивающего повышенную производительность и имеющего меньшую металлоемкость его изготовления.The basis of the present invention is the creation of a heat exchanger, providing increased productivity and having less metal production.
Указанная задача решается тем, что теплообменный аппарат содержит горизонтально ориентированный цилиндрический корпус с днищами выпуклой формы, патрубок подвода и патрубок отвода трубного теплоносителя, входной и выходной патрубок межтрубного теплоносителя, теплообменные элементы в виде одинарных труб, при этом центральная труба расположена по продольной оси корпуса, а боковые трубы размещены на удалении от продольной оси на равном расстоянии друг от друга, концевые участки труб жестко закреплены в противоположно расположенных отверстиях в днищах, при этом с одной стороны корпуса центральная труба соединена с патрубком подвода трубной среды, а боковые трубы соединены с вводами сборного коллектора, выход которого соединен с патрубком отвода трубной среды, с другой стороны корпуса центральная труба соединена с входом распределительного коллектора, отводы которого соединены с боковыми трубами, с обеспечением возможности протекания трубной среды в прямом направлении через центральную трубу и в обратном направлении через боковые трубы.This problem is solved in that the heat exchanger contains a horizontally oriented cylindrical body with convex bottoms, an inlet pipe and a pipe outlet for the heat transfer pipe, an inlet and an outlet pipe for the annular heat transfer medium, heat exchange elements in the form of single pipes, with the central pipe located along the longitudinal axis of the body, and the side pipes are placed at a distance from the longitudinal axis at an equal distance from each other, the end sections of the pipes are rigidly fixed in the opposite holes holes in the bottoms, while on one side of the casing the central pipe is connected to the pipe supply pipe, and the side pipes are connected to the inlet of the prefabricated manifold, the outlet of which is connected to the pipe discharge pipe, on the other side of the casing the central pipe is connected to the inlet of the distribution manifold, taps which are connected to the side pipes, with the possibility of the flow of the pipe medium in the forward direction through the Central pipe and in the opposite direction through the side pipes.
Задача решается также тем, что:The problem is also solved by the fact that:
сборный коллектор выполнена в виде цилиндра, торцевая сторона цилиндра в направлении днища закрыта сферической крышкой, другая торцевая сторона цилиндра является выходом сборного коллектора, а по цилиндрической поверхности расположены вводы сборного коллектора;the prefabricated manifold is made in the form of a cylinder, the end side of the cylinder in the direction of the bottom is closed with a spherical cover, the other end side of the cylinder is the outlet of the prefabricated collector, and the inlets of the prefabricated collector are located on a cylindrical surface;
распределительный коллектор выполнен в виде цилиндра, торцевая сторона цилиндра в направлении днища является входом распределительного коллектора, другая торцевая сторона цилиндра закрыта сферической крышкой, а по цилиндрической поверхности расположены отводы распределительного коллектора;the distribution manifold is made in the form of a cylinder, the end side of the cylinder in the direction of the bottom is the inlet of the distribution manifold, the other end side of the cylinder is closed with a spherical cover, and the outlets of the distribution manifold are located on a cylindrical surface;
входной патрубок межтрубной среды расположен сверху корпуса около днища со стороны сборного коллектора, а выходной патрубок межтрубной среды расположен снизу корпуса около днища со стороны распределительного коллектора;the inlet pipe of the annular medium is located on top of the housing near the bottom from the side of the collecting manifold, and the outlet pipe of the annular medium is located below the housing near the bottom on the side of the distribution manifold;
на корпусе установлена, по крайней мере, одна колба для термодатчика;at least one bulb for a temperature sensor is installed on the housing;
на концевом участке верхних труб со стороны сборного коллектора установлен, по крайней мере, один воздухоотводчик;at least one air vent is installed on the end section of the upper pipes from the side of the collecting manifold;
на концевом участке нижней трубы со стороны сборного коллектора установлен сливной патрубок трубной среды;at the end section of the lower pipe, from the side of the prefabricated collector, a drain pipe of the pipe medium is installed;
на корпусе, сборном и распределительном коллекторах установлен утеплитель с защитным кожухом.a heater with a protective casing is installed on the housing, prefabricated and distribution manifolds.
Повышение производительности теплообменного аппарата и снижение металлоемкости его изготовления достигается за счет размещения в одном корпусе группы теплообменных элементов в виде одинарных труб и обеспечения двухходового теплообмена греющей среды.Increasing the performance of the heat exchanger and reducing the metal consumption of its manufacture is achieved by placing a group of heat exchange elements in the form of single pipes in one housing and providing a two-way heat exchange of the heating medium.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:
фиг. 1. изображает теплообменный аппарат (сечение А-А на фиг. 2);FIG. 1. depicts a heat exchanger (section AA in FIG. 2);
фиг. 2 изображает теплообменный аппарат, вид с торца, со стороны сборного коллектора;FIG. 2 depicts a heat exchanger, end view, from the side of the collector;
фиг. 3 изображает днище, вид сверху;FIG. 3 is a bottom view from above;
фиг. 4 изображает днище, вид сбоку;FIG. 4 depicts a bottom, side view;
фиг. 5 изображает вид теплоизолированного теплообменного аппарата в разрезе.FIG. 5 is a sectional view of a thermally insulated heat exchanger.
Теплообменный аппарат содержит горизонтально ориентированный цилиндрический корпус 1, на противоположных торцевых сторонах которого закреплены днища 2 выпуклой формы, патрубок 3 подвода и патрубок 4 отвода трубной среды, входной патрубок 5 и выходной патрубок 6 межтрубной среды. Предпочтительной является сферическая или эллиптическая форма днищ 2.The heat exchanger contains a horizontally oriented cylindrical body 1, on the opposite end sides of which are mounted
Теплообменные элементы выполнены в виде одинарных труб, при этом центральная труба 7 расположена по продольной оси корпуса 1, а боковые трубы 8 размещены на удалении от продольной оси на равном расстоянии друг от друга. Концевые участки труб жестко закреплены в противоположно расположенных отверстиях 9 в днищах 2. С одной стороны корпуса центральная труба соединена с патрубком 3 подвода трубной среды, а боковые трубы 8 соединены с вводами 10 сборного коллектора 11, выход которого соединен с патрубком 4 отвода трубной среды. Предпочтительным является выполнение сборного коллектора 11 в виде цилиндра 12, торцевая сторона которого в направлении днища закрыта сферической крышкой 13, другая торцевая сторона цилиндра является выходом сборного коллектора, а вводы 10 расположены на цилиндрической поверхности. Выход сборного коллектора 11 соединен с патрубком 4 отвода трубной среды.The heat exchange elements are made in the form of single pipes, with the
С другой стороны корпуса центральная труба 7 соединена с входом распределительного коллектора 14, отводы 15 которого соединены с боковыми трубами 8. Предпочтительным является выполнение распределительного коллектора 14 в виде цилиндра 16, торцевая сторона которого в направлении днища является входом распределительного коллектора, другая торцевая сторона цилиндра закрыта сферической крышкой 17, а по цилиндрической поверхности расположены отводы 15 распределительного коллектора.On the other side of the housing, the
Такое подключение труб обеспечивает двухходовое протекания трубной среды в прямом направлении через центральную трубу 7 и в обратном направлении через боковые трубы 8.This connection of pipes provides a two-way flow of the pipe medium in the forward direction through the
Количество теплообменных элементов и их расположение выбирают из условий равномерного обогрева во всем объеме теплообменного аппарата. Устройство работает следующим образом.The number of heat exchange elements and their location are selected from the conditions of uniform heating in the entire volume of the heat exchanger. The device operates as follows.
Трубная среда последовательно проходит через патрубок 3, трубное пространство центральной трубы 7 и попадает в цилиндр 16 распределительного коллектора 14, где, отражаясь от его сферической крышки 17, равномерно распределяется по отводам 15 и поступает в боковые трубы 8. По боковым трубам 8 трубная среда проходит в обратном направлении, по вводам 10 поступает в цилиндр 12 сборного коллектора 11 и выходит через патрубок отвода 4 в обратный трубопровод трубной среды. Таким образом по трубной среде теплообменник является двухходовым, что повышает теплообмен греющей среды.The pipe medium sequentially passes through the
Межтрубная среда по входному патрубку 5 поступает в теплообменный аппарат и движется, проходя по межтрубному пространству теплообменных элементов, через выходной патрубок 6 в обратный трубопровод межтрубной системы. За счет расположения входного и выходного патрубков межтрубной среды на противоположных концах корпуса сверху и снизу, соответственно, межтрубная среда по отношению к трубной среде в боковых трубах 8 движется противотоком, что повышает эффективность теплопередачи.The annular medium through the
Контроль температуры межтрубной среды производят с помощью термодатчика, установленного в колбе 18. С целью выпуска воздуха из трубного пространства, при его заполнении трубной средой, на концевом участке труб, ориентированных вверх, со стороны сборного коллектора установлен, по крайней мере, один воздухоотводчик 19, а для слива трубной среды на концевом участке трубы, ориентированной вниз, установлен сливной патрубок 20. В горизонтальном положении теплообменник устанавливают на опорах 21. Для уменьшения тепловых потерь, особенно при использовании теплообменника вне отапливаемого помещения, корпус, сборный и распределительный коллекторы покрывают утеплителем 22 с защитным кожухом 23.The temperature of the annular medium is controlled using a temperature sensor installed in the
Теплообменный аппарат может работать как в проточном, так и накопительном режимах.The heat exchanger can operate in both flow and storage modes.
При использовании теплообменного аппарата в режиме рекуператора для подогрева биомассы перед загрузкой в биореактор в качестве трубной среды используют эффлюент, сливаемый из биореактора.When using a heat exchanger in the recuperator mode for heating biomass before loading into the bioreactor, the effluent discharged from the bioreactor is used as a tube medium.
Теплообменный аппарат можно использовать при различных вариантах трубной и межтрубной сред, например, пар - жидкость, газ - газ, жидкость - жидкость в различных отраслях промышленности, коммунального и сельского хозяйств.The heat exchanger can be used in various versions of the pipe and annular environments, for example, steam - liquid, gas - gas, liquid - liquid in various industries, utilities and agriculture.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146954A RU2703148C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146954A RU2703148C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2703148C1 true RU2703148C1 (en) | 2019-10-16 |
Family
ID=68280020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146954A RU2703148C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2703148C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2459189A1 (en) * | 1974-12-14 | 1976-06-16 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Circular cross section heat exchanger for gaseous medium - has pipe bundles connected to chambers at each end one leading to gas distributor and other to compensator |
SU1185044A1 (en) * | 1983-10-04 | 1985-10-15 | Garin Vadim A | Vertical shell-and-tube heat-exchanger |
RU2133004C1 (en) * | 1996-08-29 | 1999-07-10 | Акционерное общество закрытого типа "САТЭКС" | Heat exchanger |
RU2387936C1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") | Heat exchanger |
RU2546904C2 (en) * | 2012-10-19 | 2015-04-10 | Сергей Петрович Семенихин | Direct-flow heat exchange device |
WO2017116251A1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | Aic S.A. | Heat exchange device |
-
2018
- 2018-12-26 RU RU2018146954A patent/RU2703148C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2459189A1 (en) * | 1974-12-14 | 1976-06-16 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Circular cross section heat exchanger for gaseous medium - has pipe bundles connected to chambers at each end one leading to gas distributor and other to compensator |
SU1185044A1 (en) * | 1983-10-04 | 1985-10-15 | Garin Vadim A | Vertical shell-and-tube heat-exchanger |
RU2133004C1 (en) * | 1996-08-29 | 1999-07-10 | Акционерное общество закрытого типа "САТЭКС" | Heat exchanger |
RU2387936C1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") | Heat exchanger |
RU2546904C2 (en) * | 2012-10-19 | 2015-04-10 | Сергей Петрович Семенихин | Direct-flow heat exchange device |
WO2017116251A1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | Aic S.A. | Heat exchange device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO130285B (en) | ||
RU2348882C1 (en) | Astanov radial-spiral-type heat-exchanger (versions) | |
RU2700311C1 (en) | Heat exchanger | |
CN103629952A (en) | Tubular heat exchanger, method for manufacturing tubular heat exchanger and heat exchange equipment | |
CN101245947B (en) | Heat converter of plate-type gas water heater | |
RU2561799C1 (en) | Air cooling heat exchange unit | |
RU2703148C1 (en) | Heat exchanger | |
CN104296383A (en) | Efficient condensing heat exchanger | |
RU156761U1 (en) | RECOVERABLE TECHNOLOGICAL AIR HEATER | |
CN208671730U (en) | A kind of high-performance heat exchanger body structure | |
CN108592680A (en) | A kind of self-support type finned-tube bundle and heat exchanger | |
RU2572545C1 (en) | Shell-and-tube continuous heat exchanger | |
CN104623917B (en) | A kind of little temperature difference shell journey becomes the no baffle plate high-efficiency energy-saving evaporator in space | |
CN208606606U (en) | A kind of fume hot-water heat-exchanger rig | |
RU2703791C1 (en) | Heat exchanger | |
CN112432361A (en) | Condensation heat exchanger of central heating system | |
CN106949757A (en) | Annular groove parallel heat exchange device | |
CN106267865A (en) | The self-supporting energy-saving evaporator of the shell side axial multichannel longitudinal direction total space | |
CN206094994U (en) | Bushing type pre -heater | |
RU2804787C1 (en) | Flap heat exchanger | |
CN205642083U (en) | Four tubs of single channel group heat exchangers | |
RU210005U1 (en) | Cylindrical plate heat exchanger with radial movement of heat exchange fluids | |
RU2774015C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705150C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2806417C1 (en) | Heat exchanger |