RU2724374C1 - Heat exchanger - Google Patents
Heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2724374C1 RU2724374C1 RU2018143023A RU2018143023A RU2724374C1 RU 2724374 C1 RU2724374 C1 RU 2724374C1 RU 2018143023 A RU2018143023 A RU 2018143023A RU 2018143023 A RU2018143023 A RU 2018143023A RU 2724374 C1 RU2724374 C1 RU 2724374C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- inlet
- shells
- input
- 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
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 при создании теплообменных аппаратов.The invention relates to heat transfer 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, МПК: 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 for supplying and discharging the working fluid are made (RF patent No. 2569990, Application No. 2014149786/06 dated 12/09/2014, IPC:
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 the 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 through the pylons enters the outlet manifold. In the outlet 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 теплообменного аппарата.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 патрубками ввода и отвода первого и второго компонентов, расположенными на корпусе, теплообменные элементы, установленные внутри корпуса в определенном порядке, полости которых связаны с соответствующими полостями подвода и отвода компонентов, 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, скрепленных между собой, причем каждая упомянутая обечайка содержит одно днище, при этом обечайки выполнены разного диаметра, увеличивающимся от входной части к центральной и уменьшающимся от центральной части к выходной, причем количество обечаек входной части соответствует количеству обечаек выходной части, при этом обечайки установлены последовательно с обеих сторон центральной части корпуса таким образом, что образуют чередующиеся входные полости первого и второго компонентов, и чередующиеся выходные полости первого и второго компонентов, при этом упомянутые входные и выходные полости первого компонента открываются в общие входной и выходной коллекторы первого компонента соответственно, установленные на корпусе теплообменного аппарата, и выполненные в виде труб с патрубками подачи или приема компонента, а упомянутые входные и выходные полости второго компонента открываются в общие входной и выходной коллекторы второго компонента соответственно, установленные на корпусе теплообменного аппарата, и выполненные в виде труб с патрубками подачи или приема компонента, при этом теплообменные элементы выполнены 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 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 компонентов, при этом полости кольцевых радиальных зазоров первого и второго потоков монотонно чередуются между собой.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed heat exchanger apparatus containing a cylindrical housing with inlet and outlet nozzles for input and output of the first and second components located on the housing, heat exchange elements installed inside the housing in a specific order, the cavities of which are connected with the corresponding supply cavities and the removal of components, according to the invention, the casing of the heat exchanger is made up of inlet, center and outlet parts, the central part is made in the form of a hollow cylinder with two bottoms, and the inlet and outlet parts are made of several hollow cylindrical shells fastened together, each said shell contains one bottom, while the shells are made of different diameters, increasing from the inlet to the central and decreasing from the central part to the outlet, and the number of shells of the input part corresponds to the number of shells of the output part, consequently on both sides of the central part of the housing in such a way that alternating input cavities of the first and second components are formed, and alternating output cavities of the first and second components are formed, while said input and output cavities of the first component open into the common input and output collectors of the first component, respectively, installed on the body of the heat exchanger, and made in the form of pipes with nozzles for supplying or receiving a component, and the said input and output cavities of the second component open in the common input and output headers of the second component, respectively, mounted on the body of the heat exchanger, and made in the form of pipes with nozzles or receiving a component, while the heat exchange elements are made in the form of several coaxially mounted pipes of different diameters and different lengths, with pipes of a larger diameter and a shorter length form the peripheral part of the heat exchange element, and pipes of a smaller diameter and a larger lengths form its central part, while the input and output parts of the 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 input and corresponding output parts inside the previous pipe with the formation of circular radial gaps between the pipe walls, connected to the cavity of the first or second components, while the cavity of the annular radial gaps of the first and second flows monotonously alternate with each other.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид теплообменного аппарата, продольный разрез, на фиг. 2 - входная часть теплообменного аппарата в увеличенном масштабе, на фиг. 3 - выходная часть теплообменного аппарата 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.
Предложенный теплообменный аппарат содержит цилиндрический корпус, состоящий из входной 1, центральной 2 и выходной 3 частей. Центральная часть 2 выполнена в виде полого цилиндра с двумя днищами. Входная 1 и выходная 3 части выполнены из нескольких полых цилиндрических обечаек 4, скрепленных между собой. Каждая обечайка 4 содержит одно днище. Обечайки 4 выполнены разного диаметра, увеличивающимся от входной части к центральной и уменьшающимся от центральной части к выходной, причем количество обечаек входной части соответствует количеству обечаек выходной части. Обечайки 4 установлены последовательно с обеих сторон центральной части 2 корпуса таким образом, что образуют чередующиеся входные полости 5 и 6 первого и второго компонентов соответственно, и чередующиеся выходные полости 7 и 8 первого и второго компонентов. Упомянутые входные 5 и выходные 7 полости первого компонента открываются в общие входной 9 и выходной 10 коллекторы первого компонента соответственно. Входные 6 и выходные 8 полости второго компонента открываются в общие входной 11 и выходной 12 коллекторы второго компонента соответственно. Теплообменный элемент 13 выполнен в виде нескольких коаксиально установленных труб 14 разного диаметра и разной длины. Трубы 14 большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть теплообменного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть. Входная и выходная часть наружной трубы теплообменного элемента 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 между стенками труб, соединенных с полостью первого или второго компонентов, при этом полости кольцевых радиальных зазоров первого и второго потоков монотонно чередуются между собой.The proposed heat exchanger contains a cylindrical body, consisting of input 1, central 2 and
На трубах выполнены ребра 15.The pipes are made
Предложенный теплообменный аппарат работает следующим образом.The proposed heat exchanger operates as follows.
Из входного коллектора 9 первого компонента компонент поступает в полости первого компонента 5, образованные обечайками 4, и из них в кольцевые зазоры теплообменного элемента 13, образованного из труб 14. Пройдя по кольцевым зазорам, первый компонент собирается в выходных полостях 7 первого компонента, после чего поступает в выходной коллектор 10 первого компонента и отводится далее для дальнейшего использования.From the
Из входного коллектора 11 второго компонента, компонент поступает в полости второго компонента 6, образованные обечайками 4, и из них в кольцевые зазоры теплообменного элемента 13, образованного из труб 14. Пройдя по кольцевым зазорам, второй компонент собирается в выходных полостях 8 второго компонента, после чего поступает в выходной коллектор 12 первого компонента и отводится далее для дальнейшего использования.From the
Теплообмен между компонентами осуществляется через стенки труб 14 теплообменного элемента 13.Heat exchange between the components is carried out through the walls of the
Схема подачи компонентов в виде коаксиальных полых колец, между стенками труб 14 теплообменного элемента 13, позволяет увеличить в несколько раз площадь поверхности теплообмена с одновременным уменьшением толщины струи. Такое решение дает возможность реализовать схему подачи первого и второго компонентов с их чередованием, что, в конечном итоге, даст возможность повысить эффективность работы теплообменного аппарата и обеспечить требуемые характеристики по теплообмену при значительно меньших габаритных размерах теплообменного аппарата. Наличие на наружной поверхности труб ребер 15 позволяет улучшить условия теплообмена.The scheme for supplying components in the form of coaxial hollow rings between the walls of the
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.
Использование предложенного технического решения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности теплообменного аппарата.Using the proposed technical solution will improve the technical characteristics and expand the functionality of the heat exchanger.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143023A RU2724374C1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143023A RU2724374C1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2724374C1 true RU2724374C1 (en) | 2020-06-23 |
Family
ID=71136053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018143023A RU2724374C1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2724374C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1298505A1 (en) * | 1985-09-06 | 1987-03-23 | Рижский Рыбо-Консервный Комбинат "Кайя" | Heat exchanger |
RU2036407C1 (en) * | 1992-03-18 | 1995-05-27 | Лев Абрамович Ровинский | Heat exchanger |
RU54731U1 (en) * | 2006-02-13 | 2006-07-27 | ЗАО "Оскон-Вятка" | MULTI-CHANNEL HEAT EXCHANGE DEVICE |
EP1591516B1 (en) * | 2002-10-03 | 2009-07-15 | Morales Cervantis, José | Heat exchanger for fermentation tank |
US20180216893A1 (en) * | 2015-03-12 | 2018-08-02 | Bayotech, Inc. | Nested-flow heat exchangers |
RU2671669C1 (en) * | 2018-02-06 | 2018-11-06 | Владислав Юрьевич Климов | Heat exchanger |
-
2018
- 2018-12-06 RU RU2018143023A patent/RU2724374C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1298505A1 (en) * | 1985-09-06 | 1987-03-23 | Рижский Рыбо-Консервный Комбинат "Кайя" | Heat exchanger |
RU2036407C1 (en) * | 1992-03-18 | 1995-05-27 | Лев Абрамович Ровинский | Heat exchanger |
EP1591516B1 (en) * | 2002-10-03 | 2009-07-15 | Morales Cervantis, José | Heat exchanger for fermentation tank |
RU54731U1 (en) * | 2006-02-13 | 2006-07-27 | ЗАО "Оскон-Вятка" | MULTI-CHANNEL HEAT EXCHANGE DEVICE |
US20180216893A1 (en) * | 2015-03-12 | 2018-08-02 | Bayotech, Inc. | Nested-flow heat exchangers |
RU2671669C1 (en) * | 2018-02-06 | 2018-11-06 | Владислав Юрьевич Климов | Heat exchanger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2699768C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705167C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2724374C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2710835C1 (en) | Heat exchanging device | |
RU2707446C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705168C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2718150C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2699902C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705174C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2699901C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705152C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2703791C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2719242C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2699905C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2699906C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2699909C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705158C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2699900C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705917C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2719260C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2719244C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705150C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2719248C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2705173C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2719246C1 (en) | Heat exchanger |