RU2752212C2 - Shell-and-tube device with partitions - Google Patents

Shell-and-tube device with partitions Download PDF

Info

Publication number
RU2752212C2
RU2752212C2 RU2019122643A RU2019122643A RU2752212C2 RU 2752212 C2 RU2752212 C2 RU 2752212C2 RU 2019122643 A RU2019122643 A RU 2019122643A RU 2019122643 A RU2019122643 A RU 2019122643A RU 2752212 C2 RU2752212 C2 RU 2752212C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
baffles
lamellar
pipes
projections
plate
Prior art date
Application number
RU2019122643A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019122643A3 (en
RU2019122643A (en
Inventor
Энрико РИЦЦИ
Original Assignee
Касале Са
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 Касале Са filed Critical Касале Са
Publication of RU2019122643A publication Critical patent/RU2019122643A/en
Publication of RU2019122643A3 publication Critical patent/RU2019122643A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2752212C2 publication Critical patent/RU2752212C2/en

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
    • F28D7/16Heat-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
    • F28D7/1607Heat-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0131Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F28F9/0226Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/24Arrangements for promoting turbulent flow of heat-exchange media, e.g. by plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/30Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing vibrations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Abstract

FIELD: heat engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of heat engineering, it can be used in tubular heat exchangers. In a shell-and-tube device containing a plurality of partitions (5) that are installed along the tube bundle perpendicular to its axis and through which the tubes of this tube bundle pass, each partition is a flat body with holes (11) through which the tubes pass, and the partition contains plate protrusions (12) in the area of the holes that extend from the surface of the partition.
EFFECT: technical result is the creation of a shell-and-tube device with improved characteristics both from the point of view of design and from the point of view of the dynamics of the fluid flow inside the device.
15 cl, 15 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Настоящее изобретение относится к кожухотрубным аппаратам.The present invention relates to shell-and-tube apparatus.

Уровень техникиState of the art

Кожухотрубные аппараты обычно используются в качестве устройств передачи тепла между текучей средой, протекающей по трубам, и текучей средой, протекающей в межтрубном пространстве.Shell and tube devices are commonly used as devices for transferring heat between the fluid flowing through the pipes and the fluid flowing in the annular space.

Известные кожухотрубные аппараты содержат перегородки, выполняющие по существу две функции: функцию динамического отклонения и/или ускорения потока текучей среды в межтрубном пространстве, в результате чего повышается коэффициент теплообмена; и функцию структурных элементов, предотвращающих вибрацию труб.Known shell-and-tube devices contain baffles that perform essentially two functions: the function of dynamic deflection and / or acceleration of the fluid flow in the annular space, as a result of which the heat transfer coefficient is increased; and the function of the structural members to prevent vibration of the pipes.

В патентах US 5058664 и US 5642778 раскрывается известный способ изготовления перегородок, представляющих собой стержневую конструкцию с несущим каркасом.US Pat. Nos. 5,058,664 and US Pat. No. 5,642,778 disclose a known method of manufacturing partitions, which are a bar structure with a supporting frame.

В документе ЕР 2469215 раскрываются перегородки, формируемые тонкими пластинами, которые пересекаются, формируя решетку, и наклонены для отклонения потока в межтрубном пространстве.EP 2469215 discloses baffles formed by thin plates that intersect to form a grid and are inclined to deflect flow in the annulus.

Недостаток вышеуказанных технических решений заключается в том, что каждая перегородка составлена из нескольких частей, которые должны быть соединены сваркой и/или иным образом прикреплены друг к другу, так что стоимость конструкции сравнительно высока. Кроме того, установка труб, когда установлены перегородки, представляет собой непростую задачу.The disadvantage of the above technical solutions is that each partition is composed of several parts, which must be welded and / or otherwise attached to each other, so that the construction cost is relatively high. In addition, installing pipes when partitions are installed is not an easy task.

Другой недостаток таких аппаратов заключается в том, что на коэффициент теплообмена в значительной степени влияет поток в межтрубном пространстве. Как известно, для соответствующего направления потока в межтрубном пространстве обычно используются перегородки внутри аппарата, однако они вызывают дополнительные потери напора.Another disadvantage of such devices is that the heat transfer coefficient is largely influenced by the flow in the annular space. As you know, baffles inside the apparatus are usually used for the appropriate direction of flow in the annular space, however, they cause additional head losses.

В кожухотрубных аппаратах предшествующего уровня обычно используется поперечно направленный поток в межтрубном пространстве. То есть поток газообразной среды снаружи и вокруг труб по существу направлен перпендикулярно оси труб. Такая конструкция обычно включает ряд проходов через различные секции пучка труб между последовательными перегородками.Prior art shell-and-tube assemblies typically use lateral annulus flow. That is, the flow of the gaseous medium outside and around the pipes is substantially perpendicular to the axis of the pipes. This design typically includes a series of passages through different sections of the tube bundle between successive baffles.

Поперечно направленный поток в межтрубном пространстве является предпочтительным, поскольку в этом случае обеспечивается хороший теплообмен между потоком газообразной среды и поверхностью труб. Однако это приводит к значительному падению давления, и при этом требуется, чтобы перегородки обеспечивали надлежащее уплотнение секций пучка труб для предотвращения проникновения газа из одной секции в другую по обходным путям. Перегородка должна формировать уплотняющую манжету вокруг каждой трубы, однако это может увеличивать стоимость конструкции и/или еще более усложнять монтаж труб.Cross-flow in the annular space is preferred because it provides good heat exchange between the flow of the gaseous medium and the surface of the tubes. However, this results in a significant drop in pressure and requires that the baffles provide adequate sealing of the sections of the tube bundle to prevent gas from passing from one section to another via bypass routes. The baffle must form a lip seal around each pipe, but this can add to the cost of construction and / or further complicate the installation of the pipes.

Например, в документах BE 1018891 и US 4834173 описываются теплообменники с поперечно направленным потоком в межтрубном пространстве.For example, documents BE 1018891 and US 4834173 describe cross-flow heat exchangers in the shell side.

В документе ЕР 3115734 описываются перегородки, обеспечивающие возможность свободного введения труб с их последующим запиранием. Раскрытие изобретенияIn document EP 3115734, baffles are described that allow the free introduction of pipes and their subsequent locking. Disclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа изготовления перегородок для кожухотрубного аппарата, который имеет улучшенные характеристики, как с точки зрения конструкции, так и с точки зрения динамики потока текучей среды внутри аппарата.The object of the present invention is to provide a new method of manufacturing baffles for a shell-and-tube apparatus, which has improved characteristics, both in terms of design and in terms of the dynamics of fluid flow within the apparatus.

Указанная задача решается с помощью аппарата, описанного в формуле изобретения.This problem is solved using the apparatus described in the claims.

Перегородки содержат металлическую пластину с отверстиями для прохождения труб через перегородку. У этих отверстий перегородки имеют пластинчатые выступы, отходящие от поверхности перегородки. Эти пластинчатые выступы обеспечивают изменение динамики потока текучей среды и/или выполняют функцию предотвращения вибраций, как это будет описано ниже на некоторых примерах.Baffles contain a metal plate with holes for pipes to pass through the baffle. At these holes, the partitions have lamellar protrusions extending from the surface of the partition. These plate-like protrusions provide a change in the dynamics of the fluid flow and / or perform the function of preventing vibrations, as will be described below with some examples.

Предпочтительно перегородки представляют собой по существу плоские элементы, проходящие перпендикулярно оси труб (то есть оси трубного пучка). Пластинчатые выступы отходят от поверхности соответствующей перегородки в направлении, параллельном оси трубного пучка, или в направлении, наклоненном относительно этой оси.Preferably, the baffles are substantially flat elements extending perpendicular to the axis of the tubes (i.e., the axis of the tube bundle). The lamellar projections extend from the surface of the corresponding partition in a direction parallel to the axis of the tube bundle, or in a direction inclined relative to this axis.

Каждый пластинчатый выступ может проходить над площадью, равной или меньшей площади соответствующего отверстия, сформированного в металлической пластине.Each lamellar protrusion may extend over an area equal to or less than the area of the corresponding hole formed in the metal plate.

Такие пластинчатые выступы могут быть сконфигурированы для обеспечения функции изменения динамики потока текучей среды путем отклонения потока в межтрубном пространстве и/или функции упругих опор для труб. Пластинчатые выступы, способные вызывать значительное отклонение потока текучей среды в межтрубном пространстве, указываются как элементы, изменяющие динамику потока.Such lamellar protrusions can be configured to provide a function of changing the dynamics of fluid flow by deflecting the flow in the annular space and / or a function of resilient pipe supports. Lamellar protrusions capable of causing significant deflection of the fluid flow in the annular space are referred to as flow dynamics altering elements.

В предпочтительных вариантах газообразный поток в межтрубном пространстве протекает продольно или преимущественно продольно. Соответственно, в кожухе аппарата расположены входные и выходные отверстия для газа, обеспечивающие указанный продольный или преимущественно продольный поток. В некоторых вариантах по меньшей мере некоторые из пластинчатых выступов представляют собой элементы, приспособленные для отклонения (напр., отклонения на заданный угол) газообразного потока в межтрубном пространстве от основного, продольного направления.In preferred embodiments, the gaseous stream in the annular space flows longitudinally or predominantly longitudinally. Accordingly, gas inlets and outlets are provided in the casing of the apparatus to provide said longitudinal or predominantly longitudinal flow. In some embodiments, at least some of the lamellar protrusions are elements adapted to deflect (eg, deflect by a predetermined angle) the gaseous flow in the annular space from the main, longitudinal direction.

Предпочтительно пластинчатые выступы перегородок расположены везде таким образом, чтобы придавать потоку текучей среды в межтрубном пространстве компонент движения в направлении, поперечном направлению продольной оси труб или трубного пучка.Preferably, the plate-like projections of the baffles are positioned throughout so as to impart a movement component in the direction transverse to the longitudinal axis of the tubes or tube bundle to the fluid flow in the annular space.

Более предпочтительно, пластинчатые выступы расположены таким образом, чтобы обеспечивать по существу синусоидальный или по существу спиральный поток текучей среды в межтрубном пространстве.More preferably, the plate projections are positioned to provide a substantially sinusoidal or substantially helical fluid flow in the annulus.

Расположение пластинчатых выступов, обеспечивающих по существу синусоидальный поток текучей среды в межтрубном пространстве, является предпочтительным, когда трубы расположены по квадратной или треугольной схеме. Расположение пластинчатых выступов, обеспечивающих по существу спиральный поток текучей среды в межтрубном пространстве, является предпочтительным, когда трубы расположены по окружностям, хотя и в этом случае может также обеспечиваться синусоидальный поток.The arrangement of the plate-like protrusions providing a substantially sinusoidal fluid flow in the annular space is preferred when the pipes are arranged in a square or triangular pattern. The arrangement of the lamellar protrusions providing a substantially helical fluid flow in the annular space is preferred when the tubes are arranged in circumferential directions, although sinusoidal flow can also be achieved in this case.

В предпочтительном варианте аппарат содержит перегородки, снабженные по-разному сконфигурированными пластинчатыми выступами. Аппарат может содержать два или более наборов перегородок, причем каждый набор имеет специфическую конфигурацию пластинчатых выступов. Термин "конфигурация" может определять один или более признаков, таких как, например, форма, размер и ориентация пластинчатых выступов. Перегородки с различными конфигурациями могут быть подходящим образом распределены по длине трубного пучка, например, они могут чередоваться друг с другом.In a preferred embodiment, the apparatus comprises baffles provided with differently configured lamellar protrusions. The apparatus may contain two or more sets of baffles, each set having a specific configuration of lamellar protrusions. The term "configuration" can define one or more features such as, for example, the shape, size and orientation of the plate-like protrusions. Baffles with different configurations can be suitably distributed along the length of the tube bundle, for example, they can alternate with each other.

Необходимо отметить, что различные конфигурации пластинчатых выступов могут изменять как функцию управления динамикой потока текучей среды, так и функцию формирования конструкции.It should be noted that different configurations of the plate projections can change both the function of controlling the dynamics of fluid flow and the function of forming the structure.

В некоторых вариантах осуществления изобретения последовательность перегородок, снабженных по-разному сконфигурированными пластинчатыми выступами, придает потоку текучей среды в межтрубном пространстве заданную форму и/или создает некоторую степень турбулентности этого потока. Подходящая форма потока и/или увеличение его турбулентности может улучшать теплообмен.In some embodiments of the invention, a sequence of baffles provided with differently configured plate-like protrusions imparts a desired shape to the fluid flow in the annular space and / or creates some degree of turbulence in this flow. A suitable flow shape and / or increased turbulence can improve heat transfer.

Вместо этого или в дополнение к этому, последовательность перегородок может формировать опоры для труб в разных плоскостях для эффективного гашения вибраций. Для этой цели пластинчатые выступы соседних перегородок прижимаются к одной и той же трубе в разных плоскостях опоры.Instead, or in addition to this, the series of baffles can form pipe supports in different planes to effectively dampen vibrations. For this purpose, the lamellar projections of adjacent partitions are pressed against the same pipe in different support planes.

В предпочтительном варианте аппарат по настоящему изобретению содержит по меньшей мере первый набор перегородок с первой конфигурацией пластинчатых выступов и второй набор перегородок со второй конфигурацией пластинчатых выступов, причем вторая конфигурация является сопряженной с первой конфигурацией, и перегородки первого набора и второго набора чередуются по меньшей мере на части трубного пучка. Таким образом, перегородка с первой конфигурацией пластинчатых выступов обращена в сторону соседней перегородки со второй конфигурацией пластинчатых выступов, и т.д.In a preferred embodiment, the apparatus of the present invention comprises at least a first set of baffles with a first configuration of lamellar protrusions and a second set of baffles with a second configuration of lamellar protrusions, the second configuration being associated with the first configuration, and the baffles of the first set and the second set alternating at least parts of the tube bundle. Thus, the partition with the first plate-like configuration faces an adjacent partition with the second plate-like configuration, and so on.

Поэтому на поток в межтрубном пространстве поочередно действуют пластинчатые выступы первой конфигурации и пластинчатые выступы второй конфигурации. Пластинчатые выступы в сопряженной конфигурации взаимодействуют для обеспечения необходимого воздействия на динамику потока текучей среды в межтрубном пространстве. В предпочтительных вариантах такое воздействие обеспечивает получение по существу синусоидальных или по существу спиральных линий потока.Therefore, the lamellar protrusions of the first configuration and the lamellar protrusions of the second configuration act alternately on the flow in the annular space. The lamellar protrusions in a mating configuration interact to provide the necessary effect on the dynamics of the fluid flow in the annular space. In preferred embodiments, such exposure produces substantially sinusoidal or substantially helical flow lines.

Варианты с синусоидальным потоком в межтрубном пространстве и варианты со спиральным потоком в межтрубном пространстве могут быть объединены, например, путем использования перегородок для получения синусоидального потока по меньшей мере на части трубного потока и спирального потока по меньшей мере на другой части трубного потока.Casing sinusoidal flow options and shell side spiral flow options can be combined, for example, by using baffles to produce sinusoidal flow on at least a portion of the tube flow and spiral flow on at least another portion of the tube flow.

В некоторых вариантах одна перегородка может содержать пластинчатые выступы, имеющие разные конфигурации. Соответственно, например, некоторые части одной перегородки могут по-разному влиять на динамику потока текучей среды.In some embodiments, a single baffle may include plate-like protrusions having different configurations. Accordingly, for example, some parts of the same baffle can influence the dynamics of the fluid flow in different ways.

Пластинчатые выступы могут иметь разные формы. В первом варианте пластинчатые выступы имеют по существу двухмерную форму, в которой один размер, например толщина, значительно меньше двух других размеров. В другом варианте пластинчатые выступы имеют по существу одномерную форму, в которой один размер гораздо больше двух других. Пластинчатые выступы могут иметь форму многоугольника или более сложную форму.The lamellar protrusions can have different shapes. In the first embodiment, the plate-like protrusions have a substantially two-dimensional shape, in which one dimension, for example thickness, is significantly less than the other two dimensions. In another embodiment, the plate-like protrusions have a substantially one-dimensional shape, in which one dimension is much larger than the other two. The lamellar protrusions can be polygonal or more complex.

В предпочтительных вариантах каждое отверстие для одной или более труб содержит по меньшей мере первую зону, подходящую для введения трубы или труб с люфтами, и вторую зону, подходящую для введения трубы или труб с меньшими люфтами или по существу без люфтов. Путем расположения перегородок в так называемой конфигурации сборки первые зоны отверстий выравниваются для обеспечения возможности свободного введения труб, причем в этом случае каждая труба проходит с люфтом через отверстия перегородок.In preferred embodiments, each opening for one or more pipes comprises at least a first zone suitable for inserting a pipe or pipes with play and a second zone suitable for inserting a pipe or pipes with less or substantially no play. By arranging the baffles in a so-called assembly configuration, the first orifice zones are aligned to allow free insertion of the tubes, in which case each tube passes with play through the baffle openings.

В этом положении сборки перегородки линейно смещены или повернуты относительно их рабочей конфигурации. При перемещении перегородок из положения сборки в рабочее положение трубы переводятся из первых зон во вторые зоны отверстий, в которых они по существу запираются в нужном положении. Перемещение, которое переводит перегородки из положения сборки в рабочее положение, может быть линейным смещением (вариант так называемого "запирания сдвигом") или поворотом (вариант так называемого "запирания вращением").In this assembly position, the baffles are linearly offset or rotated relative to their operating configuration. When moving the baffles from the assembly position to the operating position, the pipes are transferred from the first zones to the second hole zones, in which they are essentially locked in the desired position. The movement that moves the baffles from the assembly position to the operating position can be linear displacement (a variant of the so-called "slip-lock") or a pivot (a variant of the so-called "rotation-lock").

Эти варианты, обеспечивающие возможность свободной прокладки труб через перегородки с последующим запиранием, описаны более подробно в уже упомянутой патентной заявке ЕР 3115734.These variants, allowing the free laying of pipes through the baffles with subsequent locking, are described in more detail in the already mentioned patent application EP 3115734.

В вышеупомянутых вариантах запирания труб после сборки пластинчатые выступы предпочтительно сформированы таким образом, чтобы они обеспечивали упругую опору для труб, когда перегородка находится в положении запирания. Таким образом, изобретение обеспечивает дополнительный положительный эффект, предлагая систему с определенной степенью упругости и гибкости.In the aforementioned embodiments of blocking pipes after assembly, the plate-like protrusions are preferably formed to provide resilient support for the pipes when the baffle is in the locking position. Thus, the invention provides an additional positive effect by providing a system with a certain degree of resilience and flexibility.

Предпочтительно, перегородки изготовлены из листовой стали. Перегородка может быть монолитным элементом, сформированным вырезанной или вырубленной металлической пластиной, или же может содержать дополнительные элементы, такие как охватывающее усиливающее кольцо. В некоторых вариантах металлическая пластина может содержать несколько сложенных металлических листов. Предпочтительно металлическая пластина имеет форму диска или части диска.Preferably, the baffles are made of sheet steel. The baffle can be a monolithic element formed by a cut or punched out metal plate, or it can contain additional elements such as a female reinforcing ring. In some embodiments, the metal plate may include multiple folded metal sheets. Preferably, the metal plate is in the form of a disc or part of a disc.

Каждая перегородка может перекрывать всю или по существу всю площадь поперечного сечения межтрубного пространства или же может перекрывать только часть этой площади. Перегородки, перекрывающие только часть площади поперечного сечения межтрубного пространства, могут чередоваться с другими перегородками, например, перекрывающими другие части этой площади.Each baffle can cover all or substantially all of the cross-sectional area of the annular space, or it can cover only a part of this area. Baffles covering only part of the cross-sectional area of the annular space may alternate with other baffles, for example, overlapping other parts of this area.

Преимущества изобретения заключаются в простоте конструкции, а также в том, что перегородки активно изменяют поток текучей среды и/или служат в качестве конструктивных элементов. Например, изобретение обеспечивает возможность осуществления аппарата, в котором перегородки взаимодействуют с потоком текучей среды в межтрубном пространстве для изменения его направления и, кроме того, обеспечивают упругую опору для труб.The advantages of the invention lie in the simplicity of the design and also in the fact that the baffles actively change the fluid flow and / or serve as structural elements. For example, the invention provides the possibility of implementing an apparatus in which the baffles interact with the fluid flow in the annular space to change its direction and, in addition, provide an elastic support for the pipes.

В некоторых вариантах пластинчатые выступы, отходящие от поверхности перегородки, действуют по существу как кронштейны, способные изгибаться, и поэтому обеспечивают упругую опору для труб. Это важное положительное качество, поскольку известные системы сборки труб и перегородок в этом отношении проблематичны: сравнительно нежесткое соединение не способно эффективно противодействовать вибрациям, тогда как точная посадка затрудняет монтаж конструкции и делает систему труб и перегородок слишком жесткой. В настоящем изобретении решается проблема путем обеспечения точного монтажа с одновременным обеспечением определенной упругости системы благодаря тому, что пластинчатые выступы могут изгибаться.In some embodiments, the plate-like protrusions extending from the surface of the baffle act essentially as bendable brackets and therefore provide resilient support for the pipes. This is an important positive feature, since the known pipe and baffle assembly systems are problematic in this respect: a relatively loose connection is not able to effectively resist vibrations, whereas a precise fit makes it difficult to install the structure and makes the pipe and baffle system too rigid. The present invention solves the problem by providing accurate mounting while providing a certain resilience to the system due to the fact that the plate protrusions can bend.

Изменение динамики потока текучей среды повышает коэффициент теплопередачи и оптимизирует поток в межтрубном пространстве с использованием для этой цели проходов в перегородках без внесения существенных дополнительных потерь напора. Поток в межтрубном пространстве, направленный подходящим образом, например, с синусоидальными или спиральными линиями потока, обтекает все трубы и обеспечивает полное использование трубного пучка.Changing the dynamics of the fluid flow increases the heat transfer coefficient and optimizes the flow in the annular space using baffle passages for this purpose without introducing significant additional head losses. Casing flow, suitably directed, for example with sinusoidal or spiral flow lines, flows around all tubes and ensures full utilization of the tube bundle.

В первых вариантах осуществления изобретения отверстия для труб сформированы в металлической пластине перегородки, предпочтительно с использованием пробивки или резки, и пластинчатые выступы сформированы полосами материала металлического листа, получаемыми в результате пробивки или резки отверстий, и согнуты соответствующим образом. Предпочтительными способами резки являются лазерная резка и гидроабразивная резка.In the first embodiments of the invention, pipe holes are formed in the metal plate of the baffle, preferably using punching or cutting, and the lamellar protrusions are formed by strips of metal sheet material obtained by punching or cutting the holes and bent accordingly. The preferred cutting methods are laser cutting and waterjet cutting.

Во вторых вариантах осуществления изобретения пластинчатые выступы сформированы элементами, жестко прикрепленными к металлической пластине возле отверстий. Предпочтительно пластинчатые выступы представляют собой элементы из листового металла, установленные с использованием сварки, предпочтительно с использованием точечных сварных швов (контактная электросварка).In second embodiments of the invention, the lamellar projections are formed by members rigidly attached to the metal plate near the holes. Preferably, the lamellar projections are sheet metal elements installed using welding, preferably using spot welds (electric resistance welding).

В первых вариантах осуществления изобретения перегородки предпочтительно содержат пластину, имеющую малую толщину, так что пластинчатые выступы обладают упругостью и легко сгибаются. Для повышения жесткости перегородок может использоваться усиливающее кольцо, приваренное к периферийной кромке пластины.In the first embodiments of the invention, the baffles preferably comprise a plate having a small thickness so that the plate-like protrusions are resilient and bend easily. To increase the rigidity of the baffles, a reinforcing ring welded to the peripheral edge of the plate can be used.

Достоинство вторых вариантов (установленные пластинчатые выступы) заключается в том, что толщина пластинчатых выступов может отличаться от толщины металлической пластины, формирующей перегородку. Например, пластинчатые выступы могут иметь меньшую толщину, чтобы они были упругими и легко изгибались.The advantage of the second variants (installed lamellar projections) is that the thickness of the lamellar projections may differ from the thickness of the metal plate forming the partition. For example, the plate-like protrusions can be thinner so that they are resilient and bend easily.

В частности, предпочтительный вариант перегородки содержит металлическую пластину требуемой толщины с отверстиями для труб, полученными с помощью лазерной или гидроабразивной резки, а пластинчатые выступы, изменяющие динамику потока текучей среды, изготовлены из тонкого листового металла и прикреплены к перегородке в зоне отверстий с помощью точечных сварных швов.In particular, the preferred embodiment of the baffle contains a metal plate of the required thickness with holes for pipes obtained by laser or waterjet cutting, and the plate protrusions that change the dynamics of the fluid flow are made of thin sheet metal and are attached to the baffle in the area of the holes by means of spot welds seams.

В некоторых вариантах для облегчения операции позиционирования и приваривания пластинчатых выступов металлическая пластина состоит их двух наложенных друг на друга металлических листа разной толщины. Первый металлический лист, имеющий сравнительно большую толщину, выполняет функцию конструктивного компонента и имеет сквозные отверстия для прохождения труб. Второй металлический лист, имеющий меньшую толщину (меньше толщины первого листа), установлен на первый лист и содержит пластинчатые выступы для изменения динамики потока текучей среды. В этом варианте пластинчатые выступы могут быть сформированы путем изгиба полос или части полос, проходящих снаружи отверстий. Пластинчатые выступы могут быть согнуты перед введением труб или в процессе их введения.In some embodiments, the metal plate is composed of two superimposed metal sheets of different thicknesses to facilitate positioning and welding of the lamellar protrusions. The first metal sheet having a relatively large thickness serves as a structural component and has through-holes for the passage of pipes. A second metal sheet having a smaller thickness (less than the thickness of the first sheet) is mounted on the first sheet and contains lamellar protrusions for changing the dynamics of fluid flow. In this embodiment, the plate-like protrusions can be formed by bending the strips or part of the strips extending outside the holes. The lamellar protrusions can be bent prior to or during insertion of the tubes.

В дополнение к повышению эффективности теплопередачи оба вышеописанных способа обеспечивают сборку конструкции быстрее и дешевле по сравнению с традиционными способами, которые предусматривают формирование перегородок путем сборки большого количества линейных элементов, типа стержней.In addition to improving heat transfer efficiency, both of the above methods provide faster and cheaper assembly of the structure compared to traditional methods, which provide for the formation of baffles by assembling a large number of linear elements, such as rods.

Следует отметить, что настоящее изобретение может эффективно использоваться для теплообменников с описанной системой запирания труб в процессе сборки или без такой системы.It should be noted that the present invention can be effectively used for heat exchangers with or without the described pipe locking system during assembly.

Предпочтительно аппарат по настоящему изобретению представляет собой химический реактор, предназначенный для использования на химическом заводе. В некоторых вариантах химический реактор может содержать катализатор.Preferably, the apparatus of the present invention is a chemical reactor for use in a chemical plant. In some embodiments, the chemical reactor may contain a catalyst.

Другое преимущество изобретения заключается в возможности обеспечения на одной перегородке пластинчатых выступов, имеющих разную конфигурацию. Таким образом, можно улучшить управление динамикой потока текучей среды в межтрубном пространстве.Another advantage of the invention lies in the possibility of providing on one partition plate-like projections having different configurations. Thus, it is possible to improve the control of the dynamics of the fluid flow in the annular space.

Изобретение может быть применено в аппаратах с прямыми трубами и в аппаратах с U-образными трубами. Во втором случае перегородки устанавливаются вдоль прямолинейной части U-образных труб.The invention can be applied to devices with straight tubes and in devices with U-shaped tubes. In the second case, the baffles are installed along the straight part of the U-shaped pipes.

Еще одно преимущество изобретения заключается в том, что поток проходит в межтрубном пространстве в продольном или преимущественно в продольном направлении, в результате чего падение давления будет меньше по сравнению с потоком в поперечном направлении. В этом случае перегородки не должны обеспечивать газонепроницаемое уплотнение вокруг труб, в результате чего облегчается их введение. Благодаря действию пластинчатых выступов на динамику потока текучей среды изобретение обеспечивает хороший теплообмен, и в то же время обеспечивает низкое падение давления, типичное для конструкций с осевым потоком.Another advantage of the invention is that the flow passes in the annular space in the longitudinal or predominantly longitudinal direction, as a result of which the pressure drop will be less compared to the flow in the transverse direction. In this case, the baffles do not have to provide a gas-tight seal around the pipes, thereby facilitating their introduction. By virtue of the action of the plate projections on the fluid flow dynamics, the invention provides good heat transfer while at the same time providing a low pressure drop typical of axial flow designs.

Преимущества настоящего изобретения будут более понятны после ознакомления с нижеприведенным подробным описанием, в котором рассматривается несколько предпочтительных вариантов его осуществления.The advantages of the present invention will be better understood upon reading the detailed description below, which discusses several preferred embodiments.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фиг. 1 - упрощенный схематический вид кожухотрубного аппарата, содержащего набор противовибрационных перегородок.FIG. 1 is a simplified schematic view of a shell-and-tube apparatus containing a set of anti-vibration baffles.

на фиг. 2 - вид трубы, проходящей сквозь перегородку, в одном из вариантов осуществления изобретения;in fig. 2 is a view of a pipe passing through a baffle in one embodiment of the invention;

на фиг. 3 - схематический вид набора перегородок аппарата, показанного на фиг. 1, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;in fig. 3 is a schematic view of a set of baffles of the apparatus shown in FIG. 1 in accordance with a first embodiment of the invention;

на фиг. 4 - схематический вид сечения перегородок и труб, показанных на фиг. 3, на котором показаны линии потока в межтрубном пространстве;in fig. 4 is a schematic cross-sectional view of the baffles and pipes shown in FIG. 3, which shows the flow lines in the annular space;

на фиг. 5 - вид части фиг. 4;in fig. 5 is a view of a portion of FIG. 4;

на фиг. 6 - вид набора перегородок во втором варианте осуществления изобретения;in fig. 6 is a view of a set of baffles in a second embodiment of the invention;

на фиг. 7 - вид набора перегородок в третьем варианте осуществления изобретения;in fig. 7 is a view of a set of baffles in a third embodiment of the invention;

на фиг. 8 - схематический вид сечения перегородок и труб, показанных на фиг. 7;in fig. 8 is a schematic cross-sectional view of the baffles and pipes shown in FIG. 7;

на фиг. 9 - вид набора перегородок в четвертом варианте осуществления изобретения;in fig. 9 is a view of a set of baffles in a fourth embodiment of the invention;

на фиг. 10-13 - виды различных модификаций пластинчатых выступов перегородок;in fig. 10-13 are views of various modifications of the lamellar protrusions of the partitions;

на фиг. 14, 15 - виды других вариантов пластинчатых выступов перегородок.in fig. 14, 15 - views of other variants of lamellar protrusions of the partitions.

Подробное описание осуществления изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

На фиг. 1 показан схематический вид кожухотрубного аппарата 1, содержащего: кожух 2; прямой трубный пучок 3; множество перегородок 5, отстоящих друг от друга на расстояние р; две трубные решетки 6. На фиг. 1 для упрощения чертежа показаны только оси труб. Кроме того, показана центральная ось 20 трубного пучка 3, параллельная осям труб.FIG. 1 shows a schematic view of a shell-and-tube apparatus 1, comprising: a casing 2; straight tube bundle 3; a lot of partitions 5 spaced apart from each other at a distance p; two tube sheets 6. FIG. 1, only the pipe axes are shown to simplify the drawing. In addition, the central axis 20 of the tube bundle 3 is shown parallel to the axes of the tubes.

Каждая из перегородок 5 (фиг. 2) представляет собой по существу металлический диск 10, в котором сформированы отверстия 11, через которые могут проходить трубы 4. В зоне этих отверстий 11, или по меньшей мере некоторых из них, перегородка 5 содержит пластинчатые выступы 12, сформированные полосами материала диска 10, которые отходят от одной стороны 13 диска 10.Each of the baffles 5 (Fig. 2) is essentially a metal disc 10, in which holes 11 are formed through which pipes 4 can pass. In the region of these holes 11, or at least some of them, the baffle 5 contains lamellar protrusions 12 formed by strips of material of the disc 10 that extend from one side 13 of the disc 10.

Отверстия 11 и пластинчатые выступы 12 могут быть сформированы с использованием различных способов. Например: отверстия 11 получают путем неполного вырубания, и пластинчатые выступы 12 формируются полосами материала диска 10, которые не удаляются, а остаются прикрепленными к диску; отверстия 11 могут быть получены с использованием подходящего способа резки, предпочтительно лазерной или гидроабразивной резки, с последующим отгибанием полос для формирования пластинчатых выступов 12; пластинчатые выступы 12 могут быть элементами из тонкого листового металла, устанавливаемыми на диске 10. Эти примеры указаны в качестве неограничивающих вариантов, так что возможны и другие технологические способы.The holes 11 and the lamellar protrusions 12 can be formed using various methods. For example: the holes 11 are obtained by incomplete punching, and the lamellar protrusions 12 are formed by strips of material of the disc 10, which are not removed but remain attached to the disc; the holes 11 can be obtained using a suitable cutting method, preferably laser or waterjet cutting, followed by bending the strips to form the lamellar protrusions 12; the plate projections 12 may be thin sheet metal members mounted on the disc 10. These examples are shown as non-limiting examples, so other techniques are possible.

Через каждое отверстие 11 проходит труба 4 или несколько труб 4 (в зависимости от конкретного варианта).Through each hole 11 there is a pipe 4 or several pipes 4 (depending on the specific version).

На фиг. 3-5 иллюстрируется вариант, в котором трубы 4 могут быть свободно введены в отверстия 11 с некоторым люфтом, когда все перегородки 5 расположены со смещением в положении сборки. После завершения введения труб перегородки могут быть зафиксированы на трубах путем сопряженных линейных смещений на +f или -f, в результате чего перегородки выравниваются друг с другом. Направление указанных линейных смещений +f, -f также называется направлением запирания. Предпочтительно соседние перегородки запираются линейными смещениями в противоположных направлениях.FIG. 3-5 illustrates a variant in which the pipes 4 can be freely inserted into the holes 11 with some play, when all the baffles 5 are displaced in the assembly position. After the insertion of the tubes is complete, the baffles can be fixed to the tubes by conjugate linear displacements of + f or -f so that the baffles are aligned with each other. The direction of the indicated linear offsets + f, -f is also called the closing direction. Preferably, adjacent partitions are locked by linear displacements in opposite directions.

Для этой цели, например, отверстия 11 имеют по существу трапецеидальную форму с основанием, подходящим для введения трубы с некоторым люфтом, и с боковыми сторонами, сходящимися вверх к суживающейся верхней части для запирания трубы. Такой вариант также иллюстрируется на фиг. 10-15.For this purpose, for example, the openings 11 have a substantially trapezoidal shape with a base suitable for the introduction of a pipe with some play and with sides converging upward towards a tapered top to seal the pipe. This is also illustrated in FIG. 10-15.

Набор перегородок 5 включает первые перегородки 5а, имеющие первую конфигурацию пластинчатых выступов 112а, и вторые перегородки 5b, имеющие вторую конфигурацию пластинчатых выступов 112b, причем первые перегородки 5а и вторые перегородки 5b чередуются друг с другом в продольном направлении трубного пучка. На фигурах (фиг. 3) также показана трубная решетка 6. В рассматриваемом примере перегородки 5а и 5b могут быть зафиксированы на трубах пучка путем линейных смещений +f, -f, соответственно.The set of baffles 5 includes first baffles 5a having a first configuration of lamellar protrusions 112a and second baffles 5b having a second configuration of lamellar protrusions 112b, the first baffles 5a and second baffles 5b alternating with each other in the longitudinal direction of the tube bundle. The figures (Fig. 3) also show the tube sheet 6. In this example, the baffles 5a and 5b can be fixed on the tubes of the bundle by linear displacements + f, -f, respectively.

Пластинчатые выступы 112а в указанной первой конфигурации отходят от соответствующих перегородок 5а в первом направлении, в котором они формируют в опорной плоскости первый угол a1 с направлением оси 14 труб и осью 20 трубного пучка 3.Lamellar protrusions 112a in said first configuration extend from the respective partitions 5a in a first direction, in which they form in the reference plane a first angle a1 with the direction of the axis 14 of the tubes and the axis 20 of the tube bundle 3.

Пластинчатые выступы 112b в указанной второй конфигурации отходят от соответствующих перегородок 5b во втором направлении, в котором они формируют с осями 14 и 20, в той же опорной плоскости, второй угол а2, противоположный по знаку первому углу a1 (фиг. 5).Lamellar protrusions 112b in said second configuration extend from respective partitions 5b in a second direction in which they form, with axes 14 and 20, in the same reference plane, a second angle a2 opposite in sign to the first angle a1 (FIG. 5).

Предпочтительно второй угол равен и противоположен по знаку первому углу, то есть а2=-a1.Preferably, the second angle is equal and opposite in sign to the first angle, that is, a2 = -a1.

Более предпочтительно абсолютная величина (модуль) первого угла a1 и второго угла а2 находится в диапазоне от 30 до 60 градусов, и предпочтительно равна 45 градусам.More preferably, the absolute value (modulus) of the first angle a1 and the second angle a2 is in the range of 30 to 60 degrees, and is preferably 45 degrees.

Указанная опорная плоскость представляет собой плоскость, показанную на фиг. 4.This reference plane is the plane shown in FIG. 4.

Как показано на фиг. 5, верхняя поверхность 120 пластинчатого выступа 112а обращена в сторону отверстия 11 и имеет плоскую поверхность, наклоненную под углом a1 относительного направления оси 20 трубного пучка. Аналогичным образом, верхняя поверхность 121 пластинчатого выступа 112b имеет плоскую поверхность, проходящую под углом а2 относительно указанной оси 20.As shown in FIG. 5, the upper surface 120 of the plate protrusion 112a faces the opening 11 and has a flat surface inclined at an angle a1 relative to the direction of the tube bundle axis 20. Likewise, the upper surface 121 of the plate-like protrusion 112b has a flat surface extending at an angle a2 with respect to said axis 20.

Такая конфигурация, показанная, в частности, на фиг. 4, пластинчатые выступы 112а и 112b отклоняют поток в межтрубном пространстве внутри аппарата 1 поочередно в двух разных направлениях, например, вверх и вниз, в результате чего формируются по существу синусоидальные линии Fs потока, отклоняющиеся вверх или вниз при прохождении первых перегородок 5а или вторых перегородок 5b, соответственно.Such a configuration, shown in particular in FIG. 4, the plate-like projections 112a and 112b deflect the flow in the annular space within the apparatus 1 alternately in two different directions, for example, up and down, as a result of which substantially sinusoidal flow lines Fs are formed, deflecting up or down when passing the first baffles 5a or the second baffles 5b, respectively.

Как показано на фиг. 3-5, пластинчатые выступы 112а, 112b находятся на одной стороне отверстия 11, которая придвигается к трубе 4 в результате запирающего перемещения +f или -f, например, на меньшей стороне трапецеидальных отверстий 11. Таким образом, вышеописанные пластинчатые выступы обеспечивают упругую опору для труб 4, когда перегородки 5а, 5b переводят из положения сборки в положение запирания.As shown in FIG. 3-5, the lamellar protrusions 112a, 112b are on one side of the hole 11, which moves towards the pipe 4 as a result of the locking movement + f or -f, for example, on the smaller side of the trapezoidal holes 11. Thus, the above-described lamellar protrusions provide elastic support for pipes 4 when the baffles 5a, 5b are moved from the assembled position to the locked position.

В частности, на фиг. 5 можно видеть, что труба 4 прижата для опоры поочередно в одном направлении и в другом, противоположном направлении, например, вверх и вниз. В положении запирания трубы 4 зажаты между наклоненными боковыми сторонами отверстий 11, и при этом пластинчатые выступы 112а, 112b представляют собой упругие элементы, обеспечивающие устранение люфтов, связанных с производственными допусками.In particular, in FIG. 5, it can be seen that the pipe 4 is pressed for support alternately in one direction and in another opposite direction, for example up and down. In the locked position, the pipes 4 are sandwiched between the inclined sides of the holes 11, and the lamellar protrusions 112a, 112b are resilient elements that eliminate backlash associated with manufacturing tolerances.

Из вышеизложенного можно понять, что пластинчатые выступы 112а, 112b выполняют функцию изменения динамики потока текучей среды, формируя синусоидальные линии потока, и функцию конструктивных элементов, обеспечивающих упругую поддержку труб 4, компенсирующих люфты, связанные с производственными допусками, и гасящих вибрации.From the above, it can be understood that the lamellar protrusions 112a, 112b serve the function of changing the dynamics of the fluid flow, forming sinusoidal flow lines, and the function of structural elements that provide elastic support to the pipes 4, compensate for backlash associated with manufacturing tolerances and damp vibrations.

На фиг. 6 иллюстрируется модификация варианта, показанного на фиг. 3-5, в которой пластинчатые выступы 112а, 112b расположены поперечно относительно направления запирания перегородок 5, например, по сходящимся боковым сторонам трапецеидальных отверстий 11.FIG. 6 illustrates a modification of the embodiment shown in FIG. 3-5, in which the plate-like projections 112a, 112b are located transversely with respect to the direction of closing of the partitions 5, for example, along the converging sides of the trapezoidal holes 11.

На фиг. 7, 8 иллюстрируется вариант конструкции запирания поворотом, в которой перегородки 5 переводятся из положения сборки, в котором трубы свободно вводятся с люфтами в отверстия 11, в положение запирания путем сопряженных поворотов на углы +ϕ или -ϕ вокруг оси 20. В предпочтительных вариантах соседние перегородки обеспечивают запирание труб путем поворота в противоположных направлениях.FIG. 7, 8 illustrate a variant of the design of the locking by turning, in which the baffles 5 are transferred from the assembly position, in which the pipes are freely introduced with play into the holes 11, to the locking position by means of conjugate rotations at angles + ϕ or -ϕ around the axis 20. In preferred embodiments, adjacent baffles provide pipe locking by turning in opposite directions.

В таком варианта запирания поворотом набор перегородок 5 предпочтительно содержит первые перегородки 5а и вторые перегородки 5b с пластинчатыми выступами 212а, 212b, сконфигурированными для обеспечения движения по спирали текучей среды в межтрубном пространстве.In such a twist-locking embodiment, the set of baffles 5 preferably comprises first baffles 5a and second baffles 5b with lamellar protrusions 212a, 212b configured to provide a spiral movement of fluid in the annular space.

Более подробно, в рассматриваемом варианте пластинчатые выступы 212а, 212b отходят от противоположных сторон перегородок, например, перегородки 212а отходят от передних сторон 13а перегородок 5а, а пластины 212b отходят от задних сторон 13b перегородок 5b. Пластинчатые выступы 212а, 212b также смещены по углу. При такой конфигурации, показанной на фиг. 7, 8, пластинчатые выступы 212а, 212b обеспечивают отклонение потока в межтрубном пространстве для движения по спирали вокруг осей 14 и 20, так что формируются по существу спиральные линии Fe потока.More specifically, in this embodiment, the plate-like projections 212a, 212b extend from opposite sides of the baffles, for example, the baffles 212a extend from the front sides 13a of the baffles 5a, and the plates 212b extend from the rear sides 13b of the baffles 5b. The plate-like projections 212a, 212b are also angularly offset. With this configuration shown in FIG. 7, 8, the lamellar protrusions 212a, 212b deflect the flow in the annular space to spiral around the axes 14 and 20 so that substantially helical Fe flow lines are formed.

На фиг. 7, 8 пластинчатые выступы 212а, 212b расположены относительно отверстий 11 таким образом, что трубы 4 двигаются в направлении этих выступов 212а, 212b, когда перегородка переводится из положения сборки в рабочее положение. Таким образом, пластинчатые выступы также действуют в качестве упругих опор для труб и для устранения люфтов (аналогично конструкции, показанной на фиг. 3-5).FIG. 7, 8, the plate projections 212a, 212b are positioned relative to the holes 11 so that the pipes 4 move in the direction of these projections 212a, 212b when the partition is moved from the assembly position to the operating position. Thus, the lamellar protrusions also act as resilient supports for pipes and to eliminate backlash (similar to the design shown in FIGS. 3-5).

На фиг. 9 иллюстрируется вариант, показанный на фиг. 7, 8, в котором пластинчатые выступы 212а, 212b расположены в поперечном направлении относительно перемещения запирания (аналогично конструкции, показанной на фиг. 6). С помощью конфигурации пластинчатых выступов, показанных на фиг. 9, обеспечивается получение синусоидального потока в конструкции запирания поворотом.FIG. 9 illustrates the embodiment shown in FIG. 7, 8, in which the plate-like projections 212a, 212b are located in the transverse direction with respect to the movement of the locking (similar to the structure shown in Fig. 6). With the configuration of the plate-like protrusions shown in FIG. 9, a sinusoidal flow is obtained in the pivot locking structure.

На фиг. 10-13 показаны варианты осуществления пластинчатых выступов, указанных ссылочным номером 12. На фиг. 14 и 15 показаны другие варианты осуществления пластинчатых выступов. Эти варианты, показанные на фиг. 10-15, аналогичным образом могут быть применены в различных вариантах, показанных на фиг. 1-9.FIG. 10-13 show embodiments of the plate-like projections indicated by the reference numeral 12. FIG. 14 and 15 show other embodiments of the lamellar protrusions. These variants, shown in FIG. 10-15 can be similarly applied in the various embodiments shown in FIGS. 1-9.

На фиг. 10 иллюстрируется вариант, в котором пластинчатые выступы 12 имеют по существу многоугольную трапецеидальную форму и подсоединены к диску из листового металла по одной стороне 15.FIG. 10 illustrates an embodiment in which the plate-like projections 12 have a substantially polygonal trapezoidal shape and are connected to a sheet metal disc on one side 15.

На фиг. 11 иллюстрируется вариант, в котором только часть материала, вырезаемого из диска 10, формирует пластинчатый выступ 12, и, соответственно, площадь пластинчатых выступов 12 меньше площади отверстий 11.FIG. 11 illustrates a variant in which only a part of the material cut from the disc 10 forms a lamellar protrusion 12, and, accordingly, the area of the lamellar protrusions 12 is less than the area of the holes 11.

На фиг. 12 иллюстрируется вариант, в котором пластинчатые выступы 12 присоединяются к основанию 16 отверстия 11, имеющего по существу трапецеидальную форму.FIG. 12 illustrates an embodiment in which the plate-like protrusions 12 are attached to the base 16 of the opening 11, which has a substantially trapezoidal shape.

На фиг. 13 иллюстрируется вариант, в котором каждое отверстие 11 снабжено двумя пластинчатыми выступами 12, которые отходят от противоположных сторон, относительно плоскости перегородки.FIG. 13 illustrates a variant in which each opening 11 is provided with two lamellar protrusions 12 that extend from opposite sides relative to the plane of the partition.

Отверстия, имеющие по существу трапецеидальную форму, как это показано на фиг. 10-12, в общем случае подходят для одной проходящей трубы 4, и, соответственно, число отверстий 11 в перегородке должно быть равно числу труб 4. На фиг. 13 показан вариант отверстия 11 для конструкции запирания путем линейного смещения, подходящей для прохождения четырех труб.The holes having a substantially trapezoidal shape as shown in FIG. 10-12 are generally suitable for one passing pipe 4, and, accordingly, the number of holes 11 in the partition should be equal to the number of pipes 4. In FIG. 13 shows a variant of the opening 11 for a linear displacement closure structure suitable for the passage of four pipes.

На фиг. 14 и 15 показан вариант, в котором пластинчатые выступы 12 сформированы элементами из тонкого листового металла, которые установлены на диске 10, например, с использованием точечных сварных швов 25.FIG. 14 and 15, an embodiment is shown in which the lamellar protrusions 12 are formed by thin sheet metal elements that are mounted on the disc 10, for example using spot welds 25.

Следует отметить, что конструкция, показанная на фиг. 14 и 15, может быть применена во всех вариантах осуществления изобретения.It should be noted that the structure shown in FIG. 14 and 15 can be applied in all embodiments of the invention.

И, наконец, следует отметить, что варианты осуществления изобретения, например, аналогичные вариантам, показанным на фиг. 1-9, также возможны без использования системы запирания с линейным смещением или с поворотом перегородок.Finally, it should be noted that embodiments of the invention, for example similar to those shown in FIG. 1-9 are also possible without the use of a linear offset locking system or with a pivoting of the baffles.

Claims (23)

1. Кожухотрубный аппарат, содержащий множество перегородок (5), которые расположены вдоль трубного пучка перпендикулярно оси (20) трубного пучка (3) и через которые проходят трубы, причем:1. A shell-and-tube apparatus containing a plurality of partitions (5), which are located along the tube bundle perpendicular to the axis (20) of the tube bundle (3) and through which the pipes pass, and: каждая перегородка представляет собой по существу плоское тело и содержит металлическую пластину (10) с отверстиями (11) для прохождения труб через перегородку;each baffle is a substantially flat body and contains a metal plate (10) with holes (11) for pipes to pass through the baffle; у указанных отверстий (11) перегородка имеет пластинчатые выступы, отходящие в сторону от металлической пластины;at said holes (11), the partition has lamellar protrusions extending away from the metal plate; причем пластинчатые выступы сконфигурированы для функционирования в качестве упругих опор для труб и/или в качестве элементов изменения динамики потока текучей среды, приспособленных для отклонения текучей среды, пересекающей межтрубное пространство аппарата, отличающийся тем, что обеспечивается прохождение газообразного потока в межтрубном пространстве продольно или преимущественно продольно и по меньшей мере некоторые из пластинчатых выступов представляют собой пластинчатые выступы для изменения динамики потока текучей среды, приспособленные для отклонения газообразного потока в межтрубном пространстве от основного, продольного направления.moreover, the lamellar protrusions are configured to function as elastic supports for pipes and / or as elements for changing the dynamics of the fluid flow, adapted to deflect the fluid crossing the annular space of the apparatus, characterized in that the gaseous flow in the annular space is provided longitudinally or predominantly longitudinally and at least some of the lamellar projections are lamellar projections for changing fluid flow dynamics adapted to deflect the gaseous flow in the annular space from the main, longitudinal direction. 2. Аппарат по п. 1, в котором все пластинчатые выступы каждой перегородки отходят от одной и той же стороны (13) соответствующей перегородки.2. Apparatus according to claim 1, wherein all of the lamellar projections of each baffle extend from the same side (13) of the corresponding baffle. 3. Аппарат по любому из пп. 1 или 2, содержащий первые перегородки (5а), имеющие первую конфигурацию пластинчатых выступов, и вторые перегородки (5b), имеющие вторую конфигурацию пластинчатых выступов, причем первые перегородки и вторые перегородки чередуются вдоль по меньшей мере части трубного пучка, и первая конфигурация и вторая конфигурация пластинчатых выступов сопряжены для придания потоку в межтрубном пространстве компонента движения, поперечного относительно оси (20) трубного пучка (3).3. Apparatus according to any one of paragraphs. 1 or 2, comprising first baffles (5a) having a first configuration of plate-like protrusions, and second baffles (5b) having a second configuration of plate-like protrusions, wherein the first baffles and second baffles alternate along at least a portion of the tube bundle, and the first configuration and the second the configuration of the lamellar protrusions are coupled to impart a movement component transverse to the axis (20) of the tube bundle (3) to the flow in the annular space. 4. Аппарат по п. 3, в котором:4. Apparatus according to claim 3, in which: первые перегородки (5а) имеют пластинчатые выступы (112а), сконфигурированные для направления потока в межтрубном пространстве в первом направлении, составляющем в опорной плоскости первый угол (a1) с осью труб;the first baffles (5a) have lamellar protrusions (112a) configured to direct the flow in the annular space in a first direction making a first angle (a1) with the axis of the pipes in the reference plane; вторые перегородки (5b) имеют пластинчатые выступы (112b), сконфигурированные для направления потока в межтрубном пространстве во втором направлении, составляющем в опорной плоскости второй угол (а2) с осью труб, причем знак второго угла противоположен знаку первого угла;the second baffles (5b) have lamellar protrusions (112b) configured to direct the flow in the annular space in a second direction making a second angle (a2) in the reference plane with the axis of the pipes, the sign of the second angle being opposite to the sign of the first angle; в результате формируются линии потока в межтрубном пространстве, которые, проходя сквозь перегородки, поочередно отклоняются в разных направлениях.As a result, flow lines are formed in the annular space, which, passing through the baffles, alternately deviate in different directions. 5. Аппарат по п. 4, в котором линии потока в межтрубном пространстве имеют по существу синусоидальную форму.5. The apparatus of claim. 4, wherein the flow lines in the annular space are substantially sinusoidal. 6. Аппарат по п. 3, в котором первые перегородки (5а) и вторые перегородки (5b) имеют пластинчатые выступы (212а, 212b), направленные таким образом, чтобы сообщать текучей среде в межтрубном пространстве движение по существу по спирали вокруг оси трубного пучка.6. Apparatus according to claim 3, wherein the first baffles (5a) and second baffles (5b) have plate-like projections (212a, 212b) directed so as to impart a substantially helical movement to the fluid in the annular space around the axis of the tube bundle ... 7. Аппарат по п. 6, в котором пластинчатые выступы (212а, 212b) отходят от противоположных сторон (13а, 13b) соответствующих первых перегородок и вторых перегородок (5а, 5b), и пластинчатые выступы перегородок, обращенных друг к другу, смещены по углу.7. Apparatus according to claim 6, wherein the lamellar projections (212a, 212b) extend from opposite sides (13a, 13b) of the respective first baffles and second baffles (5a, 5b), and the lamellar projections of the baffles facing each other are offset along corner. 8. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одна перегородка содержит пластинчатые выступы разных конфигураций.8. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the at least one baffle comprises plate-like projections of various configurations. 9. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором каждая перегородка занимает всю или по существу всю площадь поперечного сечения межтрубного пространства или только часть указанной площади.9. An apparatus according to any of the preceding claims, wherein each baffle occupies all or substantially all of the cross-sectional area of the annular space or only a portion of said area. 10. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором пластинчатые выступы соседних перегородок опираются на противоположные стороны каждой трубы.10. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the lamellar projections of adjacent baffles are supported on opposite sides of each pipe. 11. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором перегородки сформированы так, что:11. Apparatus according to any of the previous paragraphs, in which the partitions are formed so that: каждое отверстие для одной или более труб содержит по меньшей мере первую зону, подходящую для приема трубы или труб с люфтами, и вторую зону, подходящую для приема трубы или труб с меньшими люфтами или по существу без люфтов;each opening for one or more pipes comprises at least a first zone suitable for receiving a pipe or pipes with play and a second zone suitable for receiving a pipe or pipes with less or substantially no play; каждая труба принимается в первую зону соответствующего посадочного места, когда перегородка находится в так называемом положении сборки, и принимается во вторую зону посадочного места, когда перегородка находится в рабочем положении.each pipe is received in the first zone of the corresponding seat when the baffle is in the so-called assembly position, and is received in the second zone of the seat when the baffle is in the operating position. 12. Аппарат по п. 11, в котором пластинчатые выступы расположены относительно отверстий (11) таким образом, что трубы перемещаются в направлении пластинчатых выступов, когда перегородки устанавливают в рабочее положение, так что пластинчатые выступы обеспечивают упругие опоры для труб, когда перегородки находятся в рабочем положении.12. Apparatus according to claim. 11, in which the plate projections are positioned relative to the holes (11) such that the pipes move in the direction of the plate projections when the baffles are set in position, so that the plate projections provide resilient support for the pipes when the baffles are in working position. 13. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором пластинчатые выступы сформированы элементами из листового металла, установленными на металлической пластине в соответствии с отверстиями.13. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the plate-like projections are formed by sheet metal members mounted on the metal plate in correspondence with the holes. 14. Аппарат по любому из пп. 1-12, в котором отверстия пробиты или вырезаны в металлической пластине, и пластинчатые выступы сформированы полосами материала металлической пластины, получаемыми в результате пробивки или вырезания отверстий, и согнуты соответствующим образом.14. Apparatus according to any one of paragraphs. 1-12, in which holes are punched or cut in the metal plate and the lamellar protrusions are formed by strips of metal plate material obtained by punching or cutting holes and bent accordingly. 15. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором перегородки содержат внешнее усиливающее кольцо, толщина которого превышает толщину металлического листа.15. Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the baffles comprise an outer reinforcing ring that is thicker than the metal sheet.
RU2019122643A 2017-02-15 2018-01-31 Shell-and-tube device with partitions RU2752212C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17156276.2 2017-02-15
EP17156276.2A EP3364141A1 (en) 2017-02-15 2017-02-15 Shell-and-tube apparatus with baffles
PCT/EP2018/052351 WO2018149639A1 (en) 2017-02-15 2018-01-31 Shell-and-tube apparatus with baffles

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019122643A RU2019122643A (en) 2021-03-16
RU2019122643A3 RU2019122643A3 (en) 2021-05-24
RU2752212C2 true RU2752212C2 (en) 2021-07-23

Family

ID=58410073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122643A RU2752212C2 (en) 2017-02-15 2018-01-31 Shell-and-tube device with partitions

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20200049412A1 (en)
EP (2) EP3364141A1 (en)
CN (1) CN110291354B (en)
AU (1) AU2018221477A1 (en)
BR (1) BR112019016749A2 (en)
CA (1) CA3052218A1 (en)
RU (1) RU2752212C2 (en)
WO (1) WO2018149639A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114111386B (en) * 2021-12-01 2024-10-11 浙江银轮机械股份有限公司 EGR Cooler

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU848949A1 (en) * 1979-07-25 1981-07-23 Опытное Конструкторско-Технологическоебюро По Интенсификации Тепломассообмен-Ных Процессов Института Техническойтеплофизики Ah Украинской Ccp Shell-and-tube heat exchanger
SU1032324A1 (en) * 1982-02-16 1983-07-30 Специальное Проектное И Конструкторско-Технологическое Бюро "Промгазаппарат" Method of fixing pipe in opening of double tube plate of heat exchanger
GB2313438B (en) * 1996-05-22 2000-11-08 Usui Kokusai Sangyo Kk Apparatus for cooling egr gas
JP2001141386A (en) * 1999-11-17 2001-05-25 Usui Internatl Ind Co Ltd Multitubular heat exchanger
EP3115734A1 (en) * 2015-07-06 2017-01-11 Casale SA Shell-and-tube equipment with antivibration baffles and related assembling method

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3426841A (en) * 1966-05-18 1969-02-11 Herbert G Johnson Heat exchangers having plastic components
FR2565340B1 (en) * 1984-06-05 1988-09-16 Commissariat Energie Atomique HOLDING ELEMENT FOR HEAT EXCHANGER TUBES
US4834173A (en) * 1987-11-20 1989-05-30 American Standard Inc. Pressure actuated baffle seal
US5058664A (en) 1990-07-13 1991-10-22 Phillips Petroleum Company Rodbaffle heat exchanger
US5642778A (en) 1996-04-09 1997-07-01 Phillips Petroleum Company Rod baffle heat exchangers
CA2550688C (en) * 2003-12-22 2014-09-02 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Support for a tube bundle
JP5072388B2 (en) * 2007-02-27 2012-11-14 三菱重工業株式会社 Steam generator tube support plate
CN201444002U (en) * 2009-07-28 2010-04-28 山东美陵化工设备股份有限公司 Eccentric baffle plate heat exchanger
BE1018891A3 (en) * 2009-09-23 2011-10-04 Atlas Copco Airpower Nv TUBE HEAT EXCHANGER.
CN101706227B (en) * 2009-11-27 2013-01-02 北京化工大学 Shell-and-tube heat exchanger with un-notched traverse baffles
ES2541444T3 (en) 2010-12-21 2015-07-20 Rinheat Oy Tubular heat exchanger
EP3029407A1 (en) * 2014-12-02 2016-06-08 Borgwarner Emissions Systems Spain, S.L.U. Grooved baffle for a heat exchanger
CN205537226U (en) * 2016-01-07 2016-08-31 刘炳福 Big tube hole guide plate shell and tube type heat exchanger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU848949A1 (en) * 1979-07-25 1981-07-23 Опытное Конструкторско-Технологическоебюро По Интенсификации Тепломассообмен-Ных Процессов Института Техническойтеплофизики Ah Украинской Ccp Shell-and-tube heat exchanger
SU1032324A1 (en) * 1982-02-16 1983-07-30 Специальное Проектное И Конструкторско-Технологическое Бюро "Промгазаппарат" Method of fixing pipe in opening of double tube plate of heat exchanger
GB2313438B (en) * 1996-05-22 2000-11-08 Usui Kokusai Sangyo Kk Apparatus for cooling egr gas
JP2001141386A (en) * 1999-11-17 2001-05-25 Usui Internatl Ind Co Ltd Multitubular heat exchanger
EP3115734A1 (en) * 2015-07-06 2017-01-11 Casale SA Shell-and-tube equipment with antivibration baffles and related assembling method

Also Published As

Publication number Publication date
CN110291354B (en) 2021-04-27
EP3583371B1 (en) 2020-11-18
EP3583371A1 (en) 2019-12-25
AU2018221477A1 (en) 2019-07-25
RU2019122643A3 (en) 2021-05-24
RU2019122643A (en) 2021-03-16
US20200049412A1 (en) 2020-02-13
WO2018149639A1 (en) 2018-08-23
EP3364141A1 (en) 2018-08-22
CN110291354A (en) 2019-09-27
CA3052218A1 (en) 2018-08-23
BR112019016749A2 (en) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4625844B2 (en) Tube bundle device with reduced vibration
US7699093B2 (en) Anti-vibration tube support for tube bundles having U-shaped bends
WO2011110537A2 (en) A spiral heat exchanger
EP2076728B1 (en) Reduced vibration tube bundle device having slotted baffles
EP2620735B1 (en) Exchange tube support and securing assembly for tube exchanger
KR20140009220A (en) Plate heat exchanger and method for manufacturing of a plate heat exchanger
RU2752212C2 (en) Shell-and-tube device with partitions
CN107850404B (en) Shell-and-tube equipment with vibration-proof baffle and related assembly method
JP2011515648A (en) Low vibration tube bundle support device
CN101796347B (en) Apparatus and method for providing detonation damage resistance in ductwork
US20190301810A1 (en) Tube-fin heat exchanger
US20230013237A1 (en) Deflector And Grid Support Assemblies For Use In Heat Exchangers And Heat Exchangers Having Such Assemblies Therein
EP2818820A1 (en) A shell and tube equipment with a baffle structure for supporting the tubes
JP2005321156A (en) Heat transfer tube and heat exchanger
JP7309569B2 (en) Heat exchanger
JP6739824B2 (en) Baffle device for improving fluid flow deviation
KR20220124163A (en) SEG-LOK baffles for heat exchangers
AU2006304412B2 (en) Anti-vibration tube support for tube bundles having U-shaped bends