RU2804786C1 - Loop heat exchanger - Google Patents

Loop heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2804786C1
RU2804786C1 RU2023103742A RU2023103742A RU2804786C1 RU 2804786 C1 RU2804786 C1 RU 2804786C1 RU 2023103742 A RU2023103742 A RU 2023103742A RU 2023103742 A RU2023103742 A RU 2023103742A RU 2804786 C1 RU2804786 C1 RU 2804786C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylindrical body
heat exchange
coolant
exchange matrix
channels
Prior art date
Application number
RU2023103742A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Яковлевич Печенегов
Андрей Викторович Косов
Ольга Юрьевна Косова
Никита Алексеевич Озеров
Виктор Андреевич Косов
Михаил Андреевич Косов
Светлана Юрьевна Печенегова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Application granted granted Critical
Publication of RU2804786C1 publication Critical patent/RU2804786C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in recuperative heat exchange devices. The invention lies in the fact that the heat exchanger has a heat exchange matrix in the form of a cylindrical ring, made of a closed sheet, bent to form a loop, the flat parts of the walls of which are located in the radial planes of the cylindrical body, inside the heat exchange matrix there is a displacer, consisting of a cylindrical shell and connected to it the edges of the diametrical and conical partitions, along the common axis of the cylindrical body and the heat exchange matrix, a tightening rod passes, which with its ends is detachably fixed in the thrust rings located in the inlet and outlet nozzles for the first coolant and rigidly connected to the nozzles by means of radial connections, on the cylindrical body distributing and collecting collectors are installed, covering the cylindrical body along its perimeter, the cavities of the distributing and collecting collectors are connected to the inlets and outlets of the channels for the second coolant through windows in the wall of the cylindrical body, the inlet and outlet nozzles for the second coolant are connected to the distributing and collecting collectors, respectively, in channels for the first coolant there are spacers connected to the displacer shell, sealing gaskets are placed between the ends of the heat exchange matrix and the covers, spacer rings are fixed on the inner surface of the cylindrical body, at least one end of the tightening rod is threaded and equipped with a spring dressed on the rod and located between the outer end edge of the thrust ring and the clamping nut, there are corrugations on the flat parts of the surfaces of the loop of the heat exchange matrix.
EFFECT: simplification of the design of the device, ability to produce a heat transfer surface from a single sheet.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к рекуперативным теплообменным устройствам и может быть использовано в химической, пищевой промышленности, энергетике и других отраслях техники для нагрева и охлаждения текучих сред.The invention relates to recuperative heat exchange devices and can be used in the chemical, food industry, energy and other branches of technology for heating and cooling fluids.

Известен пластинчатый теплообменник [1] с теплопередающей поверхностью из тонких теплопроводящих листов, образующих щелевые каналы для прохода теплоносителей, отличающийся от широко используемых трубчатых теплообменников большей компактностью и меньшей удельной материалоемкостью. К недостаткам устройства [1] и других аналогичных устройств относится сложность изготовления, высокое гидравлическое сопротивление движению теплоносителей, обусловленное большим числом поворотов на пути их движения.A known plate heat exchanger [1] with a heat transfer surface made of thin heat-conducting sheets, forming slotted channels for the passage of coolants, differs from widely used tubular heat exchangers by being more compact and having lower specific material consumption. The disadvantages of the device [1] and other similar devices include the complexity of manufacturing, high hydraulic resistance to the movement of coolants, due to the large number of turns along the path of their movement.

В известном пластинчатом теплообменнике [2] с листовой поверхностью теплопередачи гидравлическое сопротивление относительно невелико за счет одноходового движения теплоносителей. Недостатком является сложность конструкции и большое количество закладных уплотняющих элементов.In the known plate heat exchanger [2] with a sheet heat transfer surface, the hydraulic resistance is relatively small due to the single-pass movement of the coolants. The disadvantage is the complexity of the design and the large number of embedded sealing elements.

Известен спиральный теплообменник с теплопередающей поверхностью из листа в виде двухзаходной цилиндрической спирали внутри корпуса [3]. Данный теплообменник имеет повышенную интенсивность теплообмена потоков теплоносителей. К недостаткам относится сложность изготовления, трудности обеспечения герметичности каналов.A known spiral heat exchanger with a heat transfer surface made of a sheet in the form of a two-way cylindrical spiral inside a housing [3]. This heat exchanger has an increased intensity of heat transfer of coolant flows. Disadvantages include the complexity of manufacturing and the difficulty of ensuring the tightness of the channels.

Известен теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, листовую поверхность теплопередачи, размещенную внутри цилиндрического корпуса и образующую теплообменную матрицу с чередующимися каналами для первого и второго теплоносителей, соединенные разъемно с торцами цилиндрического корпуса крышки с входным и выходным патрубками для первого теплоносителя, уплотняющие прокладки, входной и выходной патрубки для второго теплоносителя [4] - прототип. Данный теплообменник имеет высокую компактность и может работать с теплоносителями при любом их фазовом состоянии. К недостаткам относится большое количество сварных швов между элементами теплопередающей поверхности, сложность и трудоемкость изготовления.A heat exchanger is known that contains a cylindrical body, a sheet heat transfer surface placed inside the cylindrical body and forming a heat exchange matrix with alternating channels for the first and second coolants, covers detachably connected to the ends of the cylindrical body with inlet and outlet pipes for the first coolant, sealing gaskets, inlet and outlet pipes for the second coolant [4] - prototype. This heat exchanger is highly compact and can work with coolants in any phase state. Disadvantages include a large number of welds between the elements of the heat transfer surface, complexity and labor-intensive manufacturing.

Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в упрощении конструкции устройства и в возможности изготавливать поверхность теплопередачи из одного листа.The technical problem to be solved by the present invention is to simplify the design of the device and to be able to manufacture the heat transfer surface from a single sheet.

Поставленная проблема решается тем, что предлагаемый петлевой теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, листовую поверхность теплопередачи, размещенную внутри цилиндрического корпуса и образующую теплообменную матрицу с чередующимися каналами для первого и второго теплоносителей, соединенные разъемно с торцами цилиндрического корпуса крышки с установленными на них входным и выходным патрубками для первого теплоносителя, уплотняющие прокладки, входной и выходной патрубки для второго теплоносителя, имеет теплообменную матрицу в форме цилиндрического кольца, выполненную из замкнутого листа, изогнутого с образованием петлей, плоские части стенок которых расположены в радиальных плоскостях цилиндрического корпуса, внутри теплообменной матрицы размещен вытеснитель, состоящий из цилиндрической обечайки и соединенных с ней кромками диаметральных и конусных перегородок, вдоль общей оси цилиндрического корпуса и теплообменной матрицы проходит стягивающий стержень, который своими концами разъемно закреплен в упорных кольцах, расположенных во входном и в выходном патрубках для первого теплоносителя и жестко соединенных с патрубками с помощью радиальных связей, на цилиндрическом корпусе установлены раздающий и собирающий коллектора, охватывающие цилиндрический корпус по его периметру, полости раздающего и собирающего коллекторов соединены с входами и выходами каналов для второго теплоносителя через окна в стенке цилиндрического корпуса, входной и выходной патрубки для второго теплоносителя соединены с раздающим и собирающим коллекторами соответственно, в каналах для первого теплоносителя имеются проставки, соединенные с обечайкой вытеснителя, уплотняющие прокладки размещены между торцами теплообменной матрицы и крышками, на внутренней поверхности цилиндрического корпуса закреплены дистанционирующие кольца, по крайней мере один конец стягивающего стержня выполнен резьбовым и снабжен пружиной, одетой на стержень и расположенной между внешней торцовой кромкой упорного кольца и прижимной гайкой, на плоских частях поверхностей петлей теплообменной матрицы имеются гофры.The problem posed is solved by the fact that the proposed loop heat exchanger contains a cylindrical body, a sheet heat transfer surface located inside the cylindrical body and forming a heat exchange matrix with alternating channels for the first and second coolants, detachably connected to the ends of the cylindrical body of the lid with inlet and outlet pipes installed on them for the first coolant, sealing gaskets, inlet and outlet pipes for the second coolant, has a heat exchange matrix in the form of a cylindrical ring, made of a closed sheet, bent to form loops, the flat parts of the walls of which are located in the radial planes of the cylindrical body, a displacer is placed inside the heat exchange matrix, consisting of a cylindrical shell and diametrical and conical partitions connected to it by the edges, a tension rod runs along the common axis of the cylindrical body and the heat exchange matrix, which at its ends is detachably fixed in thrust rings located in the inlet and outlet pipes for the first coolant and rigidly connected to the pipes using radial connections, a distributing and collecting manifold is installed on the cylindrical body, covering the cylindrical body along its perimeter, the cavities of the distributing and collecting manifolds are connected to the inlets and outlets of the channels for the second coolant through windows in the wall of the cylindrical body, the inlet and outlet pipes for the second coolant are connected with distributing and collecting manifolds, respectively, in the channels for the first coolant there are spacers connected to the displacer shell, sealing gaskets are placed between the ends of the heat exchange matrix and the covers, spacer rings are fixed on the inner surface of the cylindrical body, at least one end of the tension rod is threaded and equipped with a spring, dressed on a rod and located between the outer end edge of the thrust ring and the pressure nut, there are corrugations on the flat parts of the surfaces of the heat exchange matrix loop.

В отличие от известного устройства [4], исполнение теплообменной матрицы в форме цилиндрического кольца из замкнутого листа, изогнутого с образованием петлей, плоские части стенок которых расположены в радиальных плоскостях цилиндрического корпуса, упрощает конструкцию и повышает ее технологичность. Поверхность теплопередачи может изготавливаться из одного листа, который замыкается путем, например, сварного соединения двух его противоположных кромок. Размещение внутри теплообменной матрицы вытеснителя, состоящего из цилиндрической обечайки и соединенных с ней кромками диаметральных и конусных перегородок, обеспечивает распределение потока первого теплоносителя по параллельным каналам в теплообменной матрице. Наличие в каналах для первого теплоносителя проставок, закрепленных на обечайке вытеснителя, увеличивает жесткость теплообменной матрицы и способствует сохранению ее формы и размеров в процессе эксплуатации устройства. Распределение потока второго теплоносителя по смежным параллельным каналам теплообменной матрицы обеспечивается размещением вокруг цилиндрического корпуса раздающего и собирающего коллекторов с установленными на них соответственно входным и выходным патрубками для второго теплоносителя и наличием окон в цилиндрическом корпусе, которые соединяют полости раздающего и собирающего коллекторов с входами и выходами каналов для второго теплоносителя. Размещение между торцами теплообменной матрицы и крышками уплотняющих прокладок обеспечивает разобщение каналов для первого и для второго теплоносителей и их герметизацию. Наличие дистанционирующих колец, закрепленных на внутренней поверхности цилиндрического корпуса, создает кольцевой зазор между стенкой цилиндрического корпуса и теплообменной матрицей, что способствует более полному и плотному контакту уплотняющих прокладок с кромками петлей теплообменной матрицы. Повышает качество уплотнения прокладками и наличие проходящего вдоль общей оси цилиндрического корпуса и теплообменной матрицы стягивающего стержня, который своими концами разъемно закреплен в упорных кольцах, расположенных во входном и в выходном патрубках для первого теплоносителя и жестко соединенных с патрубками с помощью радиальных связей. Затягивание прижимной гайки и сжатие пружины на резьбовом конце стягивающего стержня вместе с затяжкой фланцевых разъемов цилиндрического корпуса и крышек, обеспечивает плотное прижатие уплотняющей прокладки к теплообменной матрице по всей площади их контакта. Наличие пружины, одетой на стержень и расположенной между внешней торцовой кромкой упорного кольца и прижимной гайкой, позволяет так же компенсировать температурные расширения элементов устройства в процессе его работы за счет сжатия и разжатия пружины. Наличие гофр на плоских частях поверхностей петлей теплообменной матрицы интенсифицирует теплообмен потоков теплоносителей в каналах и, как следствие, позволяет увеличить компактность и уменьшить материалоемкость теплообменника.In contrast to the known device [4], the design of the heat exchange matrix in the form of a cylindrical ring made of a closed sheet, bent to form loops, the flat parts of the walls of which are located in the radial planes of the cylindrical body, simplifies the design and increases its manufacturability. The heat transfer surface can be made of a single sheet, which is closed by, for example, welding its two opposite edges. Placing a displacer inside the heat exchange matrix, consisting of a cylindrical shell and diametrical and conical partitions connected to it by the edges, ensures the distribution of the first coolant flow along parallel channels in the heat exchange matrix. The presence of spacers in the channels for the first coolant, fixed to the displacer shell, increases the rigidity of the heat exchange matrix and helps maintain its shape and dimensions during operation of the device. The distribution of the flow of the second coolant along adjacent parallel channels of the heat exchange matrix is ensured by placing distribution and collecting manifolds around the cylindrical body with inlet and outlet pipes for the second coolant installed on them, respectively, and by the presence of windows in the cylindrical body that connect the cavities of the distributing and collecting manifolds with the inlets and outlets of the channels for the second coolant. The placement of sealing gaskets between the ends of the heat exchange matrix and the covers ensures the separation of the channels for the first and second coolants and their sealing. The presence of spacer rings attached to the inner surface of the cylindrical body creates an annular gap between the wall of the cylindrical body and the heat exchange matrix, which promotes more complete and dense contact of the sealing gaskets with the edges of the heat exchange matrix loop. The quality of sealing with gaskets is also improved by the presence of a tension rod running along the common axis of the cylindrical body and the heat exchange matrix, which at its ends is detachably secured in thrust rings located in the inlet and outlet pipes for the first coolant and rigidly connected to the pipes using radial connections. Tightening the clamping nut and compressing the spring at the threaded end of the tension rod, together with tightening the flange connectors of the cylindrical body and covers, ensures that the sealing gasket is tightly pressed to the heat exchange matrix over the entire area of their contact. The presence of a spring, put on the rod and located between the outer end edge of the thrust ring and the clamping nut, also makes it possible to compensate for the thermal expansion of the device elements during its operation due to the compression and decompression of the spring. The presence of corrugations on the flat parts of the surfaces of the loops of the heat exchange matrix intensifies the heat exchange of coolant flows in the channels and, as a result, makes it possible to increase the compactness and reduce the material consumption of the heat exchanger.

Таким образом, совокупность отличительных признаков изобретения позволяет решить поставленную проблему.Thus, the set of distinctive features of the invention allows us to solve the problem posed.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».A comparative analysis of the claimed technical solution with the prototype shows that the claimed device meets the invention criterion of “novelty”.

Известные аналогичный устройства [1, 2, 3] конструктивно более сложны и менее технологичны в изготовлении.Known similar devices [1, 2, 3] are structurally more complex and less technologically advanced to manufacture.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения «существенные отличия».All this allows us to conclude that the proposed technical solution meets the invention criterion of “significant differences”.

На фиг.1 показано схематичное изображение предлагаемого петлевого теплообменника; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows a schematic representation of the proposed loop heat exchanger; Fig.2 - section A-A in Fig.1.

Петлевой теплообменник содержит цилиндрический корпус 1 с расположенной внутри него теплообменной матрицей 2 в форме цилиндрического кольца, выполненной из замкнутого листа, изогнутого с образованием петлей 3 и проточных чередующихся каналов 4 для первого и 5 для второго теплоносителей. Входной 6 и выходной 7 патрубки для первого теплоносителя установлены соответственно на крышках 8 и 9, соединенных фланцевыми разъемами с торцами цилиндрического корпуса 7. Между крышками 8 и 9 и торцами теплообменной матрицы 2 находятся уплотняющие прокладки 10. Внутри теплообменной матрицы 2 установлен вытеснитель 11, состоящий из цилиндрической обечайки 12 и соединенных с ней кромками диаметральных 13 и конусных 14 перегородок. Осесимметрично с вытеснителем 11, теплообменной матрицей 2 и цилиндрическим корпусом 1 расположен стягивающий стержень 15, концами помещенный в упорные кольца 16, закрепленные с помощью связей 17 в патрубках 6 и 7 для первого теплоносителя. На резьбовой конец (или оба конца) стягивающего стержня 75 одета пружина 18 и он снабжен прижимной гайкой 19. В каналах 4 для первого теплоносителя имеются проставки 20, закрепленные на обечайке 12 вытеснителя 11. На внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 закреплены дистанционирующие кольца 21. Снаружи цилиндрический корпус 1 охватывают по его периметру раздающий 22 и собирающий 23 коллектора, полости которых соединены через окна 24 в стенке цилиндрического корпуса 1 соответственно с входами и выходами каналов 5 для второго теплоносителя в теплообменной матрице 2. На раздающем 22 и собирающем 23 коллекторах установлены соответственно входной 25 и выходной 26 патрубки для второго теплоносителя. На плоских частях поверхностей петлей 3 теплообменной матрицы 2 имеются гофры 27.The loop heat exchanger contains a cylindrical body 1 with a heat exchange matrix 2 located inside it in the form of a cylindrical ring, made of a closed sheet, bent to form a loop 3 and alternating flow channels 4 for the first and 5 for the second coolant. The inlet 6 and outlet 7 pipes for the first coolant are installed respectively on the covers 8 and 9, connected by flange connectors to the ends of the cylindrical body 7. Between the covers 8 and 9 and the ends of the heat exchange matrix 2 there are sealing gaskets 10. Inside the heat exchange matrix 2 there is a displacer 11, consisting from a cylindrical shell 12 and diametrical 13 and conical 14 partitions connected to it by the edges. Axisymmetrically with the displacer 11, the heat exchange matrix 2 and the cylindrical body 1 there is a tightening rod 15, the ends of which are placed in the thrust rings 16, secured by means of connections 17 in the nozzles 6 and 7 for the first coolant. The threaded end (or both ends) of the tension rod 75 is fitted with a spring 18 and is equipped with a clamping nut 19. In the channels 4 for the first coolant there are spacers 20 secured to the shell 12 of the displacer 11. Spacer rings 21 are attached to the inner surface of the cylindrical body 1. On the outside The cylindrical body 1 is enclosed along its perimeter by distributing 22 and collecting 23 manifolds, the cavities of which are connected through windows 24 in the wall of the cylindrical body 1, respectively, with the inputs and outputs of channels 5 for the second coolant in the heat exchange matrix 2. On the distributing 22 and collecting 23 manifolds, the input 25 and outlet 26 pipes for the second coolant. On the flat parts of the surfaces of the loop 3 of the heat exchange matrix 2 there are corrugations 27.

Петлевой теплообменник работает следующим образом.The loop heat exchanger works as follows.

Первый теплоноситель поступает в теплообменник через входной патрубок 6 и распределяется по параллельным каналам 4 теплообменной матрицы 2 через их боковые проемы на участке между крышкой 8 и вытеснителем 11. Ширина боковых проемов каналов 4 определяется размером расположенных в них проставок 20, закрепленных на цилиндрической обечайке 12 вытеснителя 11. Вытеснитель 11, состоящий из цилиндрической обечайки 12 и соединенных с ней кромками диаметральных 13 и конусных 14 перегородок, непроницаем для потока теплоносителя и образует части стенок каналов 4. Перемещаясь по каналам 4, первый теплоноситель обменивается теплотой со стенками петель 3, участвуя при этом в процессе теплопередачи через стенки с вторым теплоносителем. На противоположном конце теплообменной матрицы 2 первый теплоноситель выходит из параллельных каналов 4 через их боковые проемы на участке между крышкой 9 и вытеснителем 11 и общим потоком через выходной патрубок 7 выводится из теплообменника.The first coolant enters the heat exchanger through the inlet pipe 6 and is distributed along parallel channels 4 of the heat exchange matrix 2 through their side openings in the area between the cover 8 and the displacer 11. The width of the side openings of the channels 4 is determined by the size of the spacers 20 located in them, mounted on the cylindrical shell 12 of the displacer 11. Displacer 11, consisting of a cylindrical shell 12 and diametrical 13 and conical 14 partitions connected to it by the edges, is impenetrable to the flow of coolant and forms parts of the walls of channels 4. Moving along channels 4, the first coolant exchanges heat with the walls of loops 3, participating in the process in the process of heat transfer through the walls with the second coolant. At the opposite end of the heat exchange matrix 2, the first coolant exits the parallel channels 4 through their side openings in the area between the cover 9 and the displacer 11 and is removed from the heat exchanger by a common flow through the outlet pipe 7.

При работе теплообменника по схеме противотока второй теплоноситель поступает через входной патрубок 25 в раздающий коллектор 22 и через окна 24 в цилиндрическом корпусе 1 распределяется по каналам 5 теплообменной матрицы 2. Перемещаясь вдоль каналов 5, второй теплоноситель обменивается теплотой со стенками петлей 3 и при этом участвует в процессе теплопередачи через стенки с первым теплоносителем. Пройдя по каналам 5, второй теплоноситель через соответствующие окна 24 в цилиндрическом корпусе 1 поступает в собирающий коллектор 23 и одним общим потоком выводится из теплообменника через выходной патрубок 26.When the heat exchanger operates in a counterflow scheme, the second coolant enters through the inlet pipe 25 into the distribution manifold 22 and through windows 24 in the cylindrical body 1 is distributed along channels 5 of the heat exchange matrix 2. Moving along the channels 5, the second coolant exchanges heat with the walls of the loop 3 and participates in in the process of heat transfer through the walls with the first coolant. Having passed through channels 5, the second coolant through the corresponding windows 24 in the cylindrical body 1 enters the collecting manifold 23 and is removed from the heat exchanger through the outlet pipe 26 in one common flow.

Уплотняющие прокладки 10 из эластичного материала между плоскостями крышек 8 и 9 и торцами теплообменной матрицы 2 обеспечивают герметичность каналов 4 и 5 и исключают перетоки теплоносителей между каналами. Повышению качества уплотнения и его надежности при работе теплообменника способствует наличие стягивающего стержня 15, концы которого помещены в упорные кольца 16, закрепленные с помощью связей 17 в патрубках 6 и 7. За, счет сжатия одетой на стягивающей стержень 15 пружины 18 прижимной гайкой 19 достигается требуемое по условиям герметичности прижатие уплотняющей прокладки 10 к торцам теплообменной матрицы 2 на всей площади их контакта. Пружина 18 служит также компенсирующим элементом термических расширений отдельных частей теплообменника, имеющих разную температуру.Sealing gaskets 10 made of elastic material between the planes of covers 8 and 9 and the ends of the heat exchange matrix 2 ensure the tightness of channels 4 and 5 and eliminate the flow of coolants between the channels. Improving the quality of the seal and its reliability during operation of the heat exchanger is facilitated by the presence of a tightening rod 15, the ends of which are placed in thrust rings 16, secured by means of connections 17 in the nozzles 6 and 7. By compressing the spring 18 placed on the tightening rod 15 with a clamping nut 19, the required according to the conditions of tightness, pressing the sealing gasket 10 to the ends of the heat exchange matrix 2 over the entire area of their contact. Spring 18 also serves as a compensating element for thermal expansion of individual parts of the heat exchanger having different temperatures.

Гофры 27 на плоских частях поверхностей петлей 3, являясь средством интенсификации теплообмена теплоносителей в каналах 4 и 5, кроме того повышают жесткость стенок теплопередающей поверхности, что расширяет допустимый интервал разности давлений первого и второго теплоносителей в каналах 4 и 5.The corrugations 27 on the flat parts of the surfaces of the loop 3, being a means of intensifying the heat exchange of coolants in channels 4 and 5, also increase the rigidity of the walls of the heat transfer surface, which expands the permissible pressure difference between the first and second coolants in channels 4 and 5.

Теплообменник легко разбирается и собирается. Возможна механическая очистка от загрязнений поверхностей теплообмена в каналах 4 и 5, а также замена теплообменной матрицы 2. Если используются жидкие теплоносители, то предпочтительным может оказаться вертикальное расположение в пространстве петлевого теплообменника, что дает возможность естественного слива теплоносителей из каналов 4 и 5 теплообменной матрицы 2 при длительных перерывах в работе.The heat exchanger is easy to disassemble and assemble. It is possible to mechanically clean the heat exchange surfaces in channels 4 and 5 from contamination, as well as replace the heat exchange matrix 2. If liquid coolants are used, then a vertical arrangement in the space of the loop heat exchanger may be preferable, which makes it possible to naturally drain the coolants from channels 4 and 5 of the heat exchange matrix 2 during long breaks in work.

Предлагаемый петлевой теплообменник имеет следующие преимущества перед аналогами:The proposed loop heat exchanger has the following advantages over analogues:

- теплопередающая поверхность выполнена из одного замкнутого листа с минимальным количеством сварных соединений;- the heat transfer surface is made of one closed sheet with a minimum number of welded joints;

- конструкция проста и технологична в изготовлении;- the design is simple and technologically advanced to manufacture;

- возможна полная разборка и последующая сборка без утраты рабочих качеств;- complete disassembly and subsequent reassembly is possible without loss of working qualities;

- возможна механическая очистка от загрязнений поверхностей теплообмена в каналах теплообменной матрицы;- mechanical cleaning of heat exchange surfaces in the channels of the heat exchange matrix is possible;

- возможность свободного температурного расширения и сжатия элементов теплообменника за счет пружинной компенсации;- the possibility of free temperature expansion and contraction of heat exchanger elements due to spring compensation;

- высокая компактность и низкая материалоемкость.- high compactness and low material consumption.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Машины и аппараты химических производств / А.С. Тимонин, Б.Г. Болдин, В.Я. Борщев, Ю.И. Гусев и др. // Под общ. ред. А.С. Тимонина. - Калуга: Изд-во Н.Ф. Бочкаревой, 2008. с. 486, рис. 6.1.3.1.1. Machines and apparatus for chemical production / A.S. Timonin, B.G. Boldin, V.Ya. Borshchev, Yu.I. Gusev and others // Under general. ed. A.S. Timonina. - Kaluga: Publishing house N.F. Bochkareva, 2008. p. 486, fig. 6.1.3.1.

2. Патент RU №2094726 С1. МПК F28D 9/00, F28F 3/02. Опубл. 27.10.1997.2. Patent RU No. 2094726 C1. IPC F28D 9/00, F28F 3/02. Publ. 10/27/1997.

3. Патент RU №2687669 С1. МПК F28D 1/047. Опубл. 15.05.2019. Бюл. №14.3. Patent RU No. 2687669 C1. IPC F28D 1/047. Publ. 05/15/2019. Bull. No. 14.

4. Барановский Н.В., Коваленко Л.М., Ястребенецкий А.Р. Пластинчатые и спиральные теплообменники. М.: Машиностроение, 1973. с. 33, рис. 20б.4. Baranovsky N.V., Kovalenko L.M., Yastrebenetsky A.R. Plate and spiral heat exchangers. M.: Mechanical Engineering, 1973. p. 33, fig. 20b.

Claims (3)

1. Петлевой теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, листовую поверхность теплопередачи, размещенную внутри цилиндрического корпуса и образующую теплообменную матрицу с чередующимися каналами для первого и второго теплоносителей, соединенные разъемно с торцами цилиндрического корпуса крышки с установленными на них входным и выходным патрубками для первого теплоносителя, уплотняющие прокладки, входной и выходной патрубки для второго теплоносителя, отличающийся тем, что теплообменная матрица имеет форму цилиндрического кольца и выполнена из замкнутого листа, изогнутого с образованием петлей, плоские части стенок которых расположены в радиальных плоскостях цилиндрического корпуса, внутри теплообменной матрицы размещен вытеснитель, состоящий из цилиндрической обечайки и соединенных с ней кромками диаметральных и конусных перегородок, вдоль общей оси цилиндрического корпуса и теплообменной матрицы проходит стягивающий стержень, который своими концами разъемно закреплен в упорных кольцах, расположенных во входном и в выходном патрубках для первого теплоносителя и жестко соединенных с патрубками с помощью радиальных связей, на цилиндрическом корпусе установлены раздающий и собирающий коллекторы, охватывающие цилиндрический корпус по его периметру, полости раздающего и собирающего коллекторов соединены с входами и выходами каналов для второго теплоносителя через окна в стенке цилиндрического корпуса, входной и выходной патрубки для второго теплоносителя соединены с раздающим и собирающим коллекторами соответственно, в каналах для первого теплоносителя имеются проставки, соединенные с обечайкой вытеснителя, уплотняющие прокладки размещены между торцами теплообменной матрицы и крышками, на внутренней поверхности цилиндрического корпуса закреплены дистанционирующие кольца.1. A loop heat exchanger containing a cylindrical body, a sheet heat transfer surface placed inside the cylindrical body and forming a heat exchange matrix with alternating channels for the first and second coolants, covers detachably connected to the ends of the cylindrical body with inlet and outlet pipes for the first coolant installed on them, sealing gaskets, inlet and outlet pipes for the second coolant, characterized in that the heat exchange matrix has the shape of a cylindrical ring and is made of a closed sheet, bent to form loops, the flat parts of the walls of which are located in the radial planes of the cylindrical body, a displacer consisting of of the cylindrical shell and the diametrical and conical partitions connected to it by the edges, a tension rod runs along the common axis of the cylindrical body and the heat exchange matrix, which at its ends is detachably fixed in thrust rings located in the inlet and outlet pipes for the first coolant and rigidly connected to the pipes using radial connections, distributing and collecting manifolds are installed on the cylindrical body, covering the cylindrical body along its perimeter, the cavities of the distributing and collecting manifolds are connected to the inputs and outputs of the channels for the second coolant through windows in the wall of the cylindrical body, the inlet and outlet pipes for the second coolant are connected to the distributing and collecting manifolds, respectively, in the channels for the first coolant there are spacers connected to the displacer shell, sealing gaskets are placed between the ends of the heat exchange matrix and the covers, spacer rings are fixed on the inner surface of the cylindrical body. 2. Петлевой теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что по крайней мере один конец стягивающего стержня выполнен резьбовым и снабжен пружиной, одетой на стержень и расположенной между внешней торцовой кромкой упорного кольца и прижимной гайкой.2. Loop heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least one end of the tension rod is threaded and equipped with a spring, put on the rod and located between the outer end edge of the thrust ring and the pressure nut. 3. Петлевой теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что на плоских частях поверхностей петлей теплообменной матрицы имеются гофры.3. Loop heat exchanger according to claim 1, characterized in that there are corrugations on the flat parts of the surfaces of the loop of the heat exchange matrix.
RU2023103742A 2023-02-17 Loop heat exchanger RU2804786C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2804786C1 true RU2804786C1 (en) 2023-10-05

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2819124C1 (en) * 2023-10-18 2024-05-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Belt heat exchanger

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2094726C1 (en) * 1994-11-04 1997-10-27 Опытное конструкторское бюро машиностроения Plate-type heat exchanger
CN2383033Y (en) * 1999-08-06 2000-06-14 华南理工大学 Screw flow petaling shell-and-tube heat exchanger
CN102778162A (en) * 2012-07-17 2012-11-14 山东恒基农牧机械有限公司 Heat exchange pipe with plum blossom pipe
CN103868049B (en) * 2012-12-13 2016-06-01 中国核动力研究设计院 A kind of novel setting-out core power plant steam producer heat transfer tube supporting device
RU2687669C1 (en) * 2018-05-30 2019-05-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Spiral heat exchanger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2094726C1 (en) * 1994-11-04 1997-10-27 Опытное конструкторское бюро машиностроения Plate-type heat exchanger
CN2383033Y (en) * 1999-08-06 2000-06-14 华南理工大学 Screw flow petaling shell-and-tube heat exchanger
CN102778162A (en) * 2012-07-17 2012-11-14 山东恒基农牧机械有限公司 Heat exchange pipe with plum blossom pipe
CN103868049B (en) * 2012-12-13 2016-06-01 中国核动力研究设计院 A kind of novel setting-out core power plant steam producer heat transfer tube supporting device
RU2687669C1 (en) * 2018-05-30 2019-05-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Spiral heat exchanger

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2819124C1 (en) * 2023-10-18 2024-05-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Belt heat exchanger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6200433B2 (en) Modular plate / shell heat exchanger
WO2018019182A1 (en) Side-flow plate and shell-type heat exchanging plate and multi-flow detachable plate and shell-type heat exchanger
LU102100B1 (en) Portable heat exchange device having arrayed planar elastic vortex tubes
JP2007192535A (en) Heat exchanger device
RU2700311C1 (en) Heat exchanger
RU2804786C1 (en) Loop heat exchanger
RU2543094C1 (en) Tube and shell heat exchanger
RU2711569C1 (en) Vortex heat exchanger
RU2206851C1 (en) Shell-and-plate heat exchanger (modofocations)
RU2804787C1 (en) Flap heat exchanger
JP4891353B2 (en) Assembly for heat exchange between primary fluid and secondary fluid
RU2750678C1 (en) Spiral-plate heat exchanger
GB2065861A (en) Countercurrent heat exchanger with a dimpled membrane
CN109341382B (en) Plate heat exchanger and circulating heat exchange separator comprising same
US837146A (en) Heat-exchanging apparatus.
CN206235218U (en) Outer ripple heat exchange of heat pipe and sea water desalinating unit
CN220083760U (en) Detachable heat exchanger
RU46841U1 (en) HEAT EXCHANGER
RU2247290C2 (en) Plate-type heat exchanger
RU2747651C1 (en) Disk heat exchanger
RU2655891C1 (en) Heat exchanging device (options)
RU2701307C2 (en) Radial-bellow heat exchange-contact apparatus
CN216409858U (en) Shell and tube heat exchanger with cavity
CN216115473U (en) Steam-water mixed type exhaust steam waste heat recoverer
RU2619432C2 (en) Radial plated heat and mass exchange device