RU40101U1

RU40101U1 - HEAT EXCHANGER "PIPE-IN PIPE"

Info

Publication number: RU40101U1
Application number: RU2004112938/22U
Authority: RU
Inventors: С.И. Поникаров; Е.Ю. Короткова; Д.Г. Амирханов
Original assignee: Казанский государственный технологический университет
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2004-08-27

Abstract

Полезная модель относится к теплообменным устройствам и может быть использована в нефтяной, нефтехимической, химической, химикофармацевтической, микробиологической и пищевой промышленности. Сущность полезной модели заключается в том, что в теплообменнике «труба в трубе», содержащем наружную трубу 1с патрубками входа 2 и выхода 3 одного теплоносителя, внутреннюю теплообменную трубу 4 для другого теплоносителя, спиральную ленту 5 с упорами 7 на обоих концах, расположенную во внутренней теплообменной трубе с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения в подшипниковых опорах 6, и пружины 8, установленные на обоих концах спиральной ленты между упором и подшипниковой опорой, патрубки входа и выхода теплоносителя расположены на наружной трубе тангенциально и по одну сторону от вертикальной оси аппарата, причем один из них расположен вверху, а другой - внизу, на внутренней теплообменной трубе, напротив патрубка входа теплоносителя наружной трубы, установлена с возможностью вращения крыльчатка 10, а за крыльчаткой коаксиально внутренней трубе установлена пружина 11, соединенная с крыльчаткой.The utility model relates to heat exchange devices and can be used in the oil, petrochemical, chemical, chemical-pharmaceutical, microbiological and food industries. The essence of the utility model lies in the fact that in the pipe-in-pipe heat exchanger containing the outer pipe 1 with the inlet 2 and outlet 3 nozzles of one heat carrier, the internal heat transfer tube 4 for another heat carrier, a spiral tape 5 with stops 7 at both ends, located in the inner heat transfer tube with the possibility of rotation and reciprocating movement in the bearing bearings 6, and springs 8 mounted on both ends of the spiral tape between the stop and the bearing support, the inlet and outlet pipes of the coolant p located on the outer pipe tangentially and on one side of the vertical axis of the apparatus, one of them located at the top and the other at the bottom, on the inner heat transfer pipe, opposite the inlet pipe of the coolant in the outer pipe, the impeller 10 is rotatably mounted, and behind the impeller coaxially inside the pipe has a spring 11 connected to the impeller.

Description

Полезная модель относится к теплообменным устройствам и может быть использована в нефтяной, нефтехимической, химической, химико-фармацевтической, микробиологической и пищевой промышленности.The utility model relates to heat exchange devices and can be used in the oil, petrochemical, chemical, chemical-pharmaceutical, microbiological and food industries.

Известен теплообменник «труба - в трубе» [см.книгу Плановского А.Н., Николаева П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. Учебник для вузов. М., Химия, 1987, с. 214], содержащий наружную трубу с патрубками входа и выхода одного теплоносителя и внутреннюю теплообменную трубу для другого теплоносителя.Known heat exchanger "pipe - in pipe" [see the book Planovsky AN, Nikolaev P.I. Processes and devices of chemical and petrochemical technology. Textbook for high schools. M., Chemistry, 1987, p. 214], comprising an outer pipe with inlet and outlet nozzles of one coolant and an internal heat exchange pipe for another coolant.

Недостатками указанного теплообменника являются низкая интенсивность теплообмена и низкая эксплуатационная надежность вследствие наличия на наружной и внутренней поверхностях внутренней теплообменной трубы ламинарного пристеночного слоя и образования отложений на этих поверхностях.The disadvantages of this heat exchanger are low heat transfer intensity and low operational reliability due to the presence of a laminar wall layer on the outer and inner surfaces of the inner heat transfer pipe and the formation of deposits on these surfaces.

Наиболее близкой по технической сущности является теплообмен-ная труба с установленной в ней спиральной лентой с подпружиненными упорами на обоих концах, установленной с возможностью вращения в подшипниковых опорах и возвратно-поступательного перемещения [см. авторское свидетельство СССР X" 1250828, МПК F 28 F 1/40. Б.И. №30, 1986г.].The closest in technical essence is a heat exchange pipe with a spiral tape installed in it with spring-loaded stops at both ends, mounted for rotation in bearing bearings and reciprocating movement [see USSR copyright certificate X "1250828, IPC F 28 F 1/40. B. I. No. 30, 1986].

Вращающаяся и возвратно-поступательно перемещающаяся спиральная лента обеспечивает турбулизацию потока и интенсивное размывание и разрушение ламинарного пристеночного слоя на внутренней поверхности теплообменной трубы, исключая образование отложений на этой поверхности.A rotating and reciprocating spiral tape provides flow turbulence and intensive erosion and destruction of the laminar wall layer on the inner surface of the heat exchanger pipe, eliminating the formation of deposits on this surface.

Использование указанной теплообменной трубы в качестве внутренней трубы в теплообменнике «труба - в трубе» не позволяет резко интенсифицировать теплообмен из-за наличия ламинарного пристеночного The use of the specified heat exchanger pipe as an internal pipe in the pipe-in-pipe heat exchanger does not allow sharply intensifying heat transfer due to the presence of a laminar wall

слоя на наружной поверхности внутренней трубы и образования отложений на этой поверхности.layer on the outer surface of the inner pipe and the formation of deposits on this surface.

Задачей прелагаемой полезной модели является интенсификация теплообмена и повышение эксплуатационной надежности за счет размывания и разрушения ламинарного пристеночного слоя теплоносителя и исключения образования отложений на наружной поверхности внутренней теплообменной трубы.The objective of the proposed utility model is to intensify heat transfer and increase operational reliability due to erosion and destruction of the laminar wall layer of the coolant and to prevent the formation of deposits on the outer surface of the inner heat transfer pipe.

Поставленная задача решается тем, что в теплообменнике «труба - в трубе», содержащем наружную трубу с патрубками входа и выхода одного теплоносителя, внутреннюю теплообменную трубу для другого теплоносителя, спиральную ленту с упорами на обоих концах, расположенную во внутренней теплообменной трубе с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения в подшипниковых опорах, и пружины, установленные на обоих концах спиральной ленты между упором и подшипниковой опорой, патрубки входа и выхода теплоносителя расположены на наружной трубе тангенциально и по одну сторону от вертикальной оси аппарата, причем один из них расположен вверху, а другой - внизу.The problem is solved in that in the pipe-in-pipe heat exchanger containing an outer pipe with inlet and outlet pipes of one coolant, an internal heat exchange pipe for the other coolant, a spiral tape with stops at both ends, located in the inner heat transfer pipe with the possibility of rotation and reciprocating movement in the bearings, and the springs installed on both ends of the spiral tape between the stop and the bearing, the inlet and outlet of the coolant are located on the pipe, tangentially and on one side of the vertical axis of the apparatus, with one of them located at the top and the other at the bottom.

На внутренней теплообменной трубе, напротив патрубка входа теплоносителя наружной трубы, установлена с возможностью вращения крыльчатка.An impeller is rotatably mounted on the inner heat exchange pipe, opposite the nozzle of the coolant inlet of the outer pipe.

За крыльчаткой коаксиально внутренней теплообменной трубе установлена пружина, соединенная с крыльчаткой.Behind the impeller, a spring connected to the impeller is installed coaxially with the internal heat exchange tube.

Пружина выполнена из пластины, наружный диаметр пружины образует одну узкую грань, а внутренний диаметр - другую узкую грань, при этом внутренний диаметр пружины выполнен с прилеганием к наружной поверхности внутренней теплообменной трубы.The spring is made of a plate, the outer diameter of the spring forms one narrow face, and the inner diameter forms another narrow face, while the inner diameter of the spring is made to fit to the outer surface of the inner heat transfer pipe.

На фиг.1 изображен теплообменник «труба - в трубе», продольный разрез; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1.Figure 1 shows the heat exchanger "pipe-in-pipe", a longitudinal section; figure 2 - section a - a in figure 1.

Теплообменник содержит наружную трубу 1 с патрубками 2 и 3, соответственно, входа и выхода одного теплоносителя и внутреннюю тепло-обменную трубу 4 для другого теплоносителя.The heat exchanger contains an outer pipe 1 with nozzles 2 and 3, respectively, of the inlet and outlet of one coolant and an internal heat exchange pipe 4 for another coolant.

Патрубки 2 и 3 расположены на трубе 1 тангенциально и по одну сторону от вертикальной оси аппарата, причем патрубок 2 расположен вверху, а патрубок 3 - внизу.Pipes 2 and 3 are located on the pipe 1 tangentially and on one side of the vertical axis of the apparatus, and pipe 2 is located at the top and pipe 3 is at the bottom.

В трубе 4 установлена спиральная лента 5 с возможностью вращения и продольного возвратно-поступательного перемещения в подшипниковых опорах 6. Оба конца ленты 5 снабжены упорами 7 и расположенными между ними и подшипниковыми опорами 6 пружинами 8.A spiral tape 5 is mounted in the pipe 4 with the possibility of rotation and longitudinal reciprocating movement in the bearing supports 6. Both ends of the tape 5 are equipped with stops 7 and springs 8 located between them and the bearing supports 6.

На трубе 4, напротив патрубка 2, установлена с возможностью вращения в подшипниковой опоре 9 крыльчатка 10, а за крыльчаткой - коак-сиально расположенной трубе 4 - пружина 11, соединенная с крыльчаткой.On the pipe 4, opposite the nozzle 2, the impeller 10 is mounted with the possibility of rotation in the bearing support 9, and behind the impeller - coaxially located pipe 4 - a spring 11 connected to the impeller.

Пружина 11 выполнена из пластины, наружный диаметр пружины образует одну узкую грань, а внутренний диаметр - другую узкую грань, причем грань внутреннего диаметра выполнена с прилеганием к наружной поверхности трубы 4.The spring 11 is made of a plate, the outer diameter of the spring forms one narrow face, and the inner diameter forms another narrow face, and the face of the inner diameter is made adjacent to the outer surface of the pipe 4.

Теплообменник работает следующим образом.The heat exchanger operates as follows.

Один из теплоносителей подается под давлением в трубу 4. Движение теплоносителя в трубе 4 вызывает вращение спиральной ленты 5, при этом сам теплоноситель приобретает вращательно-поступательное движение. Кроме того, имеющие место при движении теплоносителя пульсации потока приводят к возникновению колебаний ленты 5 в продольном направлении. Вращательное и колебательное движение ленты 5 усиливает турбулизацию теплоносителя в трубе 4, размывание и разрушение ламинарного пристеночного слоя на внутренней поверхности трубы 4, в результате чего исключается образование отложений на этой поверхности.One of the coolants is supplied under pressure to the pipe 4. The movement of the coolant in the pipe 4 causes the rotation of the spiral tape 5, while the coolant itself acquires a rotational-translational motion. In addition, the pulsations of the flow occurring during the movement of the coolant lead to the occurrence of vibrations of the tape 5 in the longitudinal direction. Rotational and oscillatory movement of the tape 5 enhances the turbulization of the coolant in the pipe 4, erosion and destruction of the laminar wall layer on the inner surface of the pipe 4, as a result of which the formation of deposits on this surface is eliminated.

Другой теплоноситель поступает под давлением через патрубок 2 тангенциально в трубу 1, приобретая в межтрубном пространстве тепло-Another coolant flows under pressure through the pipe 2 tangentially into the pipe 1, acquiring heat in the annulus

обменника вращательно поступательное движение. Воздействуя на крыльчатку 10, теплоноситель вращает ее вместе с пружиной 11. Подшипник 9 обеспечивает легкое вращение крыльчатки 10 от тангенциально входящего в трубу 1 потока теплоносителя. Вращение крыльчатки 10с пружиной 11 способствует интенсивному вращению потока теплоносителя на всем пути его движения в межтрубном пространстве аппарата. Кроме того, пульсации потока теплоносителя в межтрубном пространстве приводят к возникновению колебаний пружины 11 в продольном направлении. Вращательное и колебательное движение пружины 11 усиливает турбулизацию потока теплоносителя в межтрубном пространстве аппарата, размывание и разрушение ламинарного пристеночного слоя на наружной поверхности трубы 4.exchanger rotational translational motion. Acting on the impeller 10, the coolant rotates it together with the spring 11. The bearing 9 provides easy rotation of the impeller 10 from the flow of heat carrier entering the pipe 1 tangentially. The rotation of the impeller 10 with the spring 11 contributes to the intensive rotation of the coolant flow along its entire path in the annulus of the apparatus. In addition, pulsations of the coolant flow in the annulus cause oscillations of the spring 11 in the longitudinal direction. Rotational and oscillatory movement of the spring 11 enhances the turbulization of the coolant flow in the annulus of the apparatus, erosion and destruction of the laminar wall layer on the outer surface of the pipe 4.

Грань внутреннего диаметра пружины 11, в результате прилегания к наружной поверхности трубы 4, непрерывно соскабливает отложения с этой поверхности.The face of the inner diameter of the spring 11, as a result of adhering to the outer surface of the pipe 4, continuously scrapes deposits from this surface.

Из трубы 1 теплоноситель выходит через патрубок 3, сохраняя направление своего вращения при входе в этот патрубок из межтрубного пространства аппарата.From the pipe 1, the coolant exits through the pipe 3, maintaining the direction of its rotation at the entrance to this pipe from the annular space of the apparatus.

Предлагаемый теплообменник «труба - в трубе» обеспечивает интенсивное размывание и разрушение ламинарного пристеночного слоя, а также непрерывное соскребание отложений как на внутренней, так и на наружной поверхностях внутренней теплообменной трубы.The proposed pipe-in-pipe heat exchanger provides intensive erosion and destruction of the laminar wall layer, as well as continuous scraping of deposits on both the inner and outer surfaces of the inner heat exchanger pipe.

Благодаря предложенной конструкции полезной модели достигается интенсификация теплообмена между теплоносителями и повышение эксплуатационной надежности аппарата за счет размывания и разрушения ламинарного пристеночного слоя на наружной поверхности внутренней теплообменной трубы, а также за счет соскребания отложений на этой поверхности.Thanks to the proposed design of the utility model, intensification of heat transfer between the heat carriers and increase of the operational reliability of the apparatus due to erosion and destruction of the laminar wall layer on the outer surface of the inner heat transfer pipe, as well as due to scraping of deposits on this surface, are achieved.

Claims

1. The heat exchanger ″ pipe - in pipe ″, containing an outer pipe with inlet and outlet pipes of one coolant, an internal heat exchange pipe for the other coolant, a spiral tape with stops at both ends, located in the inner heat transfer pipe with the possibility of rotation and reciprocating movement in bearing bearings, and springs installed at both ends of the spiral tape between the stop and the bearing support, characterized in that the inlet and outlet pipes of the coolant are located on the outer pipe tang potentially and on one side of the vertical axis of the apparatus, with one of them located at the top and the other at the bottom.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the impeller is rotatably mounted on the inner heat exchanger pipe, opposite the inlet of the coolant inlet of the outer pipe.

3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that a spring connected to the impeller is installed behind the impeller coaxially with the internal heat exchange pipe.

4. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the spring is made of a plate, the outer diameter of the spring forms one narrow face, and the inner diameter forms another narrow face, and the inner diameter of the spring is made adjacent to the outer surface of the inner heat transfer pipe.