RU43060U1 - TUBE HEAT EXCHANGE SYSTEM - Google Patents
TUBE HEAT EXCHANGE SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU43060U1 RU43060U1 RU2004120149/22U RU2004120149U RU43060U1 RU 43060 U1 RU43060 U1 RU 43060U1 RU 2004120149/22 U RU2004120149/22 U RU 2004120149/22U RU 2004120149 U RU2004120149 U RU 2004120149U RU 43060 U1 RU43060 U1 RU 43060U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tube plate
- holes
- tubes
- tube
- pipe
- Prior art date
Links
Abstract
Трубная система теплообменного аппарата, содержащая цилиндрическую трубную доску с коническими выступами на ее основаниях и диаметральной прямоугольной канавкой, U-образные теплообменные трубки, трубные перегородки, отличающаяся тем, что разница диаметров цилиндрической части трубной доски и больших оснований конусов составляет 1,55-1,80 высоты цилиндра, а высоты конусов составляют 0,10-0,12 высоты цилиндра, кроме того, глубина диаметральной прямоугольной канавки равна высоте конуса, а ширина составляет 3,0-3,5 глубины, кроме того, в теле трубной доски выполнен сквозной Г-образный канал круглого сечения, входное отверстие которого размещено на поверхности меньшего основания конуса трубной доски со стороны межтрубного пространства на расстоянии 2,5-3,0 диаметров отверстия от края этого основания, а выходное - на образующей цилиндрической части трубной доски на расстоянии от ее оснований, равном половине ее толщины, причем плоскость симметрии канала совпадает с плоскостью симметрии канавки в трубной доске, кроме того, в теле трубной доски выполнены сквозные круглые отверстия, оси которых параллельны оси цилиндрической части трубной доски, а диаметры составляют 1,018-1,032 диаметра теплообменных трубок, причем на поверхности отверстий выполнено не менее двух рядов рельефов в виде круговых впадин и выступов, кроме того, отверстия сгруппированы в две симметричные относительно плоскости симметрии канавки в трубной доске группы, внутри которых центры отверстий размещены в вершинах равносторонних треугольников со сторонами 1,3-1,5 диаметров отверстий, а центры отверстий второго от плоскости симметрии канавки в трубной доск�A tube system of a heat exchanger comprising a cylindrical tube plate with conical protrusions on its bases and a diametrical rectangular groove, U-shaped heat transfer tubes, tube partitions, characterized in that the difference in the diameters of the cylindrical part of the tube plate and the large bases of the cones is 1.55-1, 80 heights of the cylinder, and the heights of the cones are 0.10-0.12 height of the cylinder, in addition, the depth of the diametrical rectangular groove is equal to the height of the cone, and the width is 3.0-3.5 depth, in addition, the pipe body the boards have a through L-shaped channel of circular cross section, the inlet of which is placed on the surface of the smaller base of the cone of the tube plate from the side of the annulus at a distance of 2.5-3.0 diameters of the hole from the edge of this base, and the outlet is on the generatrix of the cylindrical part of the tube plate at a distance from its bases, equal to half its thickness, and the plane of symmetry of the channel coincides with the plane of symmetry of the grooves in the tube plate, in addition, through the hole in the body of the tube plate round holes are made, axis k which are parallel to the axis of the cylindrical part of the tube plate, and the diameters are 1.018-1.032 of the diameter of the heat exchange tubes, and at least two rows of reliefs are made on the surface of the holes in the form of circular depressions and protrusions, in addition, the holes are grouped into two grooves symmetrical with respect to the plane of symmetry in the tube plate groups within which the centers of the holes are located at the vertices of equilateral triangles with sides 1.3-1.5 of the diameters of the holes, and the centers of the holes of the second groove in the tube plate from the symmetry plane
Description
Полезная модель относится к области трубных систем теплообменных аппаратов.The utility model relates to the field of pipe systems of heat exchangers.
В практике проектирования теплообменных аппаратов, применяемых, в частности, для подогрева природного газа перед редуцированием на газораспределительных станциях, имеет место задача их модернизации для повышения тепловой эффективности, надежности и компактности, особенно важная при встраивании таких теплообменников в уже существующие компоновки. Такая задача может быть решена путем замены только трубной системы при сохранении корпусных элементов, системы уже существующих подводящих и отводящих теплоносители трубопроводов и фундаментов. Это дает значительную экономию за счет уменьшения строительно-монтажных работ и ускорения ввода в строй оборудования, а повышение тепловой эффективности дает экономию топливного газа при подогреве греющего теплоносителя и уменьшение стоимости теплообменной поверхности.In the practice of designing heat exchangers used, in particular, for heating natural gas before reduction at gas distribution stations, there is a task of their modernization to increase thermal efficiency, reliability and compactness, which is especially important when integrating such heat exchangers into existing arrangements. Such a problem can be solved by replacing only the pipe system while maintaining the housing elements, the system of existing pipelines and foundations of the coolant in and out. This gives significant savings by reducing construction and installation work and accelerating the commissioning of equipment, and increasing thermal efficiency saves fuel gas when heating a heating medium and reduces the cost of the heat exchange surface.
Известна трубная система теплообменного аппарата, содержащая трубные доски, трубные перегородки сегментного типа, прямые теплообменные трубки, закрепленные в трубных досках (см. рис. 1.9 на стр. 11 в кн. Фраас А., Оцисик М. Расчет и конструирование теплообменников. М.: Атомиздат, 1971. - 358с.). В этой трубной системе трубные доски соединены с корпусом, в результате чего затруднена компенсация разницы тепловых расширений корпуса и трубок, что сильно понижает надежность такого теплообменника, кроме того, при необходимости замены трубной системы нужно заменить и корпус. Совокупность этих недостатков делает невозможным применение данной трубной системы при модернизации теплообменных аппаратов, находящихся в эксплуатации.A well-known pipe system of a heat exchanger containing pipe boards, pipe partitions of a segment type, direct heat transfer tubes fixed in pipe boards (see Fig. 1.9 on page 11 in the book by A. Fraas, M. Otsisik. Calculation and design of heat exchangers. M. : Atomizdat, 1971.- 358 p.). In this tube system, tube plates are connected to the case, as a result of which it is difficult to compensate for the difference in the thermal expansions of the case and tubes, which greatly reduces the reliability of such a heat exchanger, in addition, if the pipe system needs to be replaced, the case must also be replaced. The combination of these drawbacks makes it impossible to use this pipe system when modernizing heat exchangers in operation.
Прототипом предлагаемой трубной системы является трубная система подогревателя газа, содержащая цилиндрическую трубную доску с коническими выступами и диаметральной прямоугольной канавкой, LJ-образные теплообменные трубки, сегментные трубные перегородки, штанги (см. рис. на стр. 40 в издании Каталог оборудования. Верхняя Салда: изд. ОАО "Вехнесалдинское металлургическое производственное объединение", 2001. - 80с.). Греющий теплоноситель движется в межтрубном пространстве, природный газ - в трубах. Ходы по греющему теплоносителю организуются системой сегментных трубных перегородок, приваренных к системе штанг, которые в свою очередь приварены к трубной доске. Такая компоновка трубной системы обладает низкой технологичностью, так как подразумевает большой объем ручных The prototype of the proposed pipe system is a gas heater pipe system containing a cylindrical tube plate with conical protrusions and a diametrical rectangular groove, LJ-shaped heat transfer tubes, segmented pipe partitions, rods (see. Fig. On page 40 in the publication Equipment catalog. Upper Salda: published by OJSC "Vekhnesalda Metallurgical Production Association", 2001. - 80 pp.). The heating fluid moves in the annular space, natural gas - in the pipes. The heating medium moves are organized by a system of segmented pipe partitions welded to a boom system, which in turn are welded to a tube plate. Such an arrangement of the pipe system is of low manufacturability, since it implies a large amount of manual
сварочных работ. Использование только U-образных теплообменных трубок также нетехнологично, так как требует использования большого числа типоразмеров трубных плетей с разными радиусами гибов. Внешние ряды теплообменных трубок имеют большие вылеты над последней трубной перегородкой, что создает опасность возникновения их вибраций, то есть снижения надежности теплообменного аппарата. Внутренние ряды теплообменных трубок, которые не могут быть выполнены с произвольно малыми радиусами гибов, увеличивают неиспользованное пространство в объеме теплообменного аппарата, то есть снижают его компактность. Применение сегментных трубных перегородок приводит к несимметричности температурного поля теплоносителей и температурным перекосам в деталях, что также снижает надежность конструкции. Схема течения теплоносителей при U-образных теплообменных трубках и сегментных трубных перегородках не обеспечивает достаточное приближение к противотоку, тем самым понижается тепловая эффективность теплообменного аппарата. Указанные недостатки ограничивают возможность применения данной трубной системы при модернизации теплообменных аппаратов, находящихся в эксплуатации.welding work. The use of only U-shaped heat transfer tubes is also not technologically advanced, since it requires the use of a large number of tube sizes with different bending radii. The outer rows of the heat exchanger tubes have large overhangs above the last tube wall, which creates the risk of their vibrations, that is, a decrease in the reliability of the heat exchanger. The inner rows of heat transfer tubes, which cannot be made with arbitrarily small bending radii, increase unused space in the volume of the heat exchanger, that is, reduce its compactness. The use of segmented pipe partitions leads to asymmetries in the temperature field of the coolants and temperature distortions in the details, which also reduces the reliability of the design. The flow diagram of the heat carriers with U-shaped heat transfer tubes and segmented pipe partitions does not provide a sufficient approximation to the counterflow, thereby reducing the thermal efficiency of the heat exchanger. These shortcomings limit the possibility of using this pipe system in the modernization of heat exchangers in operation.
Технический результат, достигаемый применением предлагаемой трубной системы, заключается в повышении технологичности изготовления, тепловой эффективности, надежности и компактности теплообменных аппаратов, находящихся в эксплуатации, путем модернизации посредством замены их трубных систем на предлагаемую. Это достигается тем, что в известной трубной системе, содержащей цилиндрическую трубную доску с коническими выступами на ее основаниях и диаметральной прямоугольной канавкой, U-образные теплообменные трубки, трубные перегородки, разница диаметров цилиндрической части трубной доски и больших оснований конусов составляет 1,55...1,80 высоты цилиндра, а высоты конусов составляют 0,10...0,12 высоты цилиндра, кроме того, глубина диаметральной прямоугольной канавки равна высоте конуса, а ширина составляет 3,0...3,5 глубины, кроме того, в теле трубной доски выполнен сквозной Г-образный канал круглого сечения, входное отверстие которого размещено на поверхности меньшего основания конуса трубной доски со стороны межтрубного пространства на расстоянии 2,5...3,0 диаметров отверстия от края этого основания, а выходное, выполненное резьбовым, - на образующей цилиндрической части трубной доски на расстоянии от ее оснований, равном половине ее толщины, причем плоскость симметрии канала совпадает с плоскостью симметрии канавки в трубной доске, кроме того, в теле трубной доски выполнены сквозные круглые отверстия, оси которых параллельны оси цилиндрической части трубной доски, а диаметры составляют 1,018...1,03 2 диаметра теплообменных трубок, причем на поверхности отверстий выполнено не менее двух рядов The technical result achieved by the application of the proposed pipe system is to improve the manufacturability, thermal efficiency, reliability and compactness of the heat exchangers in operation by upgrading by replacing their pipe systems with the proposed one. This is achieved by the fact that in the known pipe system containing a cylindrical tube plate with conical protrusions on its bases and a diametrical rectangular groove, U-shaped heat transfer tubes, pipe partitions, the difference in the diameters of the cylindrical part of the tube plate and the large bases of the cones is 1.55 .. .1.80 the height of the cylinder, and the heights of the cones are 0.10 ... 0.12 of the height of the cylinder, in addition, the depth of the diametrical rectangular groove is equal to the height of the cone, and the width is 3.0 ... 3.5 depth, in addition in the body of the tube plate a through L-shaped channel of circular cross section is made, the inlet of which is located on the surface of the smaller base of the cone of the tube plate from the side of the annulus at a distance of 2.5 ... 3.0 diameters of the hole from the edge of this base, and the outlet, made of threaded, on forming the cylindrical part of the tube plate at a distance from its bases equal to half its thickness, and the plane of symmetry of the channel coincides with the plane of symmetry of the grooves in the tube plate, in addition, through the body of the tube plate are made through round f holes whose axes are parallel to the axis of the cylindrical part of the tube plate and a diameter of 1.018 ... 1.03 2-diameter heat transfer tubes, wherein the holes are formed on the surface of at least two rows
рельефов в виде круговых впадин и выступов, кроме того, отверстия сгруппированы в две симметричные относительно плоскости симметрии канавки в трубной доске группы, внутри которых центры отверстий размещены в вершинах равносторонних треугольников со сторонами 1,3...1,5 диаметров отверстий, а центры отверстий второго от плоскости симметрии канавки в трубной доске ряда теплообменных трубок отстоят от нее на расстояние 2,5...3,0 диаметра отверстий, а центры отверстий теплообменных трубок наиболее близких к краю меньшего основания конуса трубной доски отстоят от него на расстояние 1,25...1,50 диаметра отверстий, кроме того, в теле трубной доски на поверхности меньшего основания конуса трубной доски со стороны межтрубного пространства выполнены глухие резьбовые отверстия глубиной 1,5...2,0 наружного диаметра резьбы, причем центры отверстий отстоят от края этого основания на расстояние 1,25...1,50 наружного диаметра резьбы, а линии, соединяющие эти центры, параллельные оси канавки в трубной доске, совпадают с осями рядов теплообменных труб, наиболее близких к этим линиям, кроме того, теплообменные трубки не менее двух из наиболее удаленных от канавки в трубной доске рядов и теплообменные трубки не менее одного из наиболее близких к канавке в трубной доске рядов выполнены П-образными, а остальные теплообменные трубки выполнены U-образными, причем угол между плоскостями внутренних П-образных теплообменных трубок и плоскостью симметрии канавки в трубной доске составляет 10...12°, кроме того, теплообменные трубки своими концами вставлены в сквозные отверстия в трубной доске так, что их концы выступают над поверхностью трубной доски со стороны канавки в трубной доске на 1,0...1,5 толщины стенки теплообменных трубок, причем теплообменные трубки закреплены в трубной доске вальцеванием со стороны канавки в трубной доске на глубину 0,7...0,9 толщины трубной доски, а выступающие над поверхностью трубной доски концы теплообменных трубок развальцованы "колокольчиком" и приварены к поверхности трубной доски кольцевым швом, кроме того, прямые участки поворотов П-образных теплообменных трубок не менее одного из наиболее удаленных от канавки рядов переплетены не менее чем двумя рядами симметричных относительно канавки в трубной доске и параллельных ей демпферных лент, причем расстояние между лентами составляет 0,1...0,2 диаметра теплообменных трубок, ширина лент составляет 1,0...1,5 диаметра теплообменных трубок, а толщина составляет 0,005...0,01 диаметра теплообменных трубок, кроме того, в межтрубном пространстве установлены трубные перегородки толщиной не менее 0,125...0,250 диаметра теплообменных трубок, и перпендикулярные осям теплообменных трубок, причем трубные перегородки типа "кольцо" выполнены в виде круглых пластин с круглыми отверстиями, система размещения которых совпадает с системой of reliefs in the form of circular depressions and protrusions, in addition, the holes are grouped into two grooves symmetrical relative to the plane of symmetry in the group tube plate, inside which the centers of the holes are located at the vertices of equilateral triangles with sides 1.3 ... 1.5 of the diameters of the holes, and the centers the holes of the second groove in the tube plate of the row of heat transfer tubes are spaced 2.5 ... 3.0 times the diameter of the holes, and the centers of the holes of the heat transfer tubes closest to the edge of the smaller base of the tube cone the boards are separated from it by a distance of 1.25 ... 1.50 of the diameter of the holes, in addition, in the body of the tube plate on the surface of the smaller base of the cone of the tube plate from the side of the annulus there are blind threaded holes with a depth of 1.5 ... 2.0 the outer diameter of the thread, with the centers of the holes spaced from the edge of this base by a distance of 1.25 ... 1.50 of the outer diameter of the thread, and the lines connecting these centers parallel to the axis of the groove in the tube plate coincide with the axes of the rows of heat transfer pipes closest to these lines, in addition, heat transfer the tubes of at least two of the rows farthest from the groove in the tube plate and the heat transfer tubes of at least one of the rows closest to the groove in the tube plate are U-shaped, and the rest of the heat transfer tubes are U-shaped, with the angle between the planes of the internal U- shaped heat transfer tubes and the plane of symmetry of the grooves in the tube plate is 10 ... 12 °, in addition, the heat exchange tubes with their ends are inserted into the through holes in the tube plate so that their ends protrude above the surface of the tube plate with on the side of the groove in the tube plate by 1.0 ... 1.5 of the wall thickness of the heat exchanger tubes, the heat exchange tubes being fixed in the tube plate by rolling from the groove side in the tube plate to a depth of 0.7 ... 0.9 of the thickness of the tube plate, and the ends of the heat exchanger tubes protruding above the surface of the tube plate are “bell-shaped” and welded to the surface of the tube plate with an annular seam, in addition, the straight sections of the turns of the U-shaped heat transfer tubes of at least one of the rows farthest from the groove are interlaced with at least two rows and symmetrical relative to the grooves in the tube plate and parallel damper tapes, the distance between the tapes being 0.1 ... 0.2 of the diameter of the heat transfer tubes, the width of the tapes being 1.0 ... 1.5 of the diameter of the heat transfer tubes, and the thickness is 0.005 ... 0.01 of the diameter of the heat exchanger tubes, in addition, pipe baffles with a thickness of at least 0.125 ... 0.250 of the diameter of the heat exchanger tubes and perpendicular to the axes of the heat exchanger tubes are installed in the annulus, moreover, the ring-type tube partitions are made in the form of round plates with circle holes, the placement system of which matches the system
размещения сквозных отверстий в трубной доске, и с круглыми отверстиями, система размещения которых совпадает с системой размещения резьбовых отверстий в трубной доске, а также с овальным окном, большая полуось которого параллельна канавке в трубной доске, а трубные перегородки типа "диск" выполнены в виде круглых пластин с круглыми отверстиями, система размещения которых совпадает с системой размещения сквозных отверстий в трубной доске, и с круглыми отверстиями, система размещения которых совпадает с системой размещения резьбовых отверстий в трубной доске, а также имеющих прямые срезы параллельные осям рядов теплообменных трубок, наиболее удаленных от оси трубной доски, причем расстояние от краев этих срезов до осей наиболее близких к ним отверстий составляет не менее 1,1...1,2 толщины перегородки, а суммарная площадь срезов на трубной перегородке типа "диск" равна площади овального окна в трубной перегородке типа "кольцо", кроме того, в резьбовые отверстия в трубной доске своими резьбовыми окончаниями ввернуты стяжки, выполненные в виде прямых цилиндрических стержней, на которые надеты распорные трубы, внутренний диаметр которых составляет не менее 1,15...1,20 диаметра стяжек, кроме того, поверх распорных труб на стяжки поочередно надеты трубные перегородки типа "диск" и типа "кольцо", причем ближайшей к трубной доске и наиболее удаленной от нее является трубная перегородка типа "кольцо", а длина наиболее близкой к трубной доске распорной трубы составляет 2,5...2,6 длины остальных распорных труб, кроме того, в проемы между трубными перегородками и симметричными относительно плоскости симметрии канавки в трубной доске группами теплообменных трубок со стороны наиболее удаленных от оси трубной доски теплообменных трубок установлены заглушки в виде V-образных пластин с плоскими вершинами, причем высота заглушек равна высоте распорных труб, а их выпуклая сторона обращена к оси трубной доски.placement of through holes in the tube plate, and with round holes, the placement system of which coincides with the placement of threaded holes in the tube plate, as well as an oval window, the semi-major axis of which is parallel to the groove in the tube plate, and the pipe partitions of the "disk" type are made in the form round plates with round holes, the placement system of which coincides with the placement system of through holes in the tube plate, and with round holes, the placement system of which coincides with the placement system of threaded holes holes in the tube plate, as well as having straight sections parallel to the axes of the rows of heat transfer tubes farthest from the axis of the tube plate, and the distance from the edges of these sections to the axes of the holes closest to them is at least 1.1 ... 1.2 of the thickness of the partition and the total area of the slices on the disk-type pipe baffle is equal to the area of the oval window in the ring-type pipe baffle, in addition, the ties made in the form of straight cylindrical rods are screwed into the threaded holes in the tube plate with their threaded ends which are equipped with expansion pipes, the inner diameter of which is not less than 1.15 ... 1.20 of the diameter of the couplers, in addition, pipe partitions of the “disk” and “ring” type, the closest to the tube plate, are alternately put on the couplers over the expansion pipes and the ring-type pipe partition is the most distant from it, and the length of the spacer pipe closest to the pipe board is 2.5 ... 2.6 the length of the remaining spacer pipes, in addition, into the openings between the pipe partitions and symmetrical with respect to the plane of symmetry pipe grooves sk groups of heat exchange tubes from the most remote from the axis of the heat exchange tubes of a tube plate installed plugs in the form of V-shaped plates with flat tops, and the height equal to the height of spacer stub pipes, and their convex side facing the axis of the tube sheet.
Выполнение трубной доски с разницей диаметров цилиндрической части и больших оснований конусов в 1,55...1,80 высоты цилиндра и высотами конусов, составляющими 0,10...0,12 высоты цилиндра, обеспечивает повышение прочности и жесткости трубной доски, поскольку ее сечение приближается к равнопрочному при минимальном увеличении толщины, то есть при минимальном повышении материалоемкости.The implementation of the tube plate with a difference in the diameters of the cylindrical part and the large bases of the cones in 1.55 ... 1.80 of the height of the cylinder and the heights of the cones, comprising 0.10 ... 0.12 of the height of the cylinder, provides increased strength and rigidity of the tube plate, since its cross section approaches equal strength with a minimum increase in thickness, that is, with a minimum increase in material consumption.
Выполнение диаметральной прямоугольной канавки в трубной доске, служащей для размещения межходового уплотнителя перегородки в камере подвода и отвода теплоносителя, двигающегося в трубках, с глубиной, равной высоте конуса, и шириной в 3,0...3,5 глубины, обеспечивает достаточный объем уплотнителя и удельную нагрузку на него, достаточную для восприятия им перепада давления между ходами The implementation of a diametrical rectangular groove in the tube plate, which serves to accommodate the inter-pass seal of the partition in the inlet and outlet of the coolant moving in the tubes with a depth equal to the height of the cone and a width of 3.0 ... 3.5 depth, provides a sufficient volume of seal and the specific load on it, sufficient for him to perceive the pressure drop between the moves
без большой деформации. При этом исключается выдавливание уплотнителя из-под перегородки. Кроме того, канавка с таким соотношением размеров не создает большой концентрации напряжений изгиба в трубной доске.without much deformation. This eliminates the squeezing of the seal from under the partition. In addition, a groove with this aspect ratio does not create a large concentration of bending stresses in the tube plate.
Выполнение в теле трубной доски сквозного Г-образного канала круглого сечения с входным отверстием, размещеным на поверхности меньшего основания конуса трубной доски со стороны межтрубного пространства на расстоянии 2,5...3,0 диаметров отверстия от края этого основания, и выходным, выполненным резьбовым, - на образующей цилиндрической части трубной доски на расстоянии от ее оснований, равном половине ее толщины, причем с плоскостью симметрии канала совпадающей с плоскостью симметрии канавки в трубной доске, обеспечивает решение комплекса задач: возможность слива греющего теплоносителя из межтрубного пространства, возможность присоединения резьбового штуцера сливного трубопровода, возможность размещения входного отверстия вне зоны отверстий под теплообменные трубки, сохранение симметричности конструкции трубной доски, то есть симметричности ее деформаций и сохранения формы диаметральной прямоугольной канавки, что обеспечивает надежность межходового уплотнителя перегородки в камере подвода и отвода теплоносителя, двигающегося в трубках.The implementation in the body of the tube plate of the through L-shaped channel of circular cross section with an inlet located on the surface of the smaller base of the cone of the tube plate from the side of the annulus at a distance of 2.5 ... 3.0 diameters of the hole from the edge of this base, and the output, made threaded, - on the generatrix of the cylindrical part of the tube plate at a distance from its bases equal to half its thickness, and with a plane of symmetry of the channel coinciding with the plane of symmetry of the groove in the tube plate, it provides a solution to the complex tasks: the ability to drain the heating fluid from the annulus, the possibility of attaching a threaded fitting for the drain pipe, the ability to place the inlet outside the area of the holes for the heat transfer tubes, maintaining the symmetry of the design of the tube plate, that is, the symmetry of its deformations and maintaining the shape of the diametrical rectangular groove, which ensures the reliability of the cross passage septum septum in the inlet and outlet of the coolant moving in the tubes.
Выполнение в трубной доске сквозных круглых отверстий с осями, параллельными оси цилиндрической части трубной доски, обеспечивает возможность формирования трубного пучка с требуемой пространственной ориентацией теплообменных трубок, а выполнение их с диаметрами, составляющими 1,018...1,032 диаметра теплообменных трубок и выполнение на их поверхности не менее двух рядов рельефов в виде круговых впадин и выступов, обеспечивает возможность получения герметичного и надежного вальцованного соединения теплообменных трубок с трубной доской при минимальных пластических деформациях материала теплообменных трубок и минимальных контактных напряжениях на поверхностях отверстий. Группировка отверстий в две группы, симметричные относительно плоскости симметрии канавки в трубной доске, позволяет организовать двухходовой трубный пучок из U-образных и П-образных теплообменных трубок, концы которых закреплены в отверстиях.The implementation of through circular holes in the tube plate with axes parallel to the axis of the cylindrical part of the tube plate allows the formation of a tube bundle with the required spatial orientation of the heat transfer tubes, and their execution with diameters of 1.018 ... 1.032 of the diameter of the heat transfer tubes and execution on their surface not less than two rows of reliefs in the form of circular depressions and protrusions, provides the ability to obtain a tight and reliable rolled connection of heat exchange tubes with a tube plate pr minimal plastic deformation of the material of heat exchange tubes and minimal contact stresses on the surfaces of the holes. Grouping the holes in two groups, symmetrical with respect to the plane of symmetry of the grooves in the tube plate, makes it possible to organize a two-way tube bundle of U-shaped and U-shaped heat transfer tubes, the ends of which are fixed in the holes.
Размещение внутри каждой из групп центров отверстий в вершинах равносторонних треугольников позволяет разместить на трубной доске наибольшее число теплообменных трубок и, тем самым, достичь наибольшей компактности теплообменника, а выполнение сторон этих треугольников с размерами в 1,3...1,5 диаметров отверстий обеспечивает возможность выполнить крепление концов теплообменных трубок в отверстиях в виде сочетания вальцованного соединения с обваркой Placing inside each group of centers of holes at the vertices of equilateral triangles allows you to place the largest number of heat transfer tubes on the tube plate and, thereby, achieve the greatest compactness of the heat exchanger, and the execution of the sides of these triangles with sizes of 1.3 ... 1.5 hole diameters provides the ability to fasten the ends of the heat exchange tubes in the holes in the form of a combination of a rolled connection with welding
участков теплообменных трубок, выступающих над поверхностью трубной доски со стороны с канавкой, в результате будет повышена герметичность и надежность теплообменника.sections of heat transfer tubes protruding above the surface of the tube plate from the side with the groove, as a result, the tightness and reliability of the heat exchanger will be increased.
Размещение центров отверстий второго от плоскости симметрии канавки в трубной доске ряда теплообменных трубок на расстоянии от нее в 2,5...3,0 диаметра отверстий обеспечивает выполнение U-образных теплообменных трубок этих рядов с минимальными радиусами гибов и достижение, тем самым, наибольшей компактности теплообменника.Placing the centers of the openings of the second groove from the plane of symmetry in the tube plate of the series of heat transfer tubes at a distance of 2.5 ... 3.0 hole diameters from it ensures the implementation of U-shaped heat transfer tubes of these rows with minimal bending radii and, thereby, achieving the greatest compact heat exchanger.
Размещение центров отверстий теплообменных трубок наиболее близких к краю меньшего основания конического выступа на трубной доске на расстоянии от него в 1,25...1,50 диаметра отверстий обеспечивает отсутствие боковых смещений отверстий при их сверлении на высоких режимах и при вальцевании в них теплообменных трубок, а также проплавления края конического выступа при обварке концов теплообменных трубок.The location of the centers of the openings of the heat exchange tubes closest to the edge of the smaller base of the conical protrusion on the tube plate at a distance of 1.25 ... 1.50 of the diameter of the holes ensures the absence of lateral displacements of the holes when drilling at high conditions and when rolling the heat exchange tubes in them , as well as the penetration of the edges of the conical protrusion when welding the ends of the heat transfer tubes.
Выполнение в теле трубной доски на поверхности меньшего основания конуса со стороны межтрубного пространства глухих резьбовых отверстий позволяет разместить в них резьбовые концы стяжек, скрепляющих систему трубных перегородок в трубном пучке, а выполнение этих отверстий глубиной 1,5...2,0 наружного диаметра резьбы обеспечивает надежную затяжку резьбовых концов стяжек без осадки резьбы и гарантирует их от отворачивания без применения специальных приемов стопорения резьбы. Размещение центров указанных отверстий на расстоянии от края основания конуса в 1,25...1,50 наружного диаметра резьбы и обеспечение совпадения линий, соединяющих эти центры, параллельных оси канавки в трубной доске, с осями рядов теплообменных труб, наиболее близких к этим линиям, позволяет поместить эти отверстия в общем ряду с теплообменными трубками без нарушения принятой системы размещения отверстий под теплообменные трубки по вершинам равносторонних треугольников и без выделения под них специальных зон на трубной доске и, тем самым, достичь наибольшей компактности теплообменника.The execution in the body of the tube plate on the surface of the smaller base of the cone from the side of the annular space of the blind threaded holes allows you to place the threaded ends of the couplers fastening the pipe partition system in the tube bundle, and the implementation of these holes with a depth of 1.5 ... 2.0 of the outer diameter of the thread provides reliable tightening of the threaded ends of the couplers without thread upsetting and guarantees them against turning away without using special methods of locking the thread. Placing the centers of these holes at a distance from the edge of the base of the cone in 1.25 ... 1.50 of the outer diameter of the thread and ensuring the coincidence of the lines connecting these centers parallel to the axis of the groove in the tube plate, with the axes of the rows of heat transfer pipes closest to these lines , allows you to place these holes in a common row with the heat transfer tubes without violating the accepted system for placing holes for heat transfer tubes at the vertices of equilateral triangles and without highlighting special zones for them on the tube plate and, thus, up to The greatest compactness of the heat exchanger.
Выполнение П-образными теплообменных трубок не менее двух из наиболее удаленных от канавки в трубной доске рядов и теплообменных трубок не менее одного из наиболее близких к канавке в трубной доске рядов, то есть внешних и внутренних теплообменных трубок трубного пучка, при выполнении остальных теплообменных трубок U-образными, позволяет увеличить поверхность теплообмена трубного пучка без увеличения его объема, поскольку П-образные теплообменные трубки имеют большую длину при одинаковых с U-образными трубками габаритах и достичь, тем самым, наибольшей компактности теплообменника при росте его теплопроизводительности.The execution of the U-shaped heat transfer tubes of at least two of the rows most distant from the groove in the tube plate and the heat exchange tubes of at least one of the rows closest to the groove in the tube plate, that is, the external and internal heat transfer tubes of the tube bundle, when the remaining heat exchange tubes U -shaped, allows you to increase the heat transfer surface of the tube bundle without increasing its volume, since the U-shaped heat transfer tubes have a large length with the same dimensions as the U-shaped tubes and the amym, the greatest compactness of the heat exchanger, while its heat output.
Размещение плоскостей внутренних П-образных теплообменных трубок под углом к плоскости симметрии канавки в трубной доске позволяет увеличить расстояние между ветвями П-образных теплообменных трубок, то есть дает возможность изготовить эти трубки с минимальными радиусами гибов по простой технологии с обкаткой роликами, а выполнение указанного угла в 10...12° позволяет разместить наибольшее число внутренних П-образных теплообменных трубок, тем самым, увеличить поверхность теплообмена трубного пучка и достичь высокой компактности теплообменника при росте его теплопроизводительности.Placing the planes of the internal U-shaped heat transfer tubes at an angle to the plane of symmetry of the grooves in the tube plate allows you to increase the distance between the branches of the U-shaped heat transfer tubes, that is, it makes it possible to manufacture these tubes with minimal bending radii using simple technology with rolling rollers, and the specified angle 10 ... 12 ° allows you to place the largest number of internal U-shaped heat transfer tubes, thereby increasing the heat transfer surface of the tube bundle and achieving high compactness heat exchanger, while its thermal performance.
Размещение теплообменных трубок своими концами в сквозных отверстиях в трубной доске так, чтобы их концы выступали над поверхностью трубной доски со стороны канавки в трубной доске на 1,0...1,5 толщины стенки теплообменных трубок, создает возможность развальцевать эти концы "колокольчиком" и приварить их к поверхности трубной доски кольцевым швом. Первое их этих технических решений уменьшает гидравлические потери теплоносителя на входе и выходе теплообменных трубок, а второе - повышает надежность и герметичность крепления трубок в трубной доске.Placing the heat exchanger tubes with their ends in the through holes in the tube plate so that their ends protrude above the surface of the tube plate from the groove side of the tube plate by 1.0 ... 1.5 wall thicknesses of the heat exchanger tubes makes it possible to expand these ends with a "bell" and weld them to the surface of the tube plate with an annular seam. The first of these technical solutions reduces the hydraulic losses of the coolant at the inlet and outlet of the heat exchange tubes, and the second increases the reliability and tightness of the tubes in the tube plate.
Крепление теплообменных трубок в трубной доске вальцеванием со стороны канавки в трубной доске на глубину 0,7...0,9 толщины трубной доски обеспечивает высокую герметичность и надежность вальцованного соединения и создает гарантию от подреза теплообменных трубок краем отверстия в трубной доске со стороны, противоположной входу вальцовки в трубку.Fastening the heat exchanger tubes in the tube plate by rolling from the groove side in the tube plate to a depth of 0.7 ... 0.9 of the thickness of the tube plate provides high tightness and reliability of the rolled connection and creates a guarantee against undercutting of the heat exchanger tubes with the edge of the hole in the tube plate from the side opposite rolling inlet into the tube.
Переплетение прямых участков поворотов П-образных теплообменных трубок не менее одного из наиболее удаленных от канавки рядов не менее чем двумя рядами симметричных относительно канавки в трубной доске и параллельных ей демпферных лент и выполнение расстояния между лентами в 0,1...0,2 диаметра теплообменных трубок приводит к ужесточению пролетов П-образных теплообменных трубок внешних рядов, выступающих над последней трубной перегородкой, что предотвратит вибрации этих трубок и, тем самым, повысит надежность теплообменника. Выполнение лент шириной в 1,0...1,5 диаметра теплообменных трубок обеспечит их высокую надежность, поскольку уменьшит контактное давление между трубками и лентами, при создании, в тоже время, достаточно высокого демпфирующего трения, а выполнение лент толщиной в 0,005...0,01 диаметра теплообменных трубок обеспечит их гибкость и подвижность при выполнении переплетения труб лентами.The weaving of the straight sections of the turns of the U-shaped heat transfer tubes of at least one of the rows most distant from the groove by at least two rows symmetrical with respect to the groove in the tube plate and the damper strips parallel to it and making the distance between the belts of 0.1 ... 0.2 diameter heat exchange tubes leads to toughening spans of the U-shaped heat exchange tubes of the outer rows protruding above the last pipe wall, which will prevent the vibration of these tubes and, thereby, increase the reliability of the heat exchanger. The implementation of tapes with a width of 1.0 ... 1.5 diameters of the heat exchange tubes will ensure their high reliability, since they will reduce the contact pressure between the tubes and tapes, while creating, at the same time, a sufficiently high damping friction, and the tapes with a thickness of 0.005 .. .0.01 of the diameter of the heat exchanger tubes will ensure their flexibility and mobility when weaving pipes with ribbons.
Установка в межтрубном пространстве трубных перегородок толщиной не менее \ 0,125...0,250 диаметра теплообменных трубок обеспечивает достаточную жесткость каркаса трубного пучка, состоящего из трубных перегородок, распорных труб и стяжек, при контактных Installation in the annular space of pipe partitions with a thickness of not less than \ 0.125 ... 0.250 of the diameter of the heat exchange tubes provides sufficient rigidity of the tube bundle frame, consisting of pipe partitions, spacer pipes and couplers, with contact
давлениях между теплообменными трубами и поверхностями отверстий в трубных перегородках, исключающих натиры и надрезы трубок краями отверстий.pressures between the heat exchange pipes and the surfaces of the holes in the pipe walls, excluding the scoring and cuts of the pipes with the edges of the holes.
Перпендикулярность трубных перегородок осям теплообменных трубок задает такой характер течения теплоносителя в межтрубном пространстве, при котором будут исключены его возвратные потоки и застойные зоны, что минимизирует гидравлические потери в теплообменнике.The perpendicularity of the pipe partitions to the axes of the heat exchange tubes determines the nature of the flow of coolant in the annulus, in which its return flows and stagnant zones are eliminated, which minimizes hydraulic losses in the heat exchanger.
Выполнение трубных перегородок типа "кольцо" в виде круглых пластин позволяет минимизировать зазоры между краями этих перегородок и корпусом теплообменника и, тем самым, минимизировать "паразитные" протечки теплоносителя через данные зазоры, что повышает теплопроизводительность теплообменника.The implementation of the pipe partitions of the "ring" type in the form of round plates allows you to minimize the gaps between the edges of these partitions and the heat exchanger body and, thereby, minimize the "parasitic" leakage of the coolant through these gaps, which increases the heat efficiency of the heat exchanger.
Выполнение в трубных перегородках типа "диск" и типа "кольцо" круглых отверстий, система размещения которых совпадает с системой размещения сквозных отверстий в трубной доске, и с круглыми отверстиями, система размещения которых совпадает с системой размещения резьбовых отверстий в трубной доске обеспечивает безошибочную сборку трубного пучка при проходе плетей U-образных и П-образных теплообменных трубок, а также стяжек через соответствующие отверстия в перегородках и трубной доске.The implementation in the pipe partitions of the “disk” type and the “ring” type of round holes, the placement system of which coincides with the placement system of through holes in the tube plate, and with round holes, the placement system of which coincides with the placement system of threaded holes in the tube plate provides an error-free assembly of the tube beam during the passage of lashes of U-shaped and U-shaped heat transfer tubes, as well as screeds through the corresponding holes in the partitions and the tube board.
Выполнение в трубных перегородках типа "кольцо" окна в виде овала, большая полуось которого параллельна канавке в трубной доске, обеспечивает переход из хода в ход теплоносителя в межтрубном пространстве и распределение его вдоль фронта труб следующего хода без побочных перетоков, то есть с минимальными гидравлическими потерями.The implementation in the pipe partitions of the "ring" type of the window in the form of an oval, the semi-major axis of which is parallel to the groove in the tube plate, provides the transition from passage to passage of the coolant in the annulus and its distribution along the front of the pipes of the next passage without side flows, that is, with minimal hydraulic losses .
Выполнение трубных перегородок типа "диск" в виде круглых пластин на части их контура вне срезов позволяет минимизировать зазоры между круговыми краями этих перегородок и корпусом теплообменника и, тем самым, минимизировать "паразитные" протечки теплоносителя через данные зазоры, что повышает теплопроизводительность теплообменника.The implementation of the pipe partitions of the "disk" type in the form of round plates on a part of their contour outside the sections allows to minimize the gaps between the circular edges of these partitions and the heat exchanger body and, thereby, minimize the "spurious" leakage of the heat carrier through these gaps, which increases the heat efficiency of the heat exchanger.
Выполнение на краях трубных перегородок типа "диск" прямых срезов параллельных осям рядов теплообменных трубок, наиболее удаленных от оси трубной доски формирует проходы между этими перегородками и корпусом, обеспечивая переход из хода в ход теплоносителя в межтрубном пространстве и распределение его вдоль фронта труб следующего хода без побочных перетоков, то есть с минимальными гидравлическими потерямиPerforming straight sections parallel to the axis of the rows of heat transfer tubes at the edges of the disk-type pipe partitions, farthest from the axis of the tube plate, forms passages between these partitions and the casing, providing transition from the passage to the heat carrier path in the annulus and its distribution along the front of the next passage pipes without secondary flows, i.e. with minimal hydraulic losses
Выполнение расстояния от краев срезов на перегородках типа "диск" до осей наиболее близких к ним отверстий величиной не менее 1,1...1,2 толщины перегородки обеспечивает отсутствие боковых смещений отверстий при их сверлении на высоких режимах.The implementation of the distance from the edges of the cuts on partitions of the "disk" type to the axes of the holes closest to them with a size of not less than 1.1 ... 1.2 of the thickness of the partition ensures that there are no lateral displacements of the holes when drilling at high conditions.
Обеспечение равенства суммарной площади срезов на трубной перегородке типа "диск" и площади овального окна в трубной перегородке типа ″кольцо″ приводит к равенству в этих зонах скоростей протекающего через них теплоносителя, то есть реализация в межтрубном пространстве теплообменника принципа изокинетичности, что минимизирует гидравлические потери в теплообменнике.Ensuring the equality of the total cut-off area on the disk-type pipe baffle and the oval window area in the “ring” -tube bafflement leads to the equality of the velocities of the heat carrier flowing through them in these zones, that is, the implementation of the isokinetic principle in the annulus of the heat exchanger, which minimizes hydraulic losses heat exchanger.
Размещение в резьбовых отверстиях в трубной доске резьбовых окончаний стяжек, выполненных в виде прямых цилиндрических стержней, с надетыми на них распорными трубами, поверх которых на стяжки поочередно надеты трубные перегородки типа "диск" и типа "кольцо", причем в этом порядке ближайшей к трубной доске и наиболее удаленной от нее является трубная перегородка типа "кольцо", формирует жесткий каркас для сборки трубного пучка из теплообменных трубок, образующий вместе с теплообменными трубками межтрубное пространство теплообменника.Placement in the threaded holes in the tube plate of the threaded ends of the couplers, made in the form of straight cylindrical rods, with spacer pipes mounted on them, over which the pipe partitions of the “disk” and “ring” type are alternately put on the couplers, and in this order closest to the pipe the board and the most distant from it is the ring-type tube wall, which forms a rigid frame for assembling the tube bundle from heat-exchange tubes, which together with the heat-exchange tubes forms the annular space of the heat exchanger.
Выполнение внутреннего диаметра распорных труб величиной в 1,15...1,20 диаметра стяжек обеспечивает наличие зазора между ними, который облегчит сборку трубной системы при возможной кривизне достаточно длинных стяжек.The implementation of the inner diameter of the expansion pipes in the value of 1.15 ... 1.20 diameter of the couplers provides a gap between them, which will facilitate the assembly of the pipe system with the possible curvature of sufficiently long couplers.
Выполнение длины наиболее близкой к трубной доске распорной трубы величиной в 2,5...2,6 длины остальных распорных труб обеспечивает такое же увеличение высоты первого хода в межтрубном пространстве, что позволяет согласовать отвод теплоносителя из межтрубного пространства с положением отводящего этот теплоноситель патрубка на уже имеющемся корпусе при модернизации теплообменника.The execution of the length closest to the tube plate of the spacer pipe with a value of 2.5 ... 2.6 of the length of the remaining spacer pipes provides the same increase in the height of the first stroke in the annulus, which allows you to coordinate the removal of the coolant from the annulus with the position of the branch pipe that takes this coolant to existing housing when upgrading the heat exchanger.
Установка в проемы между трубными перегородками и симметричными относительно плоскости симметрии канавки в трубной доске группами теплообменных трубок со стороны наиболее удаленных от оси трубной доски теплообменных трубок заглушек в виде V-образных пластин с плоскими вершинами и высотой, равной высоте распорных труб, таким образом, что их выпуклая сторона обращена к оси трубной доски, позволяет закрыть указанные проемы, и исключая, тем самым, "паразитные" протечки, направить весь поток теплоносителя в межтрубное пространство, что повышает теплопроизводительность теплообменника.The installation of openings in the form of V-shaped plates with flat tops and a height equal to the height of the expansion pipes in the openings between the pipe partitions and the grooves symmetrical to the grooves symmetrical in the tube plate in the tube plate from the side of the outermost heat exchanger tubes of the tube plate, in the form of V-shaped plates their convex side faces the axis of the tube plate, allows you to close these openings, and thereby eliminating “spurious" leaks, direct the entire flow of coolant into the annulus, which increases It has the heat output of the heat exchanger.
На фиг.1 и фиг.2 изображена предлагаемая трубная система теплообменного аппарата и ее конструктивные элементы. На позиции а) фиг.1 представлен продольный разрез трубной системы, на позиции б) фиг.1 представлен вид на трубную систему сбоку, на позиции в) представлен вид на трубную систему сверху, на позиции г) представлен вид на поперечные разрезы трубной системы по сечению А-А и по сечению Б-Б на позиции б) фиг.1, на позиции а) фиг.2 представлена выноска I с позиции а) фиг.1, показывающая соединение теплообменных трубок с трубной доской, на позиции б) фиг.2 представлена выноска II с Figure 1 and figure 2 shows the proposed pipe system of a heat exchanger and its structural elements. At position a) of Fig. 1, a longitudinal section of the pipe system is shown; at position b) of Fig. 1 is a side view of the pipe system; at position c) is a top view of the pipe system; at position d) is a cross-sectional view of the pipe system in section A-A and section B-B at position b) of FIG. 1, at position a) of FIG. 2, a leader I from position a) of FIG. 1 is shown showing the connection of the heat exchange tubes to the tube plate, at position b) of FIG. Figure 2 shows leader II c
позиции б) фиг.1, показывающая соединение стяжек с трубной доской, на позиции в) фиг.2 представлена выноска III с позиции б) фиг.1, показывающая взаимное положение стяжек, распорных труб и трубных перегородок, на позиции г) фиг.2 представлена выноска IV с позиции в) фиг.1, показывающая взаимосвязь прямых участков поворотов П-образных труб и демпферных лент, на позиции д) фиг.2 представлена выноска V с позиции г) фиг.1, показывающая систему размещения теплообменных трубок в трубном пучке по сторонам равностороннего треугольника, на позиции е) фиг.2 представлен вид на поверхность отверстия в трубной доске с выполненными на ней рельефами в форме впадин и выступов, на позиции ж) фиг.2 представлен вид на трубную перегородку типа "диск" с прямыми срезами краев, на позиции з) фиг.2 представлен вид на трубную перегородку типа "кольцо" с овальным окном.position b) of FIG. 1, showing the connection of the couplers to the tube plate, at position c) of FIG. 2, the leader III is shown from position b) of FIG. 1, showing the relative position of the couplers, expansion tubes and pipe partitions, at position g) of FIG. 2 callout IV is shown from position c) of FIG. 1, showing the relationship between the straight sections of the turns of U-shaped pipes and damping tapes; at position e), FIG. 2 is a callout V from position g) of FIG. 1, showing a system for arranging heat transfer tubes in a tube bundle on the sides of an equilateral triangle, at position e) of figure 2 before a view is shown of the surface of the hole in the tube plate with reliefs in the form of depressions and protrusions on it, at position g) of FIG. 2 is a view of a disk-like tube wall with straight sections of edges, at position h) of FIG. 2 is a view of ring-type pipe partition with an oval window.
Предлагаемая система теплообменного аппарата содержит (см фиг.1 а, б, в, г) трубную доску (1) с глухими резьбовыми отверстиями (17) и диаметральной прямоугольной канавкой (18), трубные перегородки типа "диск" (2), трубные перегородки типа "кольцо" (3), стяжки (4), распорные трубы короткие (5), распорные трубы длинные (6), U-образные теплообменные трубки (7), П-образные теплообменные трубки (8) и (8а), заглушки короткие (9), заглушки длинные (10), стопорные шайбы стяжек (11), гайки стяжек (12), Г-образный канал (13) с входным отверстием (14) и с резьбовым выходным отверстием (15), демпферные ленты (16).The proposed heat exchanger system contains (see Fig. 1 a, b, c, d) a tube plate (1) with blind threaded holes (17) and a diametrical rectangular groove (18), disk-type pipe partitions (2), pipe partitions ring type (3), couplers (4), expansion tubes short (5), expansion tubes long (6), U-shaped heat transfer tubes (7), U-shaped heat transfer tubes (8) and (8a), plugs short (9), long plugs (10), lock washers of the couplers (11), coupler nuts (12), L-shaped channel (13) with inlet (14) and with threaded outlet (1 5), damping tapes (16).
Устройство работает следующим образом. Греющий теплоноситель поступает через патрубок на корпусе теплообменника в зону длинных распорных труб (6) и, расходясь по межтрубному пространству, проходит, обтекая теплообменные трубки, к овальному окну в трубной перегородке типа "кольцо" (3), через которое проходит в следующий ход, и вновь, расходясь по межтрубному пространству, обтекает теплообменные трубки. Затем через окно, образованное краями прямых срезов трубной перегородки типа "диск" и корпусом теплообменника, теплоноситель проходит в очередной ход межтрубного пространства. При этом трубные перегородки (2) и (3) и заглушки (9) и (10) направляют греющий теплоноситель внутрь трубного пучка, исключая "паразитные" перетекания через зазор между трубными перегородками и корпусом. В следующих ходах трубной системы указанные процессы повторяются. При протекании внутри теплообменных трубок подогреваемый теплоноситель воспринимает теплоту, отданную греющим теплоносителем теплообменным трубкам при протекании между ними, чем и достигается функциональная цель работы трубной системы, как основного компонента теплообменного аппарата.The device operates as follows. The heating coolant enters through a pipe on the heat exchanger body into the zone of long expansion tubes (6) and, diverging along the annulus, passes, flowing around the heat exchange tubes, to the oval window in the ring-type pipe partition (3), through which it passes the next turn, and again, diverging along the annulus, flows around the heat transfer tubes. Then, through the window formed by the edges of the straight sections of the disk-type tube wall and the heat exchanger body, the heat carrier passes into the next stroke of the annular space. In this case, the pipe partitions (2) and (3) and the plugs (9) and (10) direct the heating fluid into the tube bundle, eliminating “spurious" overflows through the gap between the pipe partitions and the body. In the next strokes of the pipe system, these processes are repeated. When flowing inside the heat exchanger tubes, the heated heat carrier absorbs the heat transferred by the heat exchange tubes to the heating medium during flow between them, thereby achieving the functional purpose of the pipe system as the main component of the heat exchanger.
Возможность осуществления предлагаемой полезной модели и достижения технического результата основывается на том, что в конструкции трубной системы теплообменного аппарата реализован ряд The feasibility of the proposed utility model and the achievement of the technical result is based on the fact that in the design of the pipe system of the heat exchanger a number
мер по повышению теплопередачи, снижению гидравлического сопротивления трактов, повышению надежности трубной системы, повышению компактности, минимизации веса, обеспечению приспособляемости конструкции к встраиванию в существующую компоновку теплообменного аппарата.measures to increase heat transfer, reduce hydraulic resistance of the tracts, increase the reliability of the pipe system, increase compactness, minimize weight, ensure adaptability of the structure to be integrated into the existing layout of the heat exchanger.
Теплопередача в трубной системе теплообменного аппарата обеспечивается на высоком уровне ходом теплоносителей близким к противотоку за счет установки системы трубных перегородок типа "кольцо" и типа "диск", равномерным распределением теплоносителя в межтрубном пространстве по поверхности теплообмена за счет выполнения трубных перегородок типа "кольцо" с овальным окном, а трубных перегородок типа "диск" с системой прямоугольных срезов по краям, а также установкой системы заглушек, предотвращающих "паразитные" протечки теплоносителя через зазоры между трубными перегородками и корпусом теплообменного аппарата.The heat transfer in the pipe system of the heat exchanger is ensured at a high level by the flow of heat carriers close to counterflow due to the installation of a system of pipe partitions of the ring and disk type, uniform distribution of the heat carrier in the annulus along the heat exchange surface due to the implementation of pipe partitions of the ring type with an oval window, and pipe partitions of the "disk" type with a system of rectangular sections at the edges, as well as the installation of a system of plugs to prevent "spurious" leakage of the coolant es gaps between the baffles and tube heat exchanger housing.
Гидравлическое сопротивление трактов трубной системы теплообменного аппарата минимизируется изокинетичностью течения теплоносителя в межтрубном пространстве за счет равенства суммарной площади срезов на трубной перегородке типа "диск" и площади овального окна в трубной перегородке типа "кольцо", а также выполнения входных зон теплообменных трубок с развальцовкой "колокольчиком".The hydraulic resistance of the ducts of the heat exchanger tube system is minimized by the isokineticity of the coolant flow in the annulus due to the equality of the total cut area on the disk-like tube baffle and the area of the oval window in the ring-type tube baffle, as well as the entry zones of the heat-exchange tubes with bell-shaped expansion "
Надежность теплообменных трубок трубной системы теплообменного аппарата обеспечивается выполнением переплетения прямых участков П-образных теплообменных трубок демпферными лентами, что повышает их жесткость и предотвращает их вибрацию, выполнением крепления концов теплообменных трубок в отверстиях трубной доски в виде сочетания вальцованного соединения с обваркой, а также снижением динамических термических нагрузок на теплообменные трубки за счет выполнения их U-образными и П-образными, у которых исключена проблема компенсации разницы термических расширений трубок и корпуса, кроме того, надежность теплообменного аппарата повышается за счет выполнения диаметральной прямоугольной канавки в трубной доске, служащей для размещения межходового уплотнителя перегородки в камере подвода и отвода теплоносителя, двигающегося в трубках, с глубиной, равной высоте конуса, и шириной в 3,0...3,5 глубины, что обеспечивает достаточный объем уплотнителя, исключающий его выдавливание при удельной нагрузке на него, достаточной для восприятия им перепада давления между ходами без большой деформации.The reliability of the heat exchanger tubes of the heat exchanger tube system is ensured by weaving straight sections of the U-shaped heat exchanger tubes with damping tapes, which increases their rigidity and prevents their vibration, fixing the ends of the heat exchanger tubes in the holes of the tube plate in the form of a combination of a rolled joint with welding, and also reducing dynamic thermal loads on heat exchange tubes due to their U-shaped and U-shaped, which eliminated the problem of compensation thermal expansion of the tubes and the housing, in addition, the reliability of the heat exchanger increases due to the implementation of a diametrical rectangular groove in the tube plate, which serves to place the inter-passage seal of the septum in the inlet and outlet of the coolant moving in the tubes with a depth equal to the height of the cone and width in 3.0 ... 3.5 depths, which provides a sufficient volume of the seal, eliminating its extrusion at a specific load on it, sufficient for it to perceive the pressure drop between the strokes without xoy deformation.
Компактность трубной системы, с целью встраивания ее в габариты существующего теплообменного аппарата, обеспечивается выполнением П-образными теплообменных трубок не менее двух из наиболее удаленных от канавки в трубной доске рядов и теплообменных трубок не менее одного из наиболее близких к канавке в трубной доске рядов, то есть The compactness of the pipe system, in order to integrate it into the dimensions of the existing heat exchanger, is ensured by the execution of the U-shaped heat transfer tubes of at least two of the rows farthest from the groove in the tube plate and of the heat transfer tubes of at least one of the rows closest to the groove in the tube plate, then there is
внешних и внутренних теплообменных трубок трубного пучка, поскольку такие трубки плотнее заполняют объем теплообменного аппарата. Этому же способствует размещение плоскостей внутренних П-образных теплообменных трубок под углом 10...12° к плоскости симметрии канавки в трубной доске, так как при этом плотнее заполняется объем внутри основной части трубной системы, выполненной из U-образных трубок.external and internal heat transfer tubes of the tube bundle, since such tubes densely fill the volume of the heat exchanger. This is also facilitated by the placement of the planes of the internal U-shaped heat transfer tubes at an angle of 10 ... 12 ° to the plane of symmetry of the grooves in the tube plate, since the volume inside the main part of the tube system made of U-tubes is denser filled.
Приспособляемость конструкции трубной системы к встраиванию в габариты существующего теплообменника обеспечена выполнением длины наиболее близкой к трубной доске распорной трубы величиной в 2,5...2,6 длины остальных распорных труб, поскольку это обеспечивает такое же увеличение высоты первого хода в межтрубном пространстве, что позволяет согласовать отвод теплоносителя из межтрубного пространства с положением отводящего этот теплоноситель патрубка на уже имеющемся корпусе при модернизации теплообменника.The adaptability of the design of the pipe system to be integrated into the dimensions of the existing heat exchanger is ensured by the length of the closest pipe extending to the length of the remaining expansion pipes closest to the tube plate in the size 2.5 ... 2.6, since this provides the same increase in the height of the first stroke in the annulus that allows you to coordinate the removal of the coolant from the annular space with the position of the outlet pipe for this coolant on an existing housing when upgrading the heat exchanger.
По описанной полезной модели выполнен проект трубной системы теплообменного аппарата, принятый к реализации и внедрению на предприятии производящем оборудование для промысловых газораспределительных станций. Теплогидравлические расчеты, выполненные для спроектированной трубной системы теплообменного аппарата показали, что теплопроизводительность и суммарное гидравлическое сопротивление его трактов достаточны для трубной системы теплообменного аппарата, предназначенной для замещения существующей трубной системы теплообменного аппарата с учетом габаритных и весовых ограничений. Проведенные для данной трубной системы теплообменного аппарата расчеты статической и длительной прочности, выполненные по нормативным методикам (ГОСТ 14249-89 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность", ГОСТ 25859-83 "Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках", РД 26-14-88 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность элементов теплообменных аппаратов"), показали, что ее конструкция выдержит не менее 5000 циклов нагружения и сохранит работоспособность в течение не менее 100000 часов.According to the described utility model, the project of the pipe system of the heat exchanger was completed, which was accepted for implementation and implementation at the enterprise manufacturing equipment for field gas distribution stations. Thermohydraulic calculations performed for the designed pipe system of the heat exchanger showed that the heat output and the total hydraulic resistance of its paths are sufficient for the pipe system of the heat exchanger designed to replace the existing pipe system of the heat exchanger taking into account overall and weight restrictions. Calculations of static and long-term strength carried out for this pipe system of the heat exchanger apparatus, performed according to standard procedures (GOST 14249-89 "Vessels and apparatuses. Norms and methods of strength analysis", GOST 25859-83 "Vessels and apparatuses steel. Norms and calculation methods for strength under low-cycle loads ", RD 26-14-88" Vessels and apparatuses. Standards and methods for calculating the strength of elements of heat exchangers "), showed that its design will withstand at least 5000 loading cycles and maintain operability for at least 100,000 hours.
Изложенное доказывает возможность достижения технического результата от применения предлагаемой трубной системы теплообменного аппарата, заключающегося в повышении технологичности изготовления, тепловой эффективности, надежности и компактности теплообменных аппаратов, находящихся в эксплуатации, путем модернизации посредством замены их трубных систем на предлагаемую, обладающую повышенной надежностью и высокой эффективностью.The above proves the feasibility of achieving a technical result from the application of the proposed pipe system of the heat exchanger, which consists in increasing the manufacturability, thermal efficiency, reliability and compactness of the heat exchangers in operation by upgrading by replacing their pipe systems with the proposed one, which has increased reliability and high efficiency.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004120149/22U RU43060U1 (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | TUBE HEAT EXCHANGE SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004120149/22U RU43060U1 (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | TUBE HEAT EXCHANGE SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU43060U1 true RU43060U1 (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=48238700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004120149/22U RU43060U1 (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | TUBE HEAT EXCHANGE SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU43060U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109945733A (en) * | 2019-04-18 | 2019-06-28 | 青岛达能环保设备股份有限公司 | Fume treatment exchanger tubes and tubesheets connect system |
-
2004
- 2004-07-05 RU RU2004120149/22U patent/RU43060U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109945733A (en) * | 2019-04-18 | 2019-06-28 | 青岛达能环保设备股份有限公司 | Fume treatment exchanger tubes and tubesheets connect system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8028410B2 (en) | Gas turbine regenerator apparatus and method of manufacture | |
| US10801788B2 (en) | Lead-supercritical carbon dioxide intermediate heat exchanger | |
| CN100587381C (en) | Improved heat exchanger housing and sealing device | |
| RU2645817C2 (en) | Cooling delta for dry cooling system | |
| US3894581A (en) | Method of manifold construction for formed tube-sheet heat exchanger and structure formed thereby | |
| CN103234375B (en) | Combined tube-sheet type heat pipe afterheat recovery device | |
| CN103047882A (en) | Deflecting fence type square heat exchanger with waved tube | |
| FR1580856A (en) | ||
| US4289196A (en) | Modular heat exchangers for consolidated nuclear steam generator | |
| RU43060U1 (en) | TUBE HEAT EXCHANGE SYSTEM | |
| US4124064A (en) | Consolidated nuclear steam generator | |
| US4174123A (en) | Vessel penetration apparatus | |
| CN103063074A (en) | U-shaped tube bundle heat exchanger with tail shakeproof device | |
| CN210128640U (en) | Double-tube plate heat exchanger | |
| US6523260B2 (en) | Method of making a seamless unitary body quadrilateral header for heat exchanger | |
| EP3608579B1 (en) | Verstärkte bewegliche wärmedämmung | |
| CN107328269B (en) | Plate-shell heat exchanger composed of parallel plate bundles | |
| CN215864785U (en) | Clamping piece type heat exchanger | |
| CN210321344U (en) | Heat exchange plate for chemical industry | |
| RU2569406C1 (en) | Shell-tube heat exchanger | |
| CN103148730A (en) | Two-flow tube header structure of wound-tube-type heat exchanger | |
| CN203163582U (en) | Improved tube type heat exchanger tube box | |
| CN209877708U (en) | Novel sleeve heat exchanger | |
| CN218155672U (en) | Multi-flow fixed tube plate heat exchanger | |
| CN212362922U (en) | Heat exchanger installed in horizontal container |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20070706 |