SU1763844A1

SU1763844A1 - Pipe-case heat exchanger

Info

Publication number: SU1763844A1
Application number: SU904896798A
Authority: SU
Inventors: Валерий Леонидович Лосев; Георгий Ервантович Келин; Андрей Александрович Иванов
Original assignee: Московский Научно-Технический Центр "Энстэк"
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1992-09-23

Abstract

Использование: в энергетической, химической и нефтехимической отрасл х. Сущность изобретени : теплообменник содержит корпус 1 с крышками 2,3 и подвод щие и отвод щие коллекторы, закрепленный в верхней 8 и нижней 9 трубных досках пучок теплообменных труб 10,11 и расположенный над нижней трубной доской 9 промежуточный теплоноситель 18 в виде материала с температурой плавлени ниже температуры рабочей среды . Между теплоносителем 18 и верхней трубной доской 8 образован зазор 19, в зоне которого в корпусе 1 выполнено дренажное отверстие 20. 1 ил.Usage: in the energy, chemical and petrochemical industries. SUMMARY OF THE INVENTION: The heat exchanger comprises a case 1 with covers 2.3 and inlet and outlet headers, fixed in the upper 8 and lower 9 tube plates a bundle of heat exchange tubes 10.11 and located above the bottom tube plate 9 intermediate heat carrier 18 in the form of a material with a temperature melting below working environment temperature. Between the coolant 18 and the upper tube plate 8, a gap 19 is formed, in the zone of which a drainage hole 20 is made in the housing 1. 1 sludge.

Description

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, химической и нефтехимической отраслях народного хозяйства.The invention relates to heat exchange equipment and can be used in the energy, chemical and petrochemical sectors of the economy.

Наиболее близким к изобретению является кожухотрубный теплообменник, содержащий корпус, подводящий и отводящий коллектора, закрепленный в верхней и нижней трубных досках пучок вертикальных теплообменных труб и расположенный в межтрубном пространстве промежуточный теплоноситель (авт. св. СССР № 500695, кл. F 280 7/16, 1972).Closest to the invention is a shell-and-tube heat exchanger comprising a housing supplying and discharging a collector, a bundle of vertical heat-transfer pipes fixed in the upper and lower tube boards and an intermediate heat carrier located in the annulus (ed. St. USSR No. 500695, class F 280 7/16 , 1972).

Недостатком указанного теплообменника является низкая эксплуатационная надежность его при работе с рабочими средами, имеющими разные давления, т.к. в случае нарушения герметичности одной из труб, либо, при появлении утечек в местах крепления труб в трубных решетках, происходит смешивание рабочих сред, что недопустимо при работе со средами, содержащими опасные для жизни токсичные или радиоактивные вещества.The disadvantage of this heat exchanger is its low operational reliability when working with process media having different pressures, because in the event of a leak in one of the pipes, or when leaks occur in the places where the pipes are fixed in the tube sheets, mixing of the working media occurs, which is unacceptable when working with media containing life-threatening toxic or radioactive substances.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка, а именно: повышение эксплуатационной надежности при использовании в трубах сред с разным давлением.The aim of the invention is to eliminate this drawback, namely: improving operational reliability when used in pipes of media with different pressures.

На чертеже схематично изображен продольный разрез кожухотрубного теплообменника.The drawing schematically shows a longitudinal section of a shell-and-tube heat exchanger.

Теплообменник содержит корпус 1 с крышками 2.3 и подводящий 4,5 и отводящий 6,7 коллекторы, имеющие патрубки входа 8,9 и выхода 10,11, закрепленный в верхней 12 и нижней 13 трубных досках пучок вертикальных теплообменных труб 14,15, одни из которых предназначены для прохода нагреваемой рабочей среды, а другие - греющей рабочей среды. Часть межтрубного пространства корпуса 1 над нижней 13 трубной доской заполнено промежуточным теплоносителем, выполненным в виде теплопроводного материала 16 с температурой плавления ниже температуры рабочей среды, имеющей большее давление. Теплопроводный материал 16 расположен с зазором 17 относительно верхней 12 трубной доски. В корпусе 1 в зоне зазора 17 выполнено дренажное отверстие 18 для сообщения пространства корпуса 1 над теплопроводным материалом 16 и под верхней 12 трубной доской с дренажной линией (на чертеже не показана), в которой давление меньше, чем давление каждой из рабочих сред.The heat exchanger comprises a housing 1 with covers 2.3 and a supply 4.5 and a discharge 6.7 collectors having nozzles of an input 8.9 and an output 10.11, a bundle of vertical heat exchange pipes 14.15, fixed in the upper 12 and lower 13 tube boards, one of which are intended for the passage of a heated working environment, and others - heating working environment. Part of the annular space of the housing 1 above the lower 13 tube plate is filled with an intermediate heat carrier made in the form of heat-conducting material 16 with a melting temperature below the temperature of the working medium, which has a higher pressure. The heat-conducting material 16 is located with a gap 17 relative to the upper 12 of the tube plate. A drainage hole 18 is made in the housing 1 in the gap zone 17 to communicate the space of the housing 1 above the heat-conducting material 16 and under the upper 12 tube board with a drainage line (not shown in the drawing), in which the pressure is less than the pressure of each of the working media.

В зависимости от уровня температур в теплообменнике могут быть использованы различные теплопроводные материалы, на пример, свинец,олово, натрий,сплав Розе, сплав д'Арсе, сплав Вуда; органические соединения: нафталин, глицерин и т.д.Depending on the temperature level in the heat exchanger, various heat-conducting materials can be used, for example, lead, tin, sodium, Rose alloy, alloy d'Arce, Wood alloy; organic compounds: naphthalene, glycerin, etc.

Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом.Shell-and-tube heat exchanger operates as follows.

Нагреваемая рабочая среда подается в трубы 14 через патрубок входа 8 и подводящий 4 коллектор, а выводится через отводящий 6 коллектор и патрубок выхода 10. Греющая рабочая среда подается в трубы 15 через патрубок входа 9 и подводящий 5 коллектор и выводится через отводящий 7 коллектор и патрубок выхода 11. Нагреваемая рабочая среда при движении по трубам 14 отбирает тепло от греющей рабочей среды, которое передается от стенок труб 15 к стенкам труб 14 через теплопроводный материал 16.The heated working medium is supplied to the pipes 14 through the inlet pipe 8 and the inlet 4 collector, and is discharged through the outlet 6 collector and the outlet pipe 10. The heating medium is fed into the pipes 15 through the inlet 9 pipe and the supply 5 collector and is discharged through the outlet 7 collector and the pipe output 11. The heated working medium when moving through the pipes 14 removes heat from the heating medium, which is transferred from the walls of the pipes 15 to the walls of the pipes 14 through heat-conducting material 16.

В случае потери герметичности труб 14 или 15, а также при возникновении утечек рабочей среды в местах соединения труб 14,15 с трубными досками не происходит проникновения нагреваемой и греющей рабочих сред, т.к. часть межтрубного пространства корпуса 1 над нижней трубной доской 13 перед подачей в трубы 14,15 греющей и нагреваемой рабочих сред заполняют теплопроводным материалом 16, препятствующим смешиванию рабочих сред.In case of loss of tightness of pipes 14 or 15, as well as in the event of leakage of the working medium at the junction of pipes 14.15 with pipe boards, penetration of heated and heating working media does not occur, because a part of the annular space of the housing 1 above the lower tube plate 13 is filled with heat-conducting material 16, which prevents mixing of the working media, before feeding the heating and heated working media into the pipes 14.15.

Температуру плавления теплопроводного материала 16 выбирают такой, чтобы материал 16 находился 8 жидком состоянии вокруг труб, в которых рабочая среда имеет большее давление. При указанном условии в случае разрыва труб рабочая среда, имеющая большее давление и возле которой тепло проводиый материал находится в расплавленном состоянии, выходят через него в дренажную линию. В случае разрыва труб с рабочей средой, имеющей меньшее давление, она также имеет возможность свободного выхода через теплопроводный материал в дренажную линию. Таким образом исключается нежелательное взаимодействие (например, при подогреве питьевой воды теплоносителем, содержащим опасные для жизни токсичные или радиоактивные вещества) рабочих сред.The melting temperature of the heat-conducting material 16 is chosen such that the material 16 is in a 8 liquid state around the pipes in which the working medium has a greater pressure. Under this condition, in the event of a pipe rupture, a working medium having a higher pressure and near which the heat-conducting material is in a molten state, exit through it into the drainage line. In the case of rupture of pipes with a working medium having a lower pressure, it also has the possibility of free exit through a heat-conducting material to the drainage line. This eliminates undesirable interactions (for example, when heating drinking water with a coolant containing life-threatening toxic or radioactive substances) of the working media.

Для устранения температурных деформаций труб их выполняют с компенсационными изгибами.To eliminate the temperature deformations of the pipes they are performed with compensation bends.

Подвод рабочих сред в теплообменник можно осуществлять и по другим схемам: греющую рабочую среду можно подавать в трубы 14 через патрубок входа 8, а нагреваемую - в трубы 15 через патрубок входа 9; или патрубки выхода 10,11 можно использовать для подвода рабочих сред, а патрубки входа 8,9 - для отвода рабочих сред; а также можно осуществлять подачу одной рабочей среды через патрубки выхода 10,11, а другой рабочей среды соответственно через патрубки входа 8 или 9.The supply of working media to the heat exchanger can be carried out according to other schemes: the heating working medium can be fed into the pipes 14 through the inlet 8, and the heated medium into the pipes 15 through the inlet 9; or outlet pipes 10,11 can be used for supplying working fluids, and inlet pipes 8,9 - for draining working fluids; and you can also supply one working medium through the outlet pipes 10,11, and the other working medium, respectively, through the inlet pipes 8 or 9.

Процессы, связанные с теплообменом, будут иметь аналогичный вышеуказанному характер.The processes associated with heat transfer will have a similar character to the above.

Claims

Claim

A shell-and-tube heat exchanger comprising a housing, inlet and outlet collectors, a bundle of vertical heat-exchange pipes fixed in the upper and lower tube boards and an intermediate heat carrier located in the annulus, characterized in that, in order to increase operational reliability 5 when heat carriers with different pressures are used in pipes, the intermediate heat carrier is made of a heat-conducting material with a melting temperature below the temperature of the medium, 10 having a higher pressure, and is located with a gap m relative to the upper tube plate and the housing in the region of said gap has a drain hole.