Трубчатый спиральный теплообменник

Трубчатый спиральный теплообменник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТРУБЧАТЫЙ СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий заключенный В обечайку сердечник с многозаходной и многослойной навивкой из труб с проволочньлм винтовым оребрением, отличающийся тем, что, сцелью интенсификации теплообмена и снижения металлоемкости, трубы снабжены дополнительным оребрением из витков спиральной проволоки, размещенных между витками винтового оребрения, а направление винтовыхо линий проволоки в спирали и самой спирали и навивки труб на сердечник одинаковы, причем3 < ^ ^ 15;ч СП1 6^^tn< 1,5',г ^^'где Dgp - диаметр витка спирали',dj-n - диаметр спиральной провослоки Jtp - шаг проволочного винтового оребренияj d^ - наружный диаметр трубы.S(Лс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) (11) 3(51) F 28 D 7/02 F 28 F 1/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 — — c 1,5, t

1)еп (15, (3, 1т диаметр витка спирали, диаметр спиральной проволоки, шаг проволочного винтового оребрения; наружный диаметр трубы. с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3472278/24-06 (22) 16;07.82 (46) 15.03.84. Бюл. )) 10 (72) В.А.Мартынов, И.И.Гуревич, .О.Х.Красникова, Т.С.Мищенко, Ю.Г.Александров и В.B.Óñàíoâ ,(71) Всесоюзный научно-исследова1! тельский институт Гелиевая техника (53) 621,565.94 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 718692, кл. F 28 D 7/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 542902, кл. F 28 D 7/03, 1973. (54) (57) ТРУБЧАТЫЙ СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННЖ<, содержащий з аключенный

s обечайку сердечник с многоэаходной и многослойной навивкой из труб с проволочным винтовым оребрением, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и снижения металлоемкости, трубы снабжены дополнительным оребрением из витков спиральной проволоки, размещенных между витками винтового оребрения, а направление винтовыхо линий проволоки в спирали и самой спирали и навивки труб на сердечник одинаковы, причем

1079993

Изобретение относится к трубчатым спиральным теплсобменникам криогенной техники, преимущественно для всздухоразделительных установок, может быть использовано в газовой и химической промышленностях. 5

Известна теплообменная поверхность, содержащая трубы с наружными спиральными проволочными ребрами, между витками которых на каждой трубе размещен дистанциснирующий эле- ilO мент, навитый по спирали в направлении навивки ребер. Дистанционирующий элемент и трубы выполнены из материала с одинаковой теплопровод.ностью, и дистанционирующие элементы имеют высоту не менее диаметра про- ° волоки спирального ребра и не более диаметра витка спирали.

Теплообменники типа труба в трубе выполненные на основе указанной 2Î теплообменной поверхности, обычно используются для небольших потоков газа (от 30 до 300 нм /ч гелия), например, .в дроссельных ступенях охлаждения криогенных гелиевых установок малой и средней холодопроизводительности t1J .

Недостатком таких теплообменников применительно к воздухоразделительным установкам большой производительности является значительное ,увеличение количества труб и уменьшение их длины при обеспечении заданного гидравлического сопротивления в межтрубном пространстве теплообменника, что приводит к умень- Ç5 шению коэффициента теплсотдачи внутри труб и увеличению продольной теплопровсдности теплообменника.

Это ухудшает тепловые характеристики теплообменника в целом и при- Щ водит к увеличению его габаритов и металлоемкости.

Известен трубчатый спиральный теплообменник, содержащий сердечник с навитыми на него в несколько слоев трубами, имеющими проволочное винтовое оребрение. Трубы выполнены диаметром, большим в 5-6 раз диаметра проволочного оребрения, а шаг ме ду виткам - оребрения составляет О

0,5-0,7 от диаметра труб.

Такой теплообменник имеет хорошие тепловые характеристики при умеренном гидравлическом сопротивлении.

Доля свободного межтрубного пространства составляет в нем 30-50%. Теплообменник используется в криогенных гелиевых установках (21 .

Однако этот теплообменник применительно к воздухоразделительным установкам, когда отношение коэффи- 60 циентов теплоотдачи внутри труб и в межтрубном пространстве больше 4, характеризуется недостаточным увеличением теплообменной поверхности межтрубного пространства (около трех) за счет прсволочногс винтового,. сребрения, что приходится компенсировать увеличением количества труб.

Это приводит к снижению интенсивности теплсобмена в аппарате, увеличению его габаритов и металлсемкссти.

Целью изобретения является интен-„ сификация теплосбмена и снижение металлоемкости теплосбменника.

Цель достигается тем, что в трубчатом спиральном теплссбменнике, содержащем заключенный в сбечайку сердечник с многозаходной и многослойной навивкой из труб с проволочным винтовым оребрением, трубы снабжены дополнительным орсбрением из витков спиральной проволоки, размещенных между витками винтового сребрения, а направление винтовых линий проволоки в спирали и самой спирали и навивки труб на сердечник одинаковы, причем

3 " (151 1 4 (1 5

Ф сп Ctl

D (3, cL T— диаметр витка спирали, диаметр спиральной проволоки, — шаг проволочного винтовсР

ro оребрения, й„ вЂ” наружный диаметр трубы.

На фиг. 1 изображен трубчатый спиральный теплообменник; на фиг. 2 - сребренная труба, продольное сечение; на фиг. 3 — тс же, поперечное сечение; на фиг. 4 = сердечник с многсзаходной и многослойной навивкой.

Трубчатый спиральный теплосбменник содержит сердечник 1,. на который навиты трубы 2, покрытые пленкой или порошком 3, например„ припоя или клея, и имеющие проволочное винтовое оребрение 4 и дополнительное оребрение из витков спиральной проволоки 5. Сердечник 1 с навивксй из оребренных труб заключен в обечайк 6 с донышками 7, Концы труб вывецены в решетку с коллекторами 8, При отношении диаметра витка спирали Dq x диаметру спиральной проволоки и меньше трех радиус гиба будет меньше технологически допустимого. В этом случае при изготовлении спирали в материале спиральной проволоки в месте гиба образуются трещины.

При отношении,циаметра витка спирали к диаметру спиральной прово= локи больше пятнадцати спираль, навитая на трубу между витками проволочного оребрения при навивке оребренных труб на сердечник либо на нижележащие слои снимается из-за недостаточной ее жесткости. В этсм

1079993 случае не обеспечивается постоянство дистанции между слоями и витками труб в навивке.

При шаге проволочного винтового оребрения tp меньше диаметра витка спирали шаг навивки спирали на трубу не совпадает с шагом проволочного винтового оребрения. В этом случае спираль может ложиться на проволочное винтовое оребрение и не будет соприкасаться с трубой, что приводит к уменьшению КПД спиральной проволоки и к изменению наружного диаметра оребренной трубы, что в свою очередь вызывает переменность расстояния,дистанции) между слоями и витками труб в слое и снижает интенсивность теплообмена.

При шаге между витками проволочного винтового оребрения. больше полутора диаметров витка спирали возможно попадание спирали между витками спиралей нижележащего слоя труб, что приводит к непостоянству дистанции между слоями и витками труб в навивке.

При диаметре витка спирали больше трех наружных диаметров трубы

d.g не обеспечивается постоянство дистанции между слоями и витками труб в каждом слое из-за большой верности витков спирали на,трубе

: фиг.3 J.

Теплообменник работает следующим образом.

В трубах 2 проходит поток жидкости или газа высокого давления, который через стенку труб и проволочное винтовое оребрение 4 и оребрение из витков спиральной проволоки 5 ребра передает тепло (холод) потоку газа низкого давления, проходящему в межтрубном пространстве

1О между сердечником 1 и обечайкой б.

Пример. Трубчатый спиральный теплообменник из 9 медных труб наружным диаметром dT = 4 мм с проволочным винтовым оребрением и до)5 полнительным оребрением из витков спиральной проволоки, имеющими следующие геометрические параметры: диаметр медной проволоки винтового оребрения 0,8 мм, шаг проволочного оребрения = 6 мм, диаметр спиральной медной проволоки и и = 0,8ям, диаметр витка спирали Dq = 5,7 мм.

Оребренные трубы навиты на сердеч,.ник диаметром 70 мм в три слоя и 5 заключены в обечайку.

Использование предлагаемого изобретения в воздухоразделительных установках позволяет уменьшить объем аппарата на 30%, а вес — в 4 раза по . по сравнению с трубчатым спиральным

ЗО;теплообменником из труб с проволочным винтовым оребрением.

1079993

Составитель В.Баранец

ТехредМ.Гергель Корректор А.Тяска

Редактор Л.Авраменко

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1 320/41 Тираж б31 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5