Вихревой кожухотрубчатый теплообменник

Вихревой кожухотрубчатый теплообменник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

нн 465539

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 281490 (22) Заявлено 09.02.73 (21) 1881078/24-6 (51) М. Кл. F 280 7/00

F 281 13/06 с присоединением заявки №

Государстненнык комитет (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.75. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 18.06.75

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.565.94 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. 3. Гумеров и Р, Х. Мухутдинов

Уфимский нефтяной институт (71) Заявитель (54) ВИХРЕВОЙ КОЖУХОТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

По авт. св. № 281490 известен вихревой кожухотрубчатый теплообменник, например, для охлаждения и очистки выбросных газов с укрепленным в решетках трубным пучком и вихревыми энергоразделителями потока охлаждаемого газа, установленными на входе в трубы и выполненными в виде помещенных в трубы втулок с конической поверхностью на участке их контакта с трубами, снабженной винтовой нарезкой, образующей с трубами каналы для ввода газа, а выходные концы труб установлены на разной высоте от трубной решетки для размещения части входных каналов энергоразделителей на уровне с решеткой.

Однако в известном аппарате нарушаются режимные показатели из-за обмерзания диафрагмы энергоразделителя.

Цель изобретения — улучшение сепарации влаги и повышение термодинамической эффективности.

Эта цель достигается тем, что винтовые каналы, образованные нарезкой, имеют переменное по ходу газа сечение с сужающимся, переходным и расширяющимся участками, последний из которых сопряжен с усеченным конусом, выполненным на выходном конце втулки.

На фиг. 1 изображен описываемый вихревой кожухотрубчатый теплообменник; на фиг. 2 — винтовая нарезка энергоразделителя и прилегающие к ней части теплообменника, поперечный разрез; на фиг. 3 — развертка винтового канала энергоразделителя; на

5 фиг. 4 — энергоразделитель, размещенный в трубе, в аксонометрии.

Теплообменник содержит кожух 1, пучок теплообменных труб 2, укрепленный в труб10 ных решетках 3 — 5. В раздающем коллекторе 6, на торце каждой теплообменной трубы помещен энергоразделитель 7 с конической поверхностью на участке контакта с трубой и центральным отверстием а. Энергораздели15 тели снабжены винтовыми нарезками, образующими с контактирующими поверхностями труб каналы для ввода газа. Причем эти каналы выполнены с переменным по ходу газа сечением с сужающимся 8, переходным 9, и

20 расширяющимся 10 участками, например, по форме сопла Лаваля. Участок 10 соединен с диафрагмой 11 усеченным конусом 12. Теплообменник содержит также камеру 13 для горячего и камеру 14 для холодного потоков, 25 штуцер 15 для вывода конденсата, штуцер 16 для подачи среды в трубы, штуцер 17 для отвода горячей среды из труб, штуцер 18 для отвода холодной среды из труб, штуцер 19 и

20 соответственно для подвода и отвола сре30 ды в межтрубное пространство, 465539

Энергоразделитель 7 может быть выполнен без диафрагмы 11 для отвода холодной среды (составляющей).

Теплообменник работает следующим образом.

Газ (или парогазовые, газо-и парожидкостные смеси) под избыточным давлением поступает в раздающий коллектор б, а затем в энергоразделитель 7. При движении по винтовым нарезкам энергоразделителя первоначальное ускорение потока достигается за счет сужающегося участка 8 (дозвуковая часть сопла), а за переходным участком 9 дальнейшее его ускорение происходит за счет изменения знака воздействия, за счет расширяющегося участка 10 (сверхзвуковая часть сопла). Одновременно в каналах газовому потоку сообщается вращательное движение.

Таким образом, внутри теплообменных труб обрабатываемый газ находится во вращательно-поступательном движении, благодаря чему осуществляется его температурное разделение. Горячий поток разделяется через нижние концы теплообменных труб 2 и попадает в камеру 13, а холодный поток — через трубы

21 поступает в камеру 14. В межтрубном пространстве циркулирует хладоагент. В результате температурного разделения в теплообменных трубах происходит интенсивное охлаждение газов и конденсация паров. Образовавшийся конденсат стекает по стенкам труб в камеру 13 и выводится через штуцер 16.

Очищенный от конденсата газ выводится из аппарата через штуцеры 17 и 18.

Таким образом, в предложенном теплообменнике повышение термодинамической эффективности обеспечивается: во-первых, за счет интенсификации закрутки газа вследствие выполнения каналов с переменным сечением по ходу газа; во-вторых, за счет увеличения использования поверхности труб путем

5 формирования на всей внутренней поверхности их сплошного закрученного газового потока, достигаемого благодаря наличию в винтовых каналах расширяющегося участка, который позволяет получить винтовые потоки, lO сливающиеся один с другим сразу по выходе из каналов; в третьих, за счет увеличения скорости потока в расширяющемся участке винтовых каналов одновременно снижаются

его давление и температура, а следовательно, создаются благоприятные условия для начала процесса конденсации паров из состава парогазовых смесей и сепарации образовавшейся жидкой фазы; в четвертых, за счет ликвидации зоны местных завихрений путем вы20 полнения на выходном конце втулки усеченного конуса, предотвращающего затекание жидкости на плоскость диафрагмы и уноса ее с холодным потоком.

25 Предмет изобретения

Вихревой кожухотрубчатый теплообменник, например, для охлаждения и очистки выбросных газов по авт. св. № 281490, отл иЗО ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения сепарации влаги и повышения термодинамической эффективности, винтовые каналы, образованные нарезкой, имеют переменное по ходу газа сечение с сужающимся, переход35 ным и расширяющимся участками, последний из которых сопряжен с усеченным конусом, выполненным на выходном конце втулки.