Спиральный теплообменник

Спиральный теплообменник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 1901795

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалисткческмн

Реслублкк (61) Дополнительное к авт.свид.-ву (22) За и еле но 04.04.80 (21) 2906123/24-06 .с присоединением заявки №вЂ” (28) Приоритет (51)М. Кл.

F 28 О 7/04

F 28 D 7/02

Геаударстекнный коинтет по делаы нзаоретеннй н открытий (5З) ЛК 621.565. .94 (088.8) Опубликовано 30.01.82. бюллетень № 4

Дата опубликования описания 30.01.82 (72) Авторы изобретения

В. И. Лазарев, А. И. Лобачев, В. С. Шалаев, Ю."й. Шлыков и Г. М. Шишкин (71) Заявитель (54) СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано для нагрева и охлаждения неньютоновских вязкопластичных жидкостей в химической, нефтяной и газовой промышленности.

Известен теплообменник содержащий корпус с входным и выходным коллекторами для одной из сред, подключенными к параллельно размещенным виткам труб; смежные витки имеют противоположную закрутку, по их внутреннему периметру установлена перфорированная обечаи о ка, служащая распределительным коллектором для второй среды, а выходной коллектор первой среды расположен внутри обечайки (1).

Недостатками известного теплообменника яв15 ляются нетехнологичность изготовления, сложность обслуживания и громоздкость.

Известен также теплообменник, содержащий корпус с поярусно размещенными секциями спиральных горизонтальных труб, подключенных

20 к раздающим и собирающим секционированным коллекторам, расположенным внутри кожуха в пределах одной полуокружности, раздающие и собирающие коллекторы собраны попарно, и каждая пара подключена только к одной секции и имеет высоту, ступенчато уменьшающуюся от верхней секции к нижней (2).

Такой теплообменник имеет ограниченную сферу применения и не позволяет применять короткие спирали.

Известен, кроме того, теплообменник, содержащий корпус с отверстиями для входа и выхода одной жидкости, спирали, имеющие плотную намотку витка, расположенные вертикально один под другим, коллекторы входа и выхода другой жидкости, расположенные снаружи и в центре витков, и вертикальную разделительную стенку, выполненную из тонкой металлической ленты, также скрученной в спираль и предназначенной для фиксирования витков по высоте (3).

Указанный теплообменннк также нетехнологичен в исполнении, сложен в обслуживании и неко мпактен.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является теплообменник,,содержащий кожух с поярусно размещенными внутри него секциями

90179

Э трубчатых спиралей, расположенных вокруг центральной трубы„разделенной продольной перегородкой на входной и выходной коллекторы, причем к первому подключены входные участки спиралей первой секции, а ко второму— выходные участки спиралей последней секции, и секции соединены между собой с помощью переходников, размещенных вне кожуха. 11ри этом в смежных ярусах спирали имеют противоположную закрутку (4) .

I0

Недостатком данного теплообменника является размещение нереходников вие кожуха что не допускает возможности ремонта и технологической очистки спиральных секций теплообменника без полного демонтажа конструкции. Кроме того, эта конструкция не позволяет в широком диапазоне изменять размеры спиралей. При малой длине спиралей использование переходников вне кожуха не технологично из-за малого диаметра кожуха. 20

Цель изобретения — интенсификация теплоФ обмена.

Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике между смежными ярусами дополнительно установлен промежуточный кольцевой коллектор в виде разделенного поперечной перегородкой тора к которому подключены списпирали секций вышерасиоложенного яруса, свя- занные со входным коллектором, и спирали секций нижераслоложенного яруса, связанные с выходным коллектором, причем мсжду ярусами установлены в чередующемся ио высоте порядке центральные и кольцевые периферийные поперечные перегородки для зигзагообразного, перемещения среды.

На фиг. 1 схематически изображен иредлагае- мый теллообменник, общий вид; на фиг. 2-съемное кольцо, служащее для создания направленного движения среды в межтрубном пространстве; на фиг. 3 — промежуточный кольцевой коллектор, разрез.

Кожух 1 теплообменника выполнен в виде цилиндрической обечайки с эллиптическим днищем 2 и крышкой 3. Крышка 3 имеет патрубок 4 входа теплоносителя, а днище 2 — патрубок 5 выхода теплоносителя. Крышка 3 выполнена съемной и жестко соединена (налример, сваркой) с центральной трубой 6. Кожух 1 и крышка 3 соединены с помощью фланцевого соединения 7. Труба 6 разделена продольной перегородкой 8 на входной 9 и выходной 10 коллекторы и заглушена с торцов. Труба 6 имеет патрубки 11 и 12 соответственно для входа и выхода рабочей жидкости.

В кожухе 1 поярусно размещены секции трубчатых спиралей 13, расположенных вокруг тру- 55 бы 6. В верхнем ярусе спирали 13 подключены к входному коллектору 9 и к промежуточному кольцевому коллектору 14. В нижерасиоложенном ярусе спирали подсоединены к ирс межуточному коллектору 14 и к выходному коллектору 10. Промежуточный кольцевой коллектор 14 выполнен в виде тора, разделенного поперечной перегородкой 15. Спирали в смежных ярусах имеют противоположную закрутку, обеспечивая этим сохранение кинетической энергии потока и, тем самым, увеличивая коэффициент теилоиередачи. Кроме того, кольцевой промежуточный коллектор 14 является смесиI телем, в котором происходит выравнивание температур входящих потоков, что также способствует увеличению коэффициента теплопередачи.

Промежуточный кольцевой коллектор 14 жестко крепится к трубе 6 посредством приваренного к нему кольца 16.

Разъемные кольца 17 укреплены на трубе 6.

Разъемные кольца 17 и промежуточные кольцевые коллекторы 14 с кольцами 16 служат перегородками между ярусами и попеременно чередуют кольцевые вырезы центральной части с вырезами периферийной для изменения потока теплоносителя и обеспечения его зигзагообразного перемещения в межтрубном пространстве и более эффективного омывания спйралей, в результате чего увеличивается коэффициент теплоиередачи.

Спиральный трубчатый теилообмеиник работает следующим образом.

Теилоноситель входит в иатрубок 4, проходит в межтрубное пространство, омывает спирали 13 и выходит в патрубок 5. Кольца 16 и 17 изменяют направление потока теплоносителя от яруса к ярусу, Рабочий продукт поступает в патрубок 11 входного коллектора 9 и распределяется ио подключенным к нему спиралям 13 соответствующих секций. В спиралях рабочая жидкость в центральной части движется к наружнои стенке под действием центробежной силы. Жидкость около этой стенки течет вдоль поверхности к внутренней стенке. Таким образом, в спирали вторичный поток образует пару вихрей в поперечном сечении трубы 6. Одновременно рабочая жидкость движется вдоль оси трубы и, следовательно, ее траектория имеет форму винтовой линии.

После выхода из спиралей в прямолинейном канале вторичные течения сохраняются на длине 50-75 диаметров трубы спирали. Следовательно, в промежуточный кольцевой коллектор

14 входит устойчивое вторичное течение. Здесь потоки рабочей жидкости перемешиваются и поступают в спирали, связанные с выходным коллектором 10; Для сохранения кинетической энергии закрученного потока спирали, связанные с входным и выходным коллекторами, имеюг противоположную закрутку. Из выходно901795 л и чающий с я тем,что,с целью интен. сификации теплообмена, между смежными ярусами дополнительно установлен промежуточный кольцевой коллектор в виде разделенного по5 перечной перегородкой тора, к которому подключены спирали секций вышерасположенного яруса, связанные со входным коллектором, и спирали секций нижерасположенного яруса, связанные с выходным коллектором.

10 2. Теплообменник по и. 1, о т л и ч а и шийся тем, что между ярусами ycraitosлены в чередующемся по высоте порядке центральные и кольцевые периферийные поперечные перегородки для зигзагообразного перемещения

1s среды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 491815, кл. F 28 О 7/02, 1970.

Формула изобретения

1. Спиральный теплообменник, содержащий кожух: с поярусно размещенными секциями трубчатых спиралей, расположенных вокруг центральной трубы, разделенной продольной перегородкой на входной и выходной коллекторы, к которым подключены спирали соответствующих секций, причем спирали смежных 25 ярусов имеют противоположную закрутку, о т20 го коллектора 10 через патрубок 12 жидкость выходит из теплообменника.

В теплообменнике предлагаемой конструкции технико-экономический эффект достигается в результате увеличения коэффициента теплопередачи и дополнительного интенсивного перемешиваиия продукта в промежуточном кольцевом коллекторе и вследствие простой технологии изготовления.

При использовании предлагаемого теплообменника для неньютоновских вязкопластичных жидкостей при оптимальном режиме работы коэффициент теплопередачи увеличивается в 10 раз по сравнению с прямой трубой.

2. Патент СССР № 462354, кл. F 28 0 7/02, опублик. 1975.

3. Патент Франции ¹ 1403239, кл. F 28 D, опублик. 1965.

4. Авторское свидетельство СССР № 557251, кл. F 28 О 7/04, 1974.

f0

t7 б

Йгг.1

ВНИИПИ Заказ 12354/49

Тираж 683 Подписное

ФФилиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4