Кожухотрубний теплообмінник із змішаним рухом теплоносіїв

Реферат: Кожухотрубний теплообмінник із змішаним рухом теплоносіїв містить кожух з кришками, вхідними і вихідними штуцерами нагріваного теплоносія і трубні ґрати, з поміщеним усередині пучком труб, кінці яких закріплені на ґратах, вхідний і вихідний штуцери грійного теплоносія. В теплообміннику між верхніми і нижніми трубними ґратами додатково поярусно установлені проміжні ґрати. Ґрати виконані у вигляді більших сегментів круга з діаметрально протилежним розміщенням їх вільних хорд і взаємодією периферійними дугами з внутрішньою поверхнею кожуха з можливістю нагріваному теплоносієві проходити між ними. У верхній кришці установлені концентрично розміщені сферичні тарілки, рівномірного розподілу в пучку труб грійного теплоносія. Одні кінці яких зв'язані радіальними променями через 120° по колу із вхідним штуцером грійного теплоносія, а другі кінці герметично - з верхніми трубними ґратами. UA 114451 U (12) UA 114451 U UA 114451 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до групи рекуперативних теплообмінних апаратів теплофікаційних, хімічних, переробних та інших галузей народного господарства для передачі теплоти від одного теплоносія до другого. Відомим аналогом є кожухотрубний теплообмінний апарат виконаний у вигляді кожуха, до торців якого приєднані кришки і до циліндричної поверхні штуцери для входу і виходу одного теплоносія, що рухається по міжтрубному простору, а другий - по трубах. Усередині кожуха поміщений пучок труб малого діаметра, герметично закріплені з двох боків в трубних ґратах, до нього приварених (див. кн. Драганов Б.Х., Бассараб О.С., Долінський А.А. та інші (за ред. Б.Х. Драганова). Теплотехніка: Підручник. - 2-е вид., перероб. і доп. - К.: Фірма “IНКОС”, 2005. - С. 118-119, рис. 14.2). Проте, недоліком аналога являється низька інтенсивність теплообміну між теплоносіями, обумовлена їх ламінарним рухом, а також обмежена область застосування, оскільки вони придатні для ефективного використання з потужними тепловими споживачами із стабільними температурними режимами роботи, однак в малопотужних, пов'язаних з перемінними температурними режимами роботи і значними відхиленнями температури їх застосування суттєво погіршує протікання технологічних процесів. Отже, аналог має низьку ефективність використання і обмежену область застосування. В основу корисної моделі поставлена задача підвищити ефективність теплообмінника і розширити область його застосування шляхом того, що в ньому теплообмін між теплоносіями інтенсифікується за рахунок рівномірного розподілу в пучку труб вхідного гріючого теплоносія, а також підвищення турбулізації завдяки застосуванню змішаного руху теплоносіїв. Поставлена задача вирішується тим, що в теплообміннику між верхніми і нижніми трубними ґратами додатково поярусно встановлені проміжні ґрати, виконані у вигляді більших сегментів круга, з діаметрально протилежним розміщенням їх вільних хорд один відносно другого і взаємодією з внутрішньою поверхнею кожуха з можливістю нагріваному теплоносію проходити між ними. Крім цього, у верхній кришці установлені концентрично розміщені сферичні тарілки, рівномірного розподілу в пучку труб грійного теплоносія, одні кінці яких зв'язані радіальними променями через 120° по колу із вхідним штуцером грійного теплоносія, а другі кінці герметично - з верхніми трубними ґратами. При цьому нагріваний теплоносій, що надходить через нижній вхідний штуцер за протитоковою схемою і, багаторазово змінюючи напрямок руху відносно вертикальних труб пучка, буде більш інтенсивно нагріватися. Корисна модель пояснюється кресленням, де схематично показано загальний вигляд кожухотрубного теплообмінника в розрізі. Теплообмінник складається з кожуха 1, зв'язаного у верхній частині з кришкою 2, а у нижній кришкою 3. У кожусі 1 поміщений пучок труб 4 малого діаметра, кінці яких герметично (за допомогою зварювання або вальцювання) закріплені в трубних ґратах 5, 6. Останні приварені до кожуха, і до них через ущільнювальні прокладки 7, 8 за допомогою болтового з'єднання приєднані кришки 2, 3. Між ґратами 5, 6 додатково поярусно установлені і закріплені на рівних відстанях між собою проміжні ґрати 9, 10, 11, 12, виконані у вигляді більших сегментів круга з діаметрально протилежним розміщенням їх вільних хорд 13 і взаємодією периферійними дугами 14 з внутрішньою поверхнею кожуха з можливістю нагріваному теплоносієві між ними проходити. У верхній кришці 2 установлені концентрично розміщені сферичні тарілки 15, 16, за допомогою яких забезпечується рівномірний розподіл грійного теплоносія між центральними і периферійними в пучку трубами. Верхні кінці тарілок радіальними променями 17, через 120° по колу, зв'язані з вхідним штуцером 18 грійного теплоносія, а нижні кінці тарілок герметично - з трубними ґратами 5. Теплообмінник має штуцери для входу 18 і виходу 19 грійного теплоносія з гідролініями 20, 21 і кранами 22, 23, а також штуцери 24 для входу і 25 виходу нагріваного теплоносія з гідролініями 26, 27 і кранами 28, 29. Запропонований кожухотрубний теплообмінник працює за схемою із змішаним рухом теплоносіїв. Грійний теплоносій із теплогенератора (на схемі не показано) гідролінією 20 через кран 22 надходить у штуцер 18 верхньої кришки 2, в якій за допомогою сферичних тарілок 15, 16 рівномірно розподіляється між центральними і периферійними трубами в пучку 4 і далі ними надходить до нижньої кришки 3 і, віддавши тепло, через штуцер 19, кран 23 і гідролінію 21 повертається в теплогенератор. Нагріваний теплоносій насосом (на схемі не показано) під тиском, через гідролінію 26, кран 28 і штуцер 24 подається знизу в простір кожуха 1, рівномірно розподіляється в приймальному коридорі між ґратами 6, 9, проходячи який через отвір між його хордою 13 і внутрішньою поверхнею кожуха піднімається в коридор між ґратами 9, 10, змінюючи на протилежний напрямок руху. Далі аналогічно нагріваний теплоносій надходить в коридори 1 UA 114451 U 5 10 15 між ґратами 10, 11 і 11, 12, звідки через вихідний коридор між ґратами 12, 5 уже нагрітий через штуцер 25, кран 29 і гідролінію 27 подається до споживачів. При цьому в процесі багаторазового проходження коридорами крізь вертикально розміщені труби з грійним теплоносієм, рух нагріваного теплоносія інтенсивно турбулізується, забезпечуючи більш інтенсивний теплообмін між ними і у міру підйому у верхні коридори ця інтенсивність пропорційно зростає, зменшуючи тривалість досягнення нагріваним теплоносієм необхідної температури. Використання запропонованого кожухотрубного теплообмінника із змішаним рухом теплоносіїв, у порівнянні з відомим, дасть можливість: - зменшити поверхню теплообміну і габаритні розміри теплообмінника, а також тривалість процесу нагрівання і втрати теплоти за рахунок змішаного руху теплоносіїв і їх турбулізації; - забезпечити більш стабільним підтримання заданої температури нагріваного теплоносія і якість протікання технологічних процесів; - підвищити тепловіддачу трійного теплоносія нагріваному за рахунок більш рівномірного розподілу його в трубному пучку; - розширити область застосування, особливо в малопотужних теплових споживачах з перемінними температурними режимами роботи і значними відхиленням температури. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Кожухотрубний теплообмінник із змішаним рухом теплоносіїв, що містить кожух з кришками, вхідними і вихідними штуцерами нагріваного теплоносія і трубні ґрати, з поміщеним усередині пучком труб, кінці яких закріплені на ґратах, вхідний і вихідний штуцери грійного теплоносія, який відрізняється тим, що в ньому між верхніми і нижніми трубними ґратами додатково поярусно установлені проміжні ґрати, виконані у вигляді більших сегментів круга з діаметрально протилежним розміщенням їх вільних хорд і взаємодією периферійними дугами з внутрішньою поверхнею кожуха з можливістю нагріваному теплоносієві проходити між ними, а у верхній кришці установлені концентрично розміщені сферичні тарілки, рівномірного розподілу в пучку труб грійного теплоносія, одні кінці яких зв'язані радіальними променями через 120° по колу із вхідним штуцером грійного теплоносія, а другі кінці герметично - з верхніми трубними ґратами. 2 UA 114451 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3