Кожухотрубний теплообмінник

Реферат: Кожухотрубний теплообмінник складається з циліндричного кожуха, кришки і днища, двох трубних решіток із закріпленими в них теплообмінними трубками із рельєфною поверхнею у вигляді внутрішніх спіралеподібних канавок і голок, розташованих на зовнішній поверхні цих же труб. Рельєфна поверхня виконана у вигляді пружинних дисків з отворами, розташованих на зовнішній поверхні теплообмінних труб. UA 115348 U (54) КОЖУХОТРУБНИЙ ТЕПЛООБМІННИК UA 115348 U UA 115348 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплообмінних апаратів і може бути використана в харчовій, хімічній, нафтопереробній, фармацевтичній та в інших галузях промисловості. Відомий кожухотрубний теплообмінник, котрий містить циліндричний кожух, кришку і днище, що розділені на ряд секцій за допомогою перегородок, а також дві трубні решітки із закріпленими в них теплообмінними трубами, на внутрішню поверхню яких нанесена різьба [1]. Недоліком рішення є зниження надійності обладнання за рахунок ослаблення поперечного перерізу труб різьбою, а тому використовувати теплообмінник в системах, що характеризуються значною різницею тисків між теплообмінною поверхнею, є недопустимим. Використання труб зі збільшеною товщиною стінки для підвищення різьбового послаблення підвищує надійність, але в свою чергу знижує ефект теплопередачі за рахунок збільшення середньої товщини стінок труб, що зменшує ефективність процесу. Найбільш близьким до рішення, що пропонується, є кожухотрубний теплообмінник, що складається з циліндричного кожуха, кришки і днища, двох трубних решіток із закріпленими в них теплообмінними трубками із рельєфною поверхнею у вигляді внутрішніх спіралеподібних канавок і голок, розташованих на зовнішній поверхні цих же труб [2]. До недоліків пристрою слід віднести зниження міцності поверхні теплопередачі, завдяки наявності канавкових вибірок внутрішньої поверхні труб (аналогічно пристрою - аналога), а також складність обладнання зовнішньої поверхні труб голками, що сприяє зниженню технологічності виготовлення пристрою і значно підвищує вартість виготовлення обладнання. Окрім того, обтікання рельєфної поверхні у вигляді голок не призводить до необхідної турбулізації потоку, адже характерним розміром при обтіканні є діаметр голки - d (Re=wd/ν, де w - швидкість руху середовища, ν - кінематична в'язкість), що не забезпечує достатню ефективність теплопередачі. В основу корисної моделі поставлена задача за рахунок виконання рельєфної поверхні у вигляді пружинних дисків із отворами, розташованих на зовнішній поверхні теплообмінних труб, що спрощує умову забезпечення інтенсифікації процесу теплопередачі із гарантією необхідної надійності використання обладнання. Поставлена задача вирішується тим, що у кожухотрубному теплообміннику, що складається з циліндричного кожуха, кришки і днища, двох трубних решіток із закріпленими в них теплообмінними трубками із рельєфною поверхнею у вигляді пружинних дисків із отворами, розташованих на зовнішній поверхні цих же труб, за рахунок того, що рельєфна поверхня виконана у вигляді пружинних дисків з отворами, розташованих на зовнішній поверхні теплообмінних труб. Поставлена задача вирішується також за рахунок виконання виступів у вигляді пружинних дисків, що мають пірамідальний переріз і виконані із матеріалу, котрий має не меншу теплопровідність за матеріал теплообмінних труб, а також не більший коефіцієнт температурного розширення. Виконання рельєфної поверхні у вигляді пружинних дисків із отворами, розташованих на зовнішній поверхні теплообмінних труб, забезпечує необхідний режим турбулізації потоку теплоносія, а також збільшує поверхню тепловіддачі середовищу, що знаходиться в міжтрубному просторі за рахунок зростання загальної площі тепловіддачі зовнішньої поверхні труб. Використання матеріалу пружинних дисків пірамідального перерізу, котрий має більшу теплопровідність за матеріал теплообмінних труб приводить до мінімізації зростання термічного опору, при цьому зростає загальна площа теплообмінної поверхні за рахунок запропонованої форми виступів. Крім цього, забезпечується поєднання властивостей, таких як коефіцієнт температурного розширення, що не перевищує аналогічний параметр труб, за рахунок чого стабілізується контакт між трубою і рельєфною поверхнею пружинних дисків. На Фіг. 1 зображена загальна схема кожухотрубного теплообмінника. На Фіг. 2 наведена схема перерізу теплообмінної труби кожухотрубного теплообмінника. Кожухотрубний теплообмінник складається з циліндричного кожуха 1, із патрубками підведення 2 і відведення продукту 3 у міжтрубний простір, кришок 4 та 5, приєднаних до корпусу. До кришок приєднані штуцери введення 6 та відведення 7 рідини для проходження крізь трубні решітки 8 і по трубах 9, котрі додатково обладнані рельєфною поверхнею у вигляді пружинних дисків 10 з отворами, розташованих на зовнішній поверхні теплообмінних труб. Кожухотрубний теплообмінник працює наступним чином. Рідина, яку потрібно нагріти або охолодити, під тиском надходить по штуцеру 7 в камеру кришки 5. Далі рідина направляється по пучках теплообмінних трубок 9 крізь трубні решітки 8 в наступну камеру, яка утворюється між кришкою 4 і трубною решіткою 8. Таким чином рідина поступово нагрівається або охолоджується, проходячи всі пучки теплообмінних трубок 9, і з потрібною температурою 1 UA 115348 U 5 10 15 відводиться з апарата по штуцеру 6. Всередину циліндричного кожуха 1 по штуцеру 2 надходить нагріваючий або охолоджуючий теплоносій, що після відводиться по штуцеру 3. В кожухотрубному теплообмінному апараті використовуються теплообмінні трубки 9, на зовнішній поверхні яких розташовані виступи у вигляді пружинних дисків 10, що мають пірамідальний переріз з отворами. В міжтрубному просторі за рахунок виступів у вигляді пружинних дисків з отворами відбувається збурення потоку, що покращує проходження процесу теплообміну та одночасно збільшується поверхня тепловіддачі з зовнішньої поверхні труб. Новим в запропонованій конструкції кожухотрубного теплообмінника, відносно до відомих рішень є поєднання теплообмінних труб і рельєфної поверхні у вигляді пружинних дисків з отворами, їх розташування на зовнішній поверхні, із комбінацією властивостей матеріалів, зокрема теплопровідності матеріалу теплообмінних труб та матеріалу пружинних дисків. Таке поєднання забезпечує необхідний режим турбулізації потоку в міжтрубному просторі із збільшенням площі контакту, що забезпечує інтенсифікацію теплообміну за рахунок збільшення коефіцієнта тепловіддачі, а отже і ефективності при експлуатації теплообмінного апарату. Джерела інформації: 1. Патент № 90079 U Україна, F28D 7/00. Кожухотрубний теплообмінник /Н.Г. Воробей, С.В. Гулієнко, № 201314736; заявл. 16.12.2013; опубл. 12.05.2014. Бюл. № 9. - 4 с. 2. Патент № 91782 U Україна, F28D 7/00. Кожухотрубний теплообмінник /Є.В. Рязанцев, А.Р. Степанюк, № 2014 02469; заявл. 12.03.2014; опубл. 10.07.2014. Бюл. № 13. - 4 с. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Кожухотрубний теплообмінник, що складається з циліндричного кожуха, кришки і днища, двох трубних решіток із закріпленими в них теплообмінними трубками із рельєфною поверхнею у вигляді внутрішніх спіралеподібних канавок і голок, розташованих на зовнішній поверхні цих же труб, який відрізняється тим, що рельєфна поверхня виконана у вигляді пружинних дисків з отворами, розташованих на зовнішній поверхні теплообмінних труб. 2. Кожухотрубний теплообмінник за п. 1, який відрізняється тим, що пружинні диски мають пірамідальний переріз і виконані із матеріалу, котрий має теплопровідність, не меншу за теплопровідність матеріалу теплообмінних труб, а також не більший коефіцієнт температурного розширення. 2 UA 115348 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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