Кожухотрубний теплообмінник

Реферат: Кожухотрубний теплообмінник містить циліндричний кожух, кришку, днище, що розділені на секції перегородками, трубні решітки, теплообмінні трубки. На внутрішній поверхні теплообмінних трубок виконані спіралеподібні канавки. UA 79992 U (54) КОЖУХОТРУБНИЙ ТЕПЛООБМІННИК UA 79992 U UA 79992 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до кожухотрубних теплообмінних апаратів і може бути використана у хімічній, нафтохімічній, харчовій, фармацевтичній та в інших галузях промисловості. Даний кожухотрубний теплообмінник можна використовувати як для охолодження, так і для підігрівання рідини. За найближчий аналог прийнята конструкція кожухотрубного багатоходового теплообмінного апарата (Лунин О.Г., Вельтищев В.Н. Теплообменные аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1987. - С. 13, рис. 1.3.), який складається з циліндричного кожуха, штуцерів, кришки і днища, що розділені на ряд камер за допомогою перегородок, а також двох трубних решіток із закріпленими в них теплообмінними трубками. Камери утворені відповідними перегородками кришки, днища та пучка теплообмінних трубок, які встановлені в трубній решітці. Рідина, яку необхідно нагріти або охолодити, потрапляє в першу камеру теплообмінника через вхідний штуцер, що закріплений в днищі теплообмінника і завдяки наявності перегородок в кришці та днищі апарата, кілька разів змінює напрям свого руху, послідовно проходить пучки трубок, підігріваючись або охолоджуючись до необхідної температури, і відводиться з апарата через штуцер відведення рідини. Недоліком конструкції прототипу кожухотрубного теплообмінника є недостатня ефективність його роботи в зв'язку з невисоким коефіцієнтом теплопередачі через стінку гладкої поверхні теплообмінних трубок, які закріплені в трубній решітці. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення продуктивності кожухотрубного теплообмінника шляхом виконання його теплообмінних трубок з турбулізаторами потоку, що забезпечує інтенсифікацію теплообміну. Поставлена задача вирішується тим, що кожухотрубний теплообмінник складається з циліндричного кожуха, штуцерів, кришки і днища, що розділені на ряд секцій за допомогою перегородок, а також двох трубних решіток із закріпленими в них теплообмінними трубками, згідно з корисною моделлю, на внутрішній поверхні теплообмінних трубок виконані спіралеподібні канавки. Основний термічний опір процесу тепловіддачі між стінкою і потоком зосереджений у пристінному шарі товщиною 3-5 % радіуса трубки. При використанні гладких теплообмінних трубок пристінний шар рідини спричиняє основний опір теплообміну та не змішується з основним ядром потоку. Тому для того, щоб отримати при тій же швидкості потоку суттєве збільшення коефіцієнта тепловіддачі потрібно додатково турбулізувати тільки цей пристінний шар, при цьому буду незначне підвищення гідравлічного опору. Додаткова турбулізація ядра потоку, шляхом збільшення швидкості потоку, не дає помітного збільшення коефіцієнта тепловіддачі, але призводить до суттєвого зростання гідравлічного опору. Найбільш доступним і ефективним методом керуючого впливу на структуру турбулентного потоку є створення в ньому відривних зон або інших організованих вихрових структур. Загалом відомий метод створення вихрових зон шляхом виконання виступів і канавок, але такий метод інтенсифікації теплообміну в кожухотрубних теплообмінниках не використовувався. Відривна зона і організовані вихрові структури є ефективним засобом додаткового створення турбулентності в потоці. У плавно окреслених турбулізаторах, в порівнянні з різко окресленими, гідравлічні втрати значно менші саме внаслідок впорядкованої системи гвинтових тривимірних вихрів з осями, що направлені вздовж потоку. Виступи плавної конфігурації забезпечують генерацію турбулентних вихрів, які поширюються вздовж стінки і слабо дифундують в ядро потоку. Висота виступів повинна бути порівнянна з висотою пристінного шару, в якому зосереджена основна частина термічного та гідравлічного опору між потоком і стінкою. Відстань між виступами не повинна бути надто малою і надто великою. Оптимальна відстань а між виступами або канавками, в залежності від заданої висоти h турбулізаторів рекомендовано в межах 5