Кожухотрубний теплообмінник

Реферат: Кожухотрубний теплообмінник містить пучок теплообмінних труб, які розташовані в шаховому поряду, труби мають змінний поздовжній профіль, який повторюється із заданим кроком по довжині труб, розміщених із зміщенням між суміжними трубами, відбивні пластини. Профіль труб має прямі ділянки та виступи трикутної форми, які усувають плівкову конденсацію та розташовані із чергуванням поперечних перетинів S1, та S2 міжтрубного простору. UA 91129 U (54) КОЖУХОТРУБНИЙ ТЕПЛООБМІННИК UA 91129 U UA 91129 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області теплотехніки, а саме до теплообмінного обладнання, і може бути використана в енергетичній, хімічній, фармацевтичній, харчовій та інших галузях виробництва та промисловості. Одними з найбільш поширених теплообмінних апаратів є кожухотрубні теплообмінники. Відома конструкція містить пучок гвинтоподібно закручених труб, які мають овальний профіль, труби розташовані таким чином, що по довжині пучка труб утворюються криволінійні канали, максимальна ширина яких рівна половині різниці між максимальним і мінімальним розміром зовнішньої поверхні трубки [SU №840662, кл. F28D 7/00, F28F 1/06, опубл. 1981]. Також існує конструкція кожухотрубного теплообмінника, в кожусі якого міститься пучок теплообмінних трубок із змінним повздовжнім профілем, який повторюється по всій довжині трубного пучка з відповідним кроком [SU №1239501, кл. F28D 7/00, опубл. 1986]. Основним недоліком зазначених теплообмінних апаратів є недостатньо висока тепловіддачі зовнішньою поверхнею труби, утворення застійних зон у ділянці введення або виведення теплоносія у міжтрубний простір, та утворення неперервної плівки конденсату, при використанні цих теплообмінників як конденсаторів речовин, які перебувають пароподібному стані, що погіршує процес теплообміну. Найбільш близьким аналогом за технологічною суттю до корисної моделі є конструкція теплообмінного апарату, який містить у собі пучок теплообмінних труб, розташованих у шаховому порядку. Труби мають змінний повздовжній профіль, який геометрично повторюється із зазначеним кроком по довжині трубок. Профіль складається з прямих ділянок та виступів, а труби в пучку розміщені із зміщенням між суміжними трубами [RU №2391613 С1, МПК (2006.01) F28D003/02; заявл. 02.12.2008; опубл. 10.06.2010]. При цьому повздовжній профіль труб складається з прямих ділянок та виступів, а трубки в пучку розміщені з чергуванням виступів та прямих ділянок. Завдяки виконанню такої конструкція зовнішньої поверхні трубок підвищується ефективність тепловіддачі і досягається оптимальна інтенсивність теплообміну. Проте, конструкція має той недолік, що і аналоги, які розглянуто, а саме утворення застійних зон у міжтрубному просторі біля трубної решітки, та утворення безперервної плівки конденсату на трубках, при використанні теплообмінника для конденсації рідин, які знаходяться в пароподібному стані. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення конструкції теплообмінного апарату, в якій нове конструктивне виконання складових частин апарату забезпечить усунення застійних ділянок в апараті, зменшить безперервність плівки конденсату на трубному пучку, що забезпечить більшу ефективність процесу тепловіддачі та досягнення оптимальної інтенсивності теплообміну. Поставлена задача вирішується тим, що кожухотрубний теплообмінник, що містить пучок теплообмінних труб, які розташовані в шаховому поряду, труби мають змінний поздовжній профіль, який повторюється із заданим кроком по довжині труб, розміщених із зміщенням між суміжними трубами, згідно з корисною моделлю, профіль труб має прямі ділянки та виступи трикутної форми, які усувають плівкову конденсацію, які розташовані із чергуванням поперечних перерізів S1 S2 міжтрубного простору, конструкція містить відбивні пластини, які усувають застійні зони та спрямовують потоки теплоносія. В кожухотрубному теплообміннику міститься трубний пучок, труби якого розташовані в шаховому порядку, в яких зміна повздовжнього профілю повторюється з певним кроком по довжині труб, ділянки виступів мають трикутну форму. Повздовжній профіль труб складається з прямих ділянок та виступів, а труби в пучку розташовані з чергуванням поперечних перерізів S1 та S2 та міжтрубного простору, конструкція містить відбивні пластини, які усувають застійні зони та спрямовують потоки теплоносія. З відповідною умовою 4,5  S2  6 , де S1 - площа перерізу, S1 утворена виступами суміжних труб, S2 - площа перерізу, утворена прямими ділянками суміжних труб та чергуванням довжин каналів Н1, та Н2 міжтрубного простору, причому 2,5  H2  4 , де Н1 - довжина каналу між H1 найближчими вершинами виступів суміжних труб, Н2 - довжина каналу між вершинами виступів труби. Усунення застійних зон в між трубному просторі буде реалізовано за допомогою встановлення спеціальних пластин, які направляють потік конденсату у вихідний патрубок. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких схематично зображено: на Фіг. 1 - теплообмінник, загальний вигляд; 1 UA 91129 U 5 10 15 на Фіг.2 - елементарна комірка міжтрубного простору з мінімальним перерізом S1, утворену виступами суміжних трубок; на Фіг.3 - суміжні труби теплообмінного апарата із змінним повздовжнім профілем. Кожухотрубний теплообмінник працює таким чином. Потік теплоносія надходить через вхідний патрубок 5 на ділянку труб з прямими кінцями 3 пучка теплообмінних труб, розташованих у трубній решітці 4, яка кріпиться до корпусу апарата 1, відбиваючись від пластини 9 розподіляється по міжтрубному простору та проходить через ряд теплообмінних труб змінним повздовжнім профілем 2, надходить на ділянку труб з прямими кінцями, розташованих на протилежному кінці теплообмінника, відбиваючись від напрямної пластини 10 по патрубку 6 виходить з теплообмінника. Вторинний теплоносій надходить через патрубок 8 в днище 6, проходить всередині теплообмінник трубок спочатку по ділянці з прямими кінцями 3, потім по ділянці із змінним профілем 2, потім виходить з теплообмінного апарата через патрубок 7. Форма виступів криволінійних трубних ділянок забезпечує руйнування плівки конденсату, що сприяє умовам крапельної конденсації, що також інтенсифікує теплообмін. Відбивні пластини усувають застійні зони біля трубної решітки, що сприяє оптимальному режиму теплообміну та роботи апарату. Таким чином запропонована конструкція істотно підвищує ефективність роботи теплообмінного апарату. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Кожухотрубний теплообмінник, що містить пучок теплообмінних труб, які розташовані в шаховому поряду, труби мають змінний поздовжній профіль, який повторюється із заданим кроком по довжині труб, розміщених із зміщенням між суміжними трубами, який відрізняється тим, що профіль труб має прямі ділянки та виступи трикутної форми, які усувають плівкову конденсацію, які розташовані із чергуванням поперечних перерізів S1 та S2 міжтрубного простору, конструкція містить відбивні пластини, які усувають застійні зони та спрямовують потоки теплоносія. 2 UA 91129 U 3 UA 91129 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4