Патент на изобретение №2294503

(54) МНОГОСЕКЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для применения в теплообменниках, предназначенных для нагревания протекающей внутри жидкости в потоке горячих газов, а также в других устройствах для нагревания и охлаждения газа или жидкости. Многосекционный теплообменник включает секции из, по меньшей мере, двух прямолинейных труб, на концах которых установлены коллекторы, которые последовательно соединены с помощью трубчатого колена, причем каждая секция выполнена в виде ряда труб с трубчатыми коллекторами, секции расположены параллельно друг другу, и трубчатые колена выполнены из труб, площадь поперечного сечения которых не меньше площади поперечного сечения труб коллекторов, и расположены по диагонали каждой секции. Изобретение позволяет снизить гидравлическое сопротивление теплообменника, а также повысить тепловую эффективность теплообменника за счет выравнивания скорости жидкости в теплообменнике. 3 ил.

Изобретение относится к теплообменникам, предназначенным для нагревания протекающей внутри теплообменника жидкости в потоке горячих газов, но может использоваться и в других устройствах для нагревания и охлаждения газа или жидкости.

Известен многотрубчатый разборный теплообменник, выполненный из нескольких пучков прямых охлаждающих труб, причем каждая трубка пучка соединена последовательно с соответствующей трубкой соседнего пучка с помощью трубчатого колена (см. описание изобретения к авт. св. СССР №85159, МКИ 178, 502). При такой конструкции, в случае большого числа трубок в пучке, пайка или сварка трубчатых колен с фланцем становится затруднительной.

Известен теплообменник (прототип), включающий пучки из, по меньшей мере, двух прямолинейных труб, на концах которых установлены коллекторы, которые последовательно соединены с помощью трубчатого колена (см. описание полезной модели №2861, МПК6 F 28 F 1/00).

При такой конструкции теплообменника, при движении жидкости из трубок в коллектор, из коллектора в трубчатое колено и так далее происходит последовательное расширение, потом сужение, опять расширение потока жидкости, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления теплообменника и от постоянно изменяющейся скорости протекающей внутри жидкости к уменьшению тепловой эффективности теплообменника.

Предлагаемое изобретение решает задачи снижения гидравлического сопротивления теплообменника, выравнивания скоростей жидкости в теплообменнике, что приводит к повышению тепловой эффективности теплообменника.

Для достижения такого технического результата в предлагаемом многосекционном теплообменнике, содержащем секции из, по меньшей мере, двух прямолинейных труб, на концах которых установлены коллекторы, которые последовательно соединены с помощью трубчатого колена, новым является то, что каждая секция выполнена в виде ряда труб с трубчатыми коллекторами, секции расположены параллельно друг другу, а трубчатые колена выполнены из труб, площадь поперечного сечения которых не меньше площади поперечного сечения труб коллекторов, и расположены по диагонали каждой секции.

Выполнение коллекторов секций трубчатыми и соединение их трубчатыми коленами, площадь сечения которых не меньше площади сечения труб коллекторов, а также расположение колен по диагоналям каждой секции обеспечивает наименьшее гидравлическое сопротивление жидкости внутри теплообменника и выравнивание скоростей в трубах секций, а соответственно, и максимальную тепловую эффективность теплообменника. Параллельное расположение секций обеспечивает эффективный отбор тепла при больших потоках горячих газов, обтекающих трубы теплообменника.

Предлагаемый многосекционный теплообменник иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан общий вид теплообменника.

На фиг.2 показан вид сверху на фиг.1

На фиг.3 показан вид “А” на фиг.1, соединение колена с коллекторами.

Многосекционный теплообменник состоит из секций 1, каждая секция 1 состоит из нескольких прямолинейных труб 2 (по меньшей мере, двух труб). На концах труб 2 установлены трубчатые коллекторы 3. Каждый коллектор с одной стороны имеет заглушку 4. Коллекторы 3 каждой секции 1 соединены последовательно с помощью колен 5. Колена 5 расположены по диагонали В-В каждой секции 1. Секции 1 расположены параллельно друг другу. Площадь S₁ поперечного сечения труб коллекторов 3 не меньше площади S₂ поперечного сечения труб колен 5. Трубы, коллекторы, колена, заглушки изготовлены из меди и соединены пайкой твердым припоем.

Теплообменник работает следующим образом.

Теплообменник размещается в потоке горячих газов. По теплообменнику протекает жидкость, например вода, попадая после входа в коллектор 3, она распространяется по коллектору и попадает в трубы 2. Из труб 2 попадает снова в коллектор той же секции и далее по колену 5 попадает в коллектор 3 следующей секции и так далее. Благодаря тому что площади поперечного сечения колен 5 не меньше площади сечения коллекторов 3, перепадов скоростей течения жидкости из коллектора в колено и снова в коллектор следующей секции не наблюдается. Следовательно, гидравлическое сопротивление теплообменника невелико. Жидкость, проходящая по теплообменнику, эффективно нагревается в потоке горячих газов, последовательно проходящих между трубами 2 параллельно размещенных секций 1. Благодаря тому что колена 5 размещены по диагонали каждой секции 1, жидкость внутри каждой секции проходит наибольший путь, имеет также минимальное гидравлическое сопротивление и эффективно нагревается. Теплообменник может изготавливаться из стали, и соединения могут выполняться методом сварки.

Формула изобретения

Многосекционный теплообменник, включающий секции из, по меньшей мере, двух прямолинейных труб, на концах которых установлены коллекторы, которые последовательно соединены с помощью трубчатого колена, отличающийся тем, что каждая секция выполнена в виде ряда труб с трубчатыми коллекторами, секции расположены параллельно друг другу, трубчатые колена выполнены из труб, площадь поперечного сечения которых не меньше площади поперечного сечения труб коллекторов, и расположены по диагонали каждой секции.

РИСУНКИ