Патент на изобретение №2391613
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
(57) Реферат:
Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменному оборудованию, и может использоваться в энергетической, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Кожухотрубный теплообменник, содержащий шахматный пучок теплообменных труб с переменным продольным профилем, повторяющимся с заданным шагом по длине труб, размещенных со смещением между смежными трубами, при этом продольный профиль труб содержит прямые участки и выступы, а трубы в пучке размещены с чередованием поперечных сечений межтрубного пространства F1 и F2, причем 0,4 Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменному оборудованию, и может использоваться в энергетической, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Известен кожухотрубный теплообменник (SU Известен теплообменник (SU Основным недостатком указанных теплообменных аппаратов является недостаточно высокая эффективность теплоотдачи наружной поверхности труб. Наиболее близким к заявленному изобретению является кожухотрубный теплообменник (SU Недостаток известного кожухотрубного теплообменника с теплообменными трубами диффузорно-конфузорного профиля заключается в том, что профиль труб в продольном сечении очерчен пологими синусоидальными линиями. При обтекании труб в каждом сечении попарно образуются области относительного давления и разрежения, однако геометрия диффузорно-конфузорных участков не обеспечивает условий оптимального поперечного обтекания наружной трубчатой поверхности, что ухудшает гидродинамическую обстановку и уменьшает возможный уровень турбулентности потока теплоносителя, генерируемый трубчатыми элементами поверхности. Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности теплоотдачи и достижение оптимальной интенсификации теплообмена. Поставленная задача решена тем, что в кожухотрубном теплообменнике, содержащем шахматный пучок теплообменных труб с переменным продольным профилем, повторяющимся с заданным шагом по длине труб, размещенных со смещением между смежными трубами, согласно изобретению продольный профиль труб содержит прямые участки и выступы, а трубы в пучке размещены с чередованием поперечных сечений F1 и F2 межтрубного пространства, причем 0,4 Сущность изобретения поясняется подробнее чертежами и описанием к ним. На фиг.1 схематично изображен теплообменник, общий вид; на фиг.2 – элементарная ячейка межтрубного пространства с минимальным сечением F1, образованным выступами смежных труб, и максимальным сечением F2, образованным прямыми участками смежных труб; на фиг.3 – смежные трубы теплообменника с переменным продольным профилем. Теплообменник содержит кожух 1, в котором установлен шахматный пучок теплообменных труб с переменным продольным профилем 2, закрепленных прямыми концами 3 в трубных досках 4. Трубы имеют прямые участки и выступы высотой h и расположены со смещением выступов в смежных трубах таким образом, что соотношение площадей минимального F1 и максимального F2 сечений каналов межтрубного пространства (фиг.2) находится в пределах 0,4 Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. Поток первичного теплоносителя поступает через входной патрубок 5 на участок труб с прямыми концами 3 пучка теплообменных труб, распределяется по межтрубному пространству и проходит через ряд теплообменных труб с переменным продольным гофрированным профилем 2, поступает в участок труб с прямыми концами, расположенный на противоположном конце теплообменника, и по патрубку 5 выходит из теплообменника. Вторичный теплоноситель поступает через патрубок 7 в днище 6, проходит внутри теплообменных трубок сначала по участку с прямыми концами 3, затем по участку трубного пространства с переменным продольным гофрированным профилем 2, затем по противоположному участку труб с прямыми концами, и через днище и патрубок, расположенные на противоположном конце теплообменника, выходит из него. При течении теплоносителя в трубном пространстве происходит сужение и расширение потока при прохождении им прямых и расширяющихся (за счет наружных выступов) участков, при этом возникают зоны завихрений, и течение приобретает рециркуляционный характер. Поток трубного теплоносителя интенсивно турбулизуется, возрастают скорости процессов переноса, увеличиваются тепловые потоки на теплопередающую стенку, что приводит к росту теплоотдачи, уменьшению термического сопротивления теплопередачи, в результате чего теплообмен интенсифицируется. При протекании теплоносителя в межтрубном пространстве с чередующимися по площади участками минимального F1 и максимального F2 поперечных сечений каналов межтрубного пространства, образованными прямыми и выступающими участками труб, происходит турбулизация потока (фиг.3) и разрушение пристенного пограничного слоя. Наибольшая интенсификация потока достигается при соотношениях площадей минимального и максимального сечений каналов межтрубного пространства в пределах 0,4 Таким образом, предложенный кожухотрубный теплообменник с использованием пучка теплообменных труб с переменным продольным профилем, размещенных со смещением между соседними трубами с предлагаемыми относительными параметрами, обеспечивает оптимальное перераспределение переноса тепловой энергии с интенсификацией процесса теплообмена. Теплотехническая эффективность работы кожухотрубного теплообменника повышается на 20-35%. Достигнутые результаты позволяют рекомендовать заявленное изобретение для широкого внедрения в различных областях для осуществления эффективного теплообмена.
Формула изобретения
Кожухотрубный теплообменник, содержащий шахматный пучок теплообменных труб с переменным продольным профилем, повторяющимся с заданным шагом по длине труб, размещенных со смещением между смежными трубами, отличающийся тем, что профиль труб содержит прямые участки и выступы, а трубы в пучке размещены с чередованием поперечных сечений межтрубного пространства F1 и F2, причем
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
840662, кл. F28D 7/00, F28F 1/06, опубл. 1981), содержащий пучок винтообразно закрученных труб овального профиля, закрепленных прямыми круглыми концами в трубных досках, причем трубы в каждом поперечном ряду пучка установлены с зазорами, образующими по длине пучка щелевые каналы с максимальной шириной, равной половине разности между максимальным и минимальным размерами овала, и имеют касание только с трубами соседних рядов.
