10.08.2013
216.012.5deb

КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к теплообменной технике. Кожухотрубный теплообменник содержит пучок труб переменного сечения с чередующимися соосными одинаковыми по длине цилиндрическими участками двух разных диаметров и соединяющими их диффузорными и конфузорными коническими участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора и коллекторы с трубными досками. Трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком. При этом трубы с прямыми концевыми участками одинакового диаметра расположены в противоположных вершинах прямоугольника разбивки при коридорной компоновке или в вершинах при основании треугольника разбивки трубных досок при шахматной компоновке труб пучка. Конструкция обеспечивает повышение эффективности теплоотдачи трубчатой поверхности, снижение массы и металлоемкости при уменьшении габаритов теплообменника. 7 ил.
Основные результаты: Кожухотрубный теплообменник, содержащий пучок труб переменного сечения с чередующимися соосными, одинаковыми по длине, цилиндрическими участками поверхности с большим d и меньшим d наружными диаметрами (d>d) и соединяющими их диффузорными и конфузорными коническими участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора, и коллекторы с трубными досками, отличающийся тем, что трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком; при этом оси труб пучка с прямьми концевыми участками одинакового диаметра d или d совпадают с противоположными вершинами прямоугольника разбивки трубных досок при коридорной компоновке или с вершинами при основании треугольника разбивки при шахматной компоновке труб пучка, и в каждом компоновочном варианте в межтрубном пространстве реализуется сложное извилистое и перемежающееся течение потока.
Реферат Свернуть Развернуть
d) и соединяющими их диффузорными и конфузорными коническими участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора, и коллекторы с трубными досками, отличающийся тем, что трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком; при этом оси труб пучка с прямьми концевыми участками одинакового диаметра d или d совпадают с противоположными вершинами прямоугольника разбивки трубных досок при коридорной компоновке или с вершинами при основании треугольника разбивки при шахматной компоновке труб пучка, и в каждом компоновочном варианте в межтрубном пространстве реализуется сложное извилистое и перемежающееся течение потока. " class = "blcSndTextValline">

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов и устройств промышленного и энергетического назначения, основу которых составляют гладкие трубчатые поверхности.

Известен теплообменник, содержащий пучок труб одинакового диаметра с треугольной или прямоугольной разбивкой и коллекторы с трубными досками [1, с.7-8, рис.1.1 а; с.25-26, табл.1.5]. Недостатком такого теплообменника являются низкая эффективность теплоотдачи и невысокая компактность поверхности, обусловленные тем, что трубный пучок выполнен из прямых гладких труб одинакового диаметра.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является кожухотрубный теплообменник, содержащий продольно обтекаемый шахматный пучок теплообменных труб с периодически повторяющимся по длине диффузорно-конфузорным профилем с углом раскрытия диффузора и конфузора 6-10°, смещенных между собой на половину периода профиля "диффузор-конфузор" [2].

Недостатком этого кожухотрубного теплообменника являются пониженная эффективность теплоотдачи и повышенная металлоемкость. Отмеченная пониженная интенсивность теплоотдачи в трубах обусловлена ослабленным взаимодействием потока, сформировавшегося в узком сечении канала на границе конфузорных и диффузорных участков, с поверхностью в области максимального сечения на границе диффузорных и конфузорных участков из-за его "проскока" и отсутствия возможности наиболее полно следовать профилю стенки трубы в условиях отрыва и вихреобразования. Подобное снижение эффекта интенсификации теплоотдачи проявляется и в межтрубном пространстве при внешнем обтекании пучка смежным теплоносителем, поскольку управляющее воздействие формы и геометрии "элементарных" трубных ячеек на структурирование потока недостаточно результативно. Кроме того, использование труб указанного профиля конструктивно реализуется в данном техническом решении только в виде шахматной (треугольной) компоновки пучка.

Задачей изобретения являются повышение эффективности теплоотдачи трубчатой поверхности, снижение металлоемкости и повышение компактности теплообменника.

Указанная задача решается в кожухотрубном теплообменнике, содержащем пучок труб переменного сечения с чередующимися соосными одинаковыми по длине цилиндрическими участками поверхности с большим d1 и меньшим d2 наружными диаметрами (d1>d2) и, соединяющими их диффузорными и конфузорными участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора и коллекторы с трубными досками, отличающийся тем, что трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком; при этом оси труб пучка с прямыми концевыми участками одинакового диаметра d1 или d2 совпадают с противоположными вершинами прямоугольника разбивки трубных досок при коридорной компоновке или с вершинами при основании треугольника разбивки при шахматной компоновке труб пучка, и в каждом компоновочном варианте в межтрубном пространстве реализуется сложное извилистое и перемежающееся течение потока.

При осуществлении изобретения могут быть получены следующие технико-экономические результаты:

1. Повышение эффективности теплообмена в трубном пучке за счет дополнительной турбулизации потока, обусловленной созданием благоприятных условий отрывного обтекания поверхности как в межтрубном пространстве, так и в трубах с оптимальным коническо-цилиндрическим профилем.

2. Уменьшение шага разбивки труб в трубных досках за счет использования профильных труб с разными концевыми диаметрами и соответствующее повышение компактности поверхности теплообмена и снижение металлоемкости теплообменника.

На фиг.1 изображена схема кожухотрубного теплообменника с коридорной компоновкой труб пучка (квадратная разбивка), продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - трубная ячейка пучка в сечении А-А; на фиг.5 - трубная ячейка пучка в сечении Б-Б.

В случае шахматной компоновки труб пучка (равносторонняя треугольная разбивка) схема трубных ячеек в соответствующих характерных сечениях А-А и Б-Б показана на фиг.6, 7.

Трубчатый теплообменник содержит кожух 1, в котором размещен пучок труб 2 переменного сечения с чередующимися соосными, одинаковыми по длине, цилиндрическими участками поверхности а и 6 разных диаметров d1 и d2 (d1>d2) и, соединяющими их диффузорными (в) и конфузорными (г) коническими участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора, и коллекторы 3 с трубными досками 4. Профильные трубы закреплены в трубных досках прямыми концами 5 с разными диаметрами, обеспечивая таким образом равномерное распределение по сечению межтрубного пространства поступающего первичного теплоносителя. При этом трубы с одинаковыми концевыми диаметрами d1 или d2 могут быть расположены в противоположных вершинах прямоугольника или в вершинах при основании треугольника разбивки трубных досок, образуя коридорную (прямоугольную) с шагами s и s (фиг.4, 5) или шахматную (треугольную) с шагами s и s (фиг.6, 7) компоновки пучка. Трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком теплоносителя.

Использование пучков труб переменного сечения с представленной конфигурацией в кожухотрубных теплообменных аппаратах позволит осуществить интенсификацию теплоотдачи и снижение гидравлического сопротивления как по наружной их стороне за счет эффекта внешнего благоприятного отрывного обтекания, сокращающего турбулентные потери в ядре основного течения в межтрубных каналах, так и по внутренней, путем генерирования в потоке нестационарных микроотрывов при наличии оптимальных углов раскрытия диффузорных и конфузорных участков трубчатой поверхности. При этом вихревые структуры, образующиеся в диффузорных участках, могут быть полезно использованы для активизации процессов теплоотдачи поверхности в цилиндрических участках канала большего диаметра d1, так же как и эффект увеличения скорости пристенного слоя в конфузорных участках, - в цилиндрических участках канала меньшего диаметра d2. Можно также полагать, что указанная геометрия внутритрубного канала с оптимальными углами раскрытия конических участков не только обеспечит минимально возможный коэффициент потерь напора, но и будет способствовать частичному восстановлению профиля скорости и давления при переходе от диффузорного участка к конфузорному через соединяющие их цилиндрические участки трубы.

При работе кожухотрубного теплообменника теплота от первичного теплоносителя, проходящего в межтрубных продольных каналах со сложной пространственной конфигурацией передается через стенки труб вторичному теплоносителю, проходящему внутри трубных каналов с периодически чередующимися коническо-цилиндрическими участками. В результате обеспечивается положительный эффект дополнительной турбулизации потоков и наибольшая интенсификация теплоотдачи по обеим сторонам трубчатой поверхности и в целом повышение энергетической эффективности теплообменника.

Источники информации

1. Бажан П.И. и др. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. - М.: Машиностроение, 1989. - 368 с.

2. Авторское свидетельство SU1763842 А1. Кожухотрубный теплообменник. - БИ №35, 1992.

Кожухотрубный теплообменник, содержащий пучок труб переменного сечения с чередующимися соосными, одинаковыми по длине, цилиндрическими участками поверхности с большим d и меньшим d наружными диаметрами (d>d) и соединяющими их диффузорными и конфузорными коническими участками с оптимальными углами раскрытия диффузора и конфузора, и коллекторы с трубными досками, отличающийся тем, что трубы в пучке имеют противоположную относительно друг друга периодичность чередования коническо-цилиндрических участков в условиях продольного и поперечного их обтекания потоком; при этом оси труб пучка с прямьми концевыми участками одинакового диаметра d или d совпадают с противоположными вершинами прямоугольника разбивки трубных досок при коридорной компоновке или с вершинами при основании треугольника разбивки при шахматной компоновке труб пучка, и в каждом компоновочном варианте в межтрубном пространстве реализуется сложное извилистое и перемежающееся течение потока.
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-1 из 1.
25.08.2017
№217.015.d00e

Матрица пластинчатого теплообменника

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании и модернизации пластинчатых теплообменников. Матрица пластинчатого теплообменника цилиндрической формы представляет собой систему продольных концентрических кольцевых каналов прямоугольного сечения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620886
Дата охранного документа: 30.05.2017
Показаны записи 1-10 из 51.
20.05.2013
№216.012.40fd

Металлокерамический фрикционный сплав

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым фрикционным сплавам на основе железа, и может быть использовано в узлах трения фрикционных муфт сцепления быстродействующих электроприводов для механизированных сортировочных горок железных дорог. Порошковый фрикционный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482207
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.08.2013
№216.012.5dc1

Автоматический переналаживаемый фрикционный клиноременный вариатор

Изобретение относится к механизмам передач с бесступенчатым изменением передаточного числа. Автоматический переналаживаемый фрикционный клиноременный вариатор содержит ведущий и ведомый валы, установленные на них раздвижные шкивы, клиновой ремень, охватывающий шкивы. На фланцах ведущего и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489622
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.10.2013
№216.012.76e8

Стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей. Стенд содержит дизель-генераторную установку, регулируемую дистанционно от контроллера машиниста и соединенную через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496100
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.10.2013
№216.012.775c

Линейный генератор возвратно-поступательного движения

Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным генераторам, служащим автономными источниками питания, и может быть использовано совместно с двигателями внутреннего сгорания без кривошипно-шатунного механизма, в устройствах, преобразующих вибрацию в напряжение (например, в подвеске...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496216
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.11.2013
№216.012.82c0

Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания с воздушным аккумулятором

Изобретение относится к машиностроению, повышает надежность пуска двигателя внутреннего сгорания с воздушным аккумулятором. Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания с воздушным аккумулятором имеет лепестковый клапан, закрывающий в период пуска и прогрева холодного двигателя сопло...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499148
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.12.2013
№216.012.9147

Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к автоматическим системам регулирования частоты вращения валов тепловых машин с двигателями внутреннего сгорания. Технический результат заключается в высоких показателях качества системы регулирования при всех режимах работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502884
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.01.2014
№216.012.94fa

Двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к четырехтактным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение пусковых качеств двигателя внутреннего сгорания путем разъединения основного и дополнительного цилиндров в период пуска и прогрева двигателя. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503832
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.9504

Поршень двигателя внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Поршень (1) двигателя внутреннего сгорания содержит полость (4) охлаждения, ограниченную днищем (5) поршня и перегородкой, (6) отделяющей полость от картера двигателя, и имеет подводящий, отводящий, а также дополнительный отводящий каналы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503842
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.01.2014
№216.012.9843

Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины содержит тепловую машину (1) (объект регулирования) с агрегатом нагрузки, топливную аппаратуру с приводом - исполнительным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504678
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.06.2014
№216.012.d958

Головка цилиндров двс

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Головка цилиндров ДВС содержит корпус (1) с огневым днищем, в котором выполнены отверстия под клапаны, и форсунку, перемычки (5) с отверстиями (6) для их охлаждения между отверстиями под клапаны, полость охлаждения (7)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521418
Дата охранного документа: 27.06.2014

Похожие РИД в системе