ПРОТОЧНЫЙ КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для утилизации тепла отходящих газов печных и промышленных установок, в котельных установках, водо- и воздухонагревателях. Теплообменник может использоваться в системах кондиционирования воздуха и воздушного отопления. Теплообменник хорошо компануется в трубопроводных системах.

Известен кожухотрубный теплообменник [1], содержащий кожух, выполненный в виде двух концентрично расположенных цилиндров, между которыми расположены теплообменные трубы, коллекторы для подвода и отвода внутритрубной среды, патрубки и коллекторы для подвода и отвода межтрубной среды, отличающийся тем, что теплообменные трубы выполнены с поперечным сечением трапециевидной формы и закреплены в трубных решетках с расположением торцов труб по радиусу вокруг внутреннего цилиндра, выполненного в виде съемной втулки. Недостатками этого теплообменника являются сложность его изготовления, неравномерность распределения межтрубной среды, а следовательно, снижение эффективности теплообмена.

Известен также осевой теплообменник [2], который содержит продольный и проходящий по существу вдоль оси наружный канал для протекания первой газовой среды и множество по существу параллельных внутренних каналов (теплообменных труб) для протекания второй жидкой среды, причем внутренние каналы расположены в наружном канале так, что они проходят внутри указанного наружного канала по существу в осевом направлении с обеспечением возможности теплопередачи между указанными первой газовой средой и второй жидкой средой, при этом по меньшей мере один внутренний канал соединен по меньшей мере с одним удлиненным листом, который проходит по существу в осевом направлении вдоль указанного внутреннего канала так, что по существу совпадает с направлением протекания первой газовой среды в наружном канале, а теплообменник содержит центральный канал, проходящий по существу вдоль центра или центральной оси теплообменника, для распределения второй жидкой среды по внутренним каналам. Недостатками этой конструкции являются большая металлоемкость и объемность теплообменника, низкая поверхность теплообмена, что не обеспечивает хороший съем тепла.

Предлагается более эффективная и компактная конструкция проточного кожухотрубного теплообменника, состоящая из цилиндрического корпуса, торцов с соосными с корпусом патрубками для подвода и отвода основной среды. Торцевые части теплообменника используются в качестве трубных решеток для однорядного крепления труб по кольцевой окружности, в которых выполнены соответствующие отверстия. В качестве теплообменных элементов используются трубы клиновидного сечения. Могут применяться два вида сечения труб - каплевидное или треугольное. Трубы такого сечения установлены в теплообменнике острыми углами к центральной оси с равномерным расстоянием между собой, тем самым обеспечивая полное заполнение сечения теплообменника и соответственно его эффективность. Ближе к патрубкам сечение труб уменьшается до размера менее ширины кольца торцевой крышки от боковой поверхности до патрубка. Изменение сечения от максимального к минимальному осуществляется с сохранением ориентации острого угла теплообменной трубы, что обеспечивает минимальное сопротивление комплекта труб основному потоку в корпусе теплообменника. При этом каплевидное сечение труб может уменьшаться к торцевой крышке также до каплевидного или круглого сечения. В каждой торцевой крышке в один ряд по ее окружности выполняются соответствующие отверстия и производится крепление труб к торцам сваркой или вальцовкой На рис. 1 показано поперечное сечение теплообменника, состоящего из цилиндрического корпуса 1, кольцевых торцов 3, патрубков 2 и 5, теплообменных труб 4. На рисунках 2 и 3 показан вид сверху на теплообменник без коллектора, на которых изображено расположение теплообменных труб клиновидной формы с равномерным заполнением сечения теплообменника. На кольцевых торцах показаны входные и выходные отверстия 6 теплообменных труб с меньшим сечением, чем сечение труб в корпусе теплообменника. В случае рекуперации тепла от теплового агрегата (печи, котла и др.) нагретый газ 7 поступает через патрубок 2 в межтрубное пространство. Передача тепла может производиться газообразной или жидкой среде 8, поступающей в трубы через отверстия 6 в один из кольцевых торцов. При естественном движении этой среды газ или жидкость поступает в нижние отверстия и, нагреваясь конвективным потоком, поднимается вверх и выходит в верхние отверстия. Так, например, от печи через теплообменник может нагреваться горячим воздухом помещение или вода в емкости, в которую помещен теплообменник. При использовании в конструкции теплообменника коллекторов 9 для организованной подачи нагреваемой (охлаждающей) среды ее подача осуществляется противотоком, что существенно увеличивает эффективность теплопередачи. Этот принцип может широко применяться в различного типа котлах или при кондиционировании воздуха.

Источники информации

1. Патент РФ №2395774, МПК F28F 1/02; F28D 7/00, публ. 26.06.2010 г.

2. Патент РФ №2393403, МПК F28F 7/16, публ. 10.05.2011 г.