04.04.2018
218.016.355e

Теплообменник типа "труба в трубе" с вращающейся трубой

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к теплообменникам типа «труба в трубе» для проведения теплообменных процессов между теплоносителями с использованием подвижных каналов (вращающихся труб) и может быть использовано в газовой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Теплообменник состоит из двух концентрических труб: внутренней трубы и внешней трубы, радиальной турбины, осевой турбины, турбулизатора в виде спиральной ленты, двух подшипников, уплотнений и патрубков для входа и выхода высокоскоростного теплоносителя. Радиальная турбина устанавливается на внутренней трубе и крепится на ней с натягом. Радиальная турбина располагается напротив патрубка для входа высокоскоростного теплоносителя. Во внутреннюю трубу устанавливается с натягом осевая турбина. Технический результат: увеличение интенсивности процессов теплообмена; снижение затрат металла на изготовление теплообменника; снижение гидравлического сопротивления теплообменника. 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к теплообменным аппаратам типа «труба в трубе» для проведения теплообменных процессов между теплоносителями с использованием подвижных каналов (вращающихся труб).

Теплообменное устройство, описанное в авторском свидетельстве СССР №1273729, включает спиральный турбулизатор и лопастной завихритель, расположенные в трубе вдоль ее оси. Турбулизатор имеет вид пружины, закрепленной одним концом на завихрителе. Завихритель и пружина с обоих концов установлены в подшипниках. Благодаря этим устройствам происходит соскребание отложений с внутренней поверхности трубы и турбулизация пристенного слоя теплоносителя.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией является наличие подшипников и подвижность части конструкции.

Недостатком данного изобретения является недостаточно высокая интенсивность теплообмена, высокая материалоемкость и большое гидравлическое сопротивление.

В патенте РФ на изобретение №2359192 описан теплообменник типа «труба в трубе», который содержит внутреннюю трубу с наружными цилиндрическими ребрами, выполненными в виде полых труб. Во внутренней трубе установлен турбулизатор в виде спиральной ленты, навитой на стержень. Данное изобретение позволяет снизить затраты на очистку внутренней поверхности теплообмена от твердых отложений.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией является наличие спиральной ленты и вращающихся частей конструкции.

Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.

В авторском свидетельстве СССР №1688105 описана теплообменная труба, содержащая установленный в криволинейном участке в незакрепленном положении завихритель, имеющий вид спиральной ленты, а также спиральный турбулизатор в виде пружины, закрепленный одним концом на ленте. Теплоноситель подается под давлением внутрь трубы со стороны спиральной ленты. Под действием силы потока происходит вращение ленты и пружины. В результате этого пристеночный слой теплоносителя турбулизируется.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией является наличие турбулизатора внутри трубы, а также наличие частей конструкции, вращающихся под действием потока.

Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.

Наиболее близким по конструкции (прототип) является теплообменник, описанный в авторском свидетельстве СССР №1250828, который имеет теплообменную трубу с размещенной в ней спиральной лентой. Лента установлена в подшипниковых опорах и имеет возможность вращаться. Оба конца ленты снабжены упорами, между которыми расположены пружины. Пружины установлены с упором на вращающиеся кольца подшипников. Кроме вращающегося движения лента способна совершать возвратно-поступательное движение. Спиральная лента в комбинации с пружиной работает эффективно с вязкими и сильно загрязненными жидкостями. Данное устройство исключает образование отложений на внутренней поверхности трубы и турбулизирует поток в пристенном пространстве.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией теплообменника являются наличие трубы, подшипников, спиральной ленты и способность элемента конструкции совершать вращательное движение.

Недостатком данного изобретения является недостаточно высокая интенсивность теплообмена, высокая материалоемкость и большое гидравлическое сопротивление.

Задачей изобретения является создание нового высокоэффективного теплообменного устройства типа «труба в трубе» для проведения теплообменных процессов между двумя теплоносителями.

Технический результат изобретения заключается в:

- увеличении интенсивности процессов теплообмена;

- снижении затрат металла на изготовление теплообменника;

- снижении гидравлического сопротивления теплообменника.

Устранение указанных недостатков и достижение заявляемого технического результата от реализации нового теплообменника типа «труба в трубе», содержащего две концентрических трубы разного диаметра, две турбины (радиальную и осевую), турбулизатор в виде спиральной ленты, два подшипника, четыре уплотнения, достигается за счет того, что поток высокоскоростного теплоносителя, поступающий в межтрубное пространство через патрубок, ударяется о лопасти радиальной турбины, установленной с натягом на внутреннюю трубу в месте напротив патрубка, и вращает внутреннюю трубу с прикрепленным к ней сваркой турбулизатором в виде спиральной ленты, и с подшипниками, что позволяет повысить турбулентность потока и за счет этого увеличить интенсивность процессов теплообмена, и как следствие, снизить требуемую поверхность теплообмена, а также снизить затраты металла на изготовление теплообменника, при этом вращение внутренней трубы приводит во вращение осевую турбину, установленную с натягом во внутренней трубе, что ускоряет и закручивает поток второго теплоносителя внутри внутренней трубы и, таким образом, приводит к снижению гидравлического сопротивления теплообменника.

Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что на внутреннюю трубу теплообменника устанавливается с натягом радиальная турбина в месте, расположенном напротив патрубка во внешней трубе, предназначенного для входа потока высокоскоростного теплоносителя так, чтобы поток мог вращать радиальную турбину и внутреннюю трубу, а внутрь противоположного конца внутренней трубы устанавливается с натягом осевая турбина так, чтобы вращение внутренней трубы могло приводить во вращательное движение осевую турбину, и за счет этого ускорять и закручивать поток низкоскоростного теплоносителя, проходящего через внутреннюю трубу, и, кроме того, к внешней стороне внутренней трубы прикрепляется сваркой турбулизатор в виде спиральной ленты, стоящей на ребре со сварочным швом. В отличие от прототипа в заявляемом теплообменнике внутренняя труба снабжена двумя турбинами: радиальной и осевой, которые установлены с натягом на разных концах внутренней трубы таким образом, чтобы происходило выравнивание нагрузки на подшипники. Подшипники и уплотнения располагаются на внутренней трубе и упираются в стенки внешней трубы. Таким образом, кинетическая энергия высокоскоростного теплоносителя используется для вращения внутренней трубы, турбулизации потоков теплоносителей в межтрубном пространстве и во внутренней трубе, что позволяет увеличить интенсивность процессов теплообмена, снизить затраты металла на изготовление теплообменника и снизить гидравлическое сопротивление теплообменника.

Сущность предлагаемого теплообменника поясняется чертежами (фиг. 1-4). Перечень фигур:

Фиг. 1. Общий вид теплообменника.

Фиг. 2. Вид радиальной турбины.

Фиг. 3. Вид одной лопасти радиальной турбины.

Фиг. 4. Вид осевой турбины.

На фиг. 1 приведен общий вид заявляемого теплообменника. На фиг. 2 приведен вид радиальной турбины, установленной на внутренней трубе. На фиг. 3 приведен вид одной лопасти радиальной турбины. На фиг. 4 приведен вид осевой турбины, установленной во внутренней трубе.

Заявляемый теплообменник (фиг. 1) состоит из двух концентрических труб, внешней (1) и внутренней (2), радиальной турбины (3), осевой турбины (4), турбулизатора в виде спиральной ленты (5), патрубка для входа высокоскоростного теплоносителя (6), патрубка для выхода высокоскоростного теплоносителя (7), уплотнений (8), двух подшипников (9). Радиальная турбина (3) устанавливается на внутренней трубе (2) и крепится на ней с натягом. Радиальная турбина (3) располагается напротив патрубка (6) для входа высокоскоростного теплоносителя. Радиальная турбина (3) имеет лопасти (10). Во внутреннюю трубу (2) устанавливается с натягом осевая турбина (4), которая крепится внутри трубы (2) с натягом. К внутренней трубе (2) присоединяется сваркой турбулизатор в виде спиральной ленты (5) так, что лента стоит на ребре со сварочным швом. Внутренняя труба (2) лежит на двух подшипниках (9). Радиальная турбина (3) и осевая турбина (4) находятся по разные стороны от середины длины внутренней трубы (2), чтобы нагрузка на подшипники (9) распределялась равномерно. Подшипники (9) располагаются между уплотнениями (8) (фиг. 1).

Предлагаемый теплообменник типа «труба в трубе», предназначенный для теплообмена между двумя теплоносителями, работает следующим образом. Высокоскоростной теплоноситель с высокой скоростью под давлением поступает через патрубок (6) в межтрубное пространство теплообменника, ударяется о лопасти радиальной турбины (3) и вращает радиальную турбину (3) вместе с внутренней трубой (2), установленной на подшипниках (9) (фиг. 1). Турбулизатор в виде спиральной ленты (5), прикрепленный сваркой к внутренней трубе (2), турбулизирует поток высокоскоростного теплоносителя, что приводит к увеличению интенсивности теплопередачи. Кинетическая энергия высокоскоростного теплоносителя используется для вращения внутренней трубы, турбулизации потоков теплоносителей, что позволяет интенсифицировать процесс теплопередачи. Теплопередача между высокоскоростным теплоносителем и низкоскоростным теплоносителем происходит через стенку внутренней трубы (2). Осевая турбина (4), расположенная во внутренней трубе (2), вращается вместе с внутренней трубой (2), и ускоряет движение низкоскоростного теплоносителя и, кроме того, закручивает поток низкоскоростного теплоносителя. Высокоскоростной теплоноситель выходит из межтрубного пространства через патрубок (7). Диаметр патрубка (6) меньше диаметра патрубка (7). Это позволяет повысить скорость высокоскоростного теплоносителя в патрубке (6) с целью ускорения вращения радиальной турбины (3), и понизить гидравлическое сопротивление патрубка (7). Низкоскоростной теплоноситель проходит по внутренней трубе (2), проходит через осевую турбину (4), ускоряется и закручивается в результате взаимодействия с осевой турбиной (4), участвует в процессе теплопередачи и затем выходит из внутренней трубы (2). Уплотнения (8) не позволяют высокоскоростному теплоносителю выйти наружу. Таким образом, кинетическая энергия высокоскоростного теплоносителя используется для вращения внутренней трубы (2), турбулизации потоков теплоносителей в межтрубном пространстве и во внутренней трубе (2), что позволяет интенсифицировать процесс теплопередачи. Осевая турбина (4) ускоряет поток низкоскоростного теплоносителя, что способствует снижению гидравлического сопротивления теплообменника.

Таким образом, вращение внутренней трубы (2) приводит к увеличению турбулизации пристеночного слоя обоих теплоносителей, образованию дополнительных вихрей в обоих теплоносителях, снижению толщины пристеночного (пограничного) слоя в теплоносителях и, как следствие, к увеличению интенсивности теплопередачи от одного теплоносителя к другому. Увеличение интенсивности теплопередачи позволяет снизить поверхность теплообмена и, как следствие, снизить металлоемкость теплообменника.

Заявляемый теплообменник собирается следующим образом. Турбулизатор в виде спиральной ленты (5) одним ребром присоединяется сваркой к внутренней трубе (2) с ее внешней стороны так, что лента стоит на ребре со сварочным швом. На внутренней трубе (2) с натягом устанавливаются радиальная (3) и осевая (4) турбины, а также два подшипника (9) и уплотнения (8). Далее внутренняя труба (2) вставляется концентрически во внешнюю трубу (1), при этом подшипники (9) и уплотнения (8) упираются в стенки внешней трубы (1).

ЛИТЕРАТУРА

1. Авторское свидетельство СССР №1273729, F28F 1/40, 13/12. Теплообменная труба / Н.А. Макаров, Р.С., Гайнутдинов, Ю.Ф. Коротков, В.Я. Суслов. Опубл. 30.11.86.

2. Патент на изобретение РФ №2359192. Теплообменник типа «труба в трубе» / Г.Я. Ахмедов. Опубл. 20.06.09.

3. Авторское свидетельство СССР №1688105, F28F 13/12. Теплообменная труба / Н.А. Макаров, Р.С. Гайнутдинов, Ю.Ф. Коротков. Опубл. 30.10.91.

4. Авторское свидетельство СССР №1250828, F28F 1/40, 13/10. Теплообменная труба / Н.А. Николаев, Р.С. Гайнутдинов, Ю.Ф. Коротков. Опубл. 15.08.86.

Теплообменник типа «труба в трубе» с вращающейся трубой, состоящий из двух концентрических труб, с патрубками для входа и выхода теплоносителя, с турбулизатором в виде спиральной ленты, с двумя подшипниками, с уплотнениями, отличающийся тем, что на внутренней трубе устанавливается с натягом радиальная турбина напротив патрубка для входа высокоскоростного теплоносителя таким образом, чтобы поток высокоскоростного теплоносителя ударялся о лопасти радиальной турбины, а также во внутренней трубе устанавливается с натягом осевая турбина так, чтобы низкоскоростной теплоноситель проходил через осевую турбину, при этом подшипники и уплотнения размещаются на внутренней трубе и упираются в стенки внешней трубы, а турбулизатор в виде спиральной ленты ребром присоединяется сваркой к внутренней трубе таким образом, чтобы лента стояла на ребре.
Теплообменник типа
Теплообменник типа
Теплообменник типа
Теплообменник типа
Теплообменник типа
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 18.
10.04.2013
№216.012.3284

Экструзионный способ получения композитных материалов

Изобретение относится к технологии получения конструкционных материалов с особыми механическими свойствами. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение аппаратного оформления процесса, улучшение адгезии компонентов, управление дисперсностью, с широкими возможностями...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478475
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.35dd

Способ смешивания жидких, вязких, сыпучих материалов

Изобретение относится к перемешиванию жидких, вязких, сыпучих материалов и может использоваться в любых отраслях промышленности. Подаваемые на смешивание в приемный резервуар смесителя компоненты истекают самотеком сверху вниз струями из множества штуцеров, равномерно распределенных по всей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479342
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.05.2013
№216.012.41a2

Способ изготовления уплотнительного элемента разъемного соединения

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации разъемных соединений с уплотнениями типа «металл по металлу», выполненными на одной из деталей соединения. Предварительно формируют исходный кольцевой выступ треугольного профиля с шириной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482372
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.494d

Запорный клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в трубопроводах высокого давления. Запорный клапан содержит корпус с входным 2 и выходным 3 патрубками, фонарь 4 с окнами 8 и 9, сальниковую камеру 18, нажимную втулку 27 с фланцем 28, прижимное устройство 21 с колодцем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484345
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.02.2014
№216.012.9de1

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов из горизонтальных элементов

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506125
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.05.2014
№216.012.c1ad

Регулярная насадка для тепло-и массообменных аппаратов с периодическим орошением

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ(пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515330
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.05.2014
№216.012.cb28

Способ неразрушающего контроля труб

Использование: для неразрушающего контроля труб. Сущность изобретения заключается в том, что излучают внутрь трубы с одного ее конца серию повторяющихся зондирующих акустических сигналов, разделенных интервалами времени между их повторами в серии, детектируют с помощью микрофона отраженные от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517774
Дата охранного документа: 27.05.2014
20.07.2014
№216.012.e1ce

Устройство для нагревания жесткой воды

Изобретение относится к устройствам для нагрева жесткой воды с помощью электроэнергии. Задачей изобретения является разработка устройства для нагрева жесткой воды, которое позволит снизить или исключить образование накипи, а именно снизить перегрев воды у греющей поверхности. При этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523592
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ec9d

Каскадная тарелка для массообменных газожидкостных процессов

Изобретение относится к массообменным устройствам для адсорбционных, десорбционных и ректификационных колонн. Каскадная тарелка содержит горизонтальные ленты, образующие уклон от стены колонны, расположенные в виде лестницы от стены колонны к противоположной стене с образованием щели между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526381
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.10.2014
№216.013.030c

Цепной каплеотделитель для массообменных колонн

Изобретение относится к устройству, предназначенному для отделения газовой (паровой) фазы от захваченных капель жидкости в колонных массообменных газожидкостных аппаратах. Каплеотделитель для массообменных колонн включает кольца, собранные в цепи. Кольца имеют разный диаметр, при этом кольца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532178
Дата охранного документа: 27.10.2014
Показаны записи 1-10 из 29.
20.05.2013
№216.012.41a2

Способ изготовления уплотнительного элемента разъемного соединения

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации разъемных соединений с уплотнениями типа «металл по металлу», выполненными на одной из деталей соединения. Предварительно формируют исходный кольцевой выступ треугольного профиля с шириной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482372
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.494d

Запорный клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в трубопроводах высокого давления. Запорный клапан содержит корпус с входным 2 и выходным 3 патрубками, фонарь 4 с окнами 8 и 9, сальниковую камеру 18, нажимную втулку 27 с фланцем 28, прижимное устройство 21 с колодцем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484345
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.02.2014
№216.012.9de1

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов из горизонтальных элементов

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506125
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.05.2014
№216.012.c1ad

Регулярная насадка для тепло-и массообменных аппаратов с периодическим орошением

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ(пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515330
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.05.2014
№216.012.cb28

Способ неразрушающего контроля труб

Использование: для неразрушающего контроля труб. Сущность изобретения заключается в том, что излучают внутрь трубы с одного ее конца серию повторяющихся зондирующих акустических сигналов, разделенных интервалами времени между их повторами в серии, детектируют с помощью микрофона отраженные от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517774
Дата охранного документа: 27.05.2014
20.07.2014
№216.012.e1ce

Устройство для нагревания жесткой воды

Изобретение относится к устройствам для нагрева жесткой воды с помощью электроэнергии. Задачей изобретения является разработка устройства для нагрева жесткой воды, которое позволит снизить или исключить образование накипи, а именно снизить перегрев воды у греющей поверхности. При этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523592
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ec9d

Каскадная тарелка для массообменных газожидкостных процессов

Изобретение относится к массообменным устройствам для адсорбционных, десорбционных и ректификационных колонн. Каскадная тарелка содержит горизонтальные ленты, образующие уклон от стены колонны, расположенные в виде лестницы от стены колонны к противоположной стене с образованием щели между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526381
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.10.2014
№216.013.030c

Цепной каплеотделитель для массообменных колонн

Изобретение относится к устройству, предназначенному для отделения газовой (паровой) фазы от захваченных капель жидкости в колонных массообменных газожидкостных аппаратах. Каплеотделитель для массообменных колонн включает кольца, собранные в цепи. Кольца имеют разный диаметр, при этом кольца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532178
Дата охранного документа: 27.10.2014
20.07.2015
№216.013.6315

Устройство для получения гранул углекислоты

Устройство для получения гранул углекислоты содержит распылитель жидкой углекислоты, цепь, образованную шарнирно соединенными между собой с зазором пластинами, опорные приводные колеса, валки, которые установлены между собой с зазором для прессования снега, транспортируемого цепью, перегородку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556912
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.09.2015
№216.013.7679

Способ получения низкозастывающих термостабильных углеводородных фракций

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа совмещенного получения низкозастывающих термостабильных углеводородных фракций, содержащего контактирование исходного сырья с водородсодержащим газом в присутствии катализаторов при повышенных температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561918
Дата охранного документа: 10.09.2015

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД