Теплообменник воздушного охлаждения

 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к аппаратам воздушного охлаждения теплоносителей, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газоперерабатывающей отраслях промышленности и имеет целью повышение теплопроизводительности и снижение металлоемкости. Теплообменник воздушного охлаждения содержит последовательно установленные в воздушном канале , вентилятор 3, воздухосборник 4 и трубную теплообменную секцию 1, размещенную под острым углом а, находящимся в диапазоне 0 а 35° к плоскости вращения вентилятора 3. При работе теплообменника воздух засасывается вентилятором 3 в коллектор 2 и нагнетается в воздухосборник 4, где воздушный поток расширяется и тормозится, что приводит к увеличению статического напора перед теплообменной секцией 1. Поступая в теплообменную секцию 1, воздушный поток охлаждает теплоноситель, проходящий в трубном пространстве секции 1. 2 ил. in С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1733889 А1 (19) (11) (s1)s F 28 В 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796260/06 (22) 27.02.90 (46) 15.05.92. Бюл. N 18 (71) Ленинградский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения (72) М, Д. Сенаторов, А, Н. Бессонный, О. Н. Маньковский, О. Б. Иоффе. Ю.С. Чилипенок, А, Г. Боровкова, А. А. Брилль и В, К. Кирин (53) 621,175.1(088.8) (56) Крюков Н. П. Аппараты воздушного охлаждения, М.; Химия, 1983, с. 162.

Авторское свидетельство СССР

N1164543,,кл. F 28 В 1/06, 1979. (54) ТЕПЛООБМЕН НИ К ВОЗДУШ НОГО ОХЛАЖДЕНИЯ (57) Изобретение относится к теплотехнике, а именно к аппаратам воздушного охлаждения теплоносителей, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газоперерабатывающей отраслях промышленности и имеет целью повышение теплопроизводительности и снижение металлоемкости. Теплообменник воздушного охлаждения содержит последовательно установленные в воздушном канале, вентилятор 3, воздухосборник 4 и трубную теплообменную секцию 1, размещенную под острым углом а, находящимся в диапазоне 0 < ((< 35 к плоскости вращения вентилятора 3, При работе теплообменника воздух засасывается вентилятором 3 в коллектор 2 и нагнетается в воздухосборник 4, где воздушный поток расширяется и тормозится, что приводит к увеличению статического напора перед теплообменной секцией 1. Поступая в теплообменную секцию 1, воздушный поток охлаждает теплоноситель, проходящий в трубном пространстве секции 1, 2 ил, 1733889

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газоперерабатывающей и ромы шлен ности.

Известен теплообменник воздушного охлаждения, в котором ось вращения вентилятора расположена под углом P = 90 (а = 0 ) к оси труб теплообменной секции.

Недостатком этих аппаратов является высокая металлоемкость и относительно низкая термодинамическая эффективность, так как этим аппаратам присущи низкие

Значения отношения площади поверхности теплообменной секции к площади поверхности, ометаемой вентилятором. Значительное увеличение этого отношения в аппаратах указанной конструкции приводит к нарушению равномерности обдува теплообменной секции и уменьшению эффективности теплообменника.

Наиболее близким к предлагаемому является теплообменник, содержащий вентиляторный модуль, теплообменную секцию и расположенный между ними воздухосборник, боковые поверхности которого ограничены парой опорных стержней, расположенных под острым углом и примыкающих соответственно к теплообменной секции и вентиляторному модулю, ось которой расположена в плоскости, разделяющей примыкающий к ней стержень пополам, а противоположные концы опорных стержней соединены посредством стержневого элемента, выполненного прямоугольным и расположенным под прямым углом к опорному стержню, примыкающему к вентиляторному модулю, Недостатком этой конструкции является то, что при выборе неоптимального угла между плоскостью вращения вентилятора и осью труб, например при выборе угла больше 35О, начинает возрастать металлоемкость конструкции за счет увеличения длины опорных стержней и теплообменной секции, повышается аэродинамическое сопротивление и снижается теплопроизводительность.

Целью изобретения является повышение теплопроизводительности и снижение металлоемкости теплообменника воздушного охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике воздушного охлаждения, содержащем теплообменную секцию и вентиляторный модуль, установленный под острым углом к секции, а также воздухосборник, установленный между ними, вентиляторный модуль установлен по при испытаниях четырехрядных теплообменных секций, изготовленных из труб. 25 мм с накатным алюминиевым оребрением (коэффициент оребрения p = 20) и с поперечным

55 шагом труб в секции S< = 0,064 м, Из графика на фиг, 2 видно, что при установке вентиляторного модуля под углом а= 20 к теплообменной секции аэродинамическое сопротивление обдуваемой сек5

50 отношению к теплообменной секции под углом, находящимся в интервале 0 (а (35, На фиг, 1 представлен общий вид теплообменника воздушного охлаждения; на фиг, 2 — зависимость аэродинамического сопротивления теплообменной секции от угла установки вентиляторного модуля, Теплообменник воздушного охлаждения содержит теплообменную секцию 1 и вентиляторный модуль, установленный под острым углом а к секции 1, а также воздухосборник 4, установленный между ними.

Вентиляторный модуль состоит из коллектора 2, осевого вентилятора 3 и электродвигателя 5, Вентиляторный модуль расположен по отношению к теплообменной секции 1 так, что угол между плоскостью вращения вентилятора 3 и осью труб теплообменной секции находится s пределах 0 < а <35, Аппарат работает следующим образом.

При работе теплообменника включается механизм вентиляторного модуля.

Воздух всасывается в коллектор 2 осевым вентилятором 3 и нагнетается в воздухосборник 4. В воздухосборнике 4 поток воздуха расширяется и тормозится, что приводит к увеличению статического напора перед теплообменной секцией, Далее воздух поступает в теплообменную секцию 1, где и осуществляется охлаждение продукта, перемещаемого в трубном пространстве, Преимуществом предлагаемого теплообменника является увеличение теплопроизводительности и снижение аэродинамического сопротивления теплообменника при неизменном расходе электроэнергии на привод вентиляторов и снижение его металлоемкости за счет уменьшения длины опорных металлоконструкций и обшивки воздухосборника 4.

Теплопередающие характеристики аппарата улучшаются за счет создания более эффективного условия обтекания ребер труб теплообменной секции, На графике (фиг. 2) представлена зависимость аэродинамического сопротивления

hP теплообменной секции от угла установки вентиляторного модуля а, Значения аэродинамического сопротивления определены экспериментальным путем

1733889

Па

"

«о

so

С 0 20 50 4О50 50 10 80 Г Я

cÛ я . 2

Составитель Л,Цирульникова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Ревская

Редактор Ю.Середа

Заказ 1660 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ции уменьшается на 32 по сравнению с аэродинамическим сопротивлением аппарата, в котором плоскость вращения вентилятора параллельна оси теплообменной секции (т.е. при а = О). Благодаря особенности аэродинамических характеристик осевого вентилятора за счет снижения сопротивления секции увеличилось количество воздуха, подаваемого вентилятором к поверхности теплообмена и скорость воздушного потока в межтрубном пространстве. С увеличением скорости возрастает коэффициент теплоотдачи с оребрен ной поверхности примерно на 10%, При увеличении угла а между плоскостью вращения вентилятора и осью труб теплообменной секции аэродинамическое сопротивление Л Р монотонно уменьшается, достигая минимального значения примерно при a = 20, Дальнейшее увеличение этого угла приводит к возрастанию ЛР, Причем при значении a —. 35, ЛР вновь принимает значение, численно равное сопротивлению секции с параллельным расположением оси труб и плоскости вращения вентилятора. Увеличение угла наклона а до значений, превышающих 35, дает резкое увеличение аэродинамического сопротив5 ления секции, Одновременно увеличивается металлоемкость аппарата из-за удлинения опорного стержня и увеличения размеров воздухосборника. Таким образом, увеличение угла наклона вентиляторного

10 модуля к теплообменной секции более 35 нецелесообразно, Формула изобретения

Теплообменник воздушного охлаждения, содержащий последовательно установ15 ленные в воздушном канале вентилятор, воздухосборник и трубную теплообменную секцию, размещенную под острым углом а к плоскости вращения вентилятора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

20 теплопроизводительности и снижения металлоемкости, угол а размещения теплообменной секции относительно плоскости вращения вентилятора лежит в диапазоне

0 <а<35 С, 25