Спиральный теплообменник

Изобретение предназначено для применения в устройствах для проведения теплообменных процессов между двумя средами через стенку, а именно, может быть использовано в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей отрасли промышленности.

Спиральный теплообменник содержит два щелевых канала для прохода теплоносителей, образованных двумя свернутыми в спираль листами с элементами дистанционного расположения, внешние и внутренние коллекторы и торцовые уплотнения. Элементы дистанционного расположения выполнены в виде выштампованных на поверхности листов пуклевок, расположенных в шахматном порядке, при этом пуклевки одного листа смещены относительно пуклевок другого листа. Внешние коллекторы образованы одним из концов этих листов, а внутренние - аксиально размещенными одна в другой и сваренными между собой трубами, причем к трубе большего диаметра приварены вторые концы листов, а в стенках труб вдоль образующих выполнены продольные пазы - каналы для прохода теплоносителей.

Изобретение позволяет упростить конструкцию, технологию изготовления, снизить вес, сократить материальные затраты на изготовление теплообменника. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для проведения теплообменных процессов между двумя средами через стенку и может быть использовано в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей отрасли промышленности.

В различных отраслях промышленности широкое применение нашли теплообменники, служащие для передачи тепла от одной среды к другой через стенку из теплопроводного материала, разграничивающую эти среды. Среди них кожухотрубные, пластинчатые, спиральные, змеевиковые и т.п. теплообменники, которые отличаются конструктивным исполнением поверхности теплообмена (Россия, патенты №№2121122, МПК F28D 7/00; 2151991, МПК F28D 3/02; 2156423, МПК F28D 3/00, 2166716, МПК F28D 3/00).

Известен также спиральный теплообменник OOO «ФАСТ ИНЖИНИРИНГ», содержащий цилиндрический корпус, в котором размещены теплообменные поверхности, формируемые из элементов, представляющих собой попарно сваренные по контуру спиралевидные стенки, образующие внутренний спиралевидный щелевой канал. Теплообменные элементы устанавливаются таким образом, что между ними образуется наружный спиралевидный щелевой канал. В сечении, перпендикулярном оси аппарата, спиралеобразные стенки формируют теплообменную поверхность по спирали Архимеда. Внутренние спиралевидные полости теплообменных элементов сообщаются коллекторами входа и выхода одной среды, а наружные - коллекторами входа и выхода другой среды (В.В.Буренин. Новые рекуперативные теплообменники для нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. «Нефтепереработка и нефтехимия», №3, 2005, стр.44-45).

Прототипом заявляемого объекта изобретения является спиральный теплообменник, содержащий два щелевых канала для прохода теплоносителей, образованных двумя свернутыми в спираль листами с элементами дистанционного расположения, внешние и внутренние коллекторы и торцовые уплотнения (П.Д.Лебедев. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. «Энергия». М., 1966, стр.16-17, рис.1-4).

Недостатком прототипа является сложность конструкции, нетехнологичность изготовления теплообменника, а также повышенная масса, обусловленная наличием сложных узлов герметизации, а следовательно, и высокая стоимость изготовления.

Задачами изобретения являются упрощение конструкции и технологии изготовления теплообменника, а также уменьшение его массы и сокращение затрат на изготовление.

Поставленная задача решается тем, что в спиральном теплообменнике, содержащем щелевые каналы для прохода теплоносителей, образованные двумя свернутыми в спираль листами с элементами дистанционного расположения, внешние и внутренние коллекторы и торцовые уплотнения, элементы дистанционного расположения выполнены в виде выштампованных на поверхности листов пуклевок, расположенных в шахматном порядке, при этом пуклевки одного листа смещены относительно пуклевок другого листа, внешние коллекторы образованы одним из концов этих листов, а внутренние - аксиально размещенными одна в другой и сваренными между собой трубами, причем к трубе большего диаметра приварены вторые концы листов, а в стенках труб вдоль образующих выполнены продольные пазы - каналы для прохода теплоносителей.

Кроме того, диаметр большой трубы и геометрические параметры пуклевок спирального теплообменника связаны соотношением:

где

D - наружный диаметр большой трубы;

d - диаметр пуклевок;

h - высота пуклевок;

l - шаг пуклевок.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид заявляемого устройства, на фиг.2 - сечение АА на фиг.1, на фиг.3 - выносной элемент Б на фиг.2, на фиг.4 - выносной элемент Г на фиг.1, на фиг.5 - вид В на фиг.4, на фиг.6 - сечение ЕЕ на фиг.4.

Спиральный теплообменник включает теплообменные поверхности, сформированные из свернутых в спираль листов 1 и 2 с пуклевками 3 ( на листе 1) и 4 (на листе 2), между которыми образованы спиралевидные щелевые каналы 5 и 6 для прохода теплоносителей, внешние 7 и 8 и внутренние 9 и 10 коллекторы, а также узлы герметизации 11.

Внешние коллекторы 7 и 8 образованы свернутыми в короба концами листов 1 и 2, а внутренние коллекторы 9 и 10 - трубами 12 и 13 разных диаметров, которые аксиально расположены одна в другой и сварены между собой вдоль образующей, являющейся общей для обеих труб. Вдоль линии сварки труб 12 и 13 сделаны продольные пазы 14. Кроме того, в трубе 13 выполнен второй ряд продольных пазов 15. К трубе 13 приварены вторые концы листов 1 и 2, охватывающие продольные пазы 14 и 15. Через пазы 14 щелевой канал 5 сообщается с полостью коллектора 9, обеспечивая поток одного теплоносителя по стрелке 16, а через пазы 15 щелевой канал 6 сообщается с полостью коллектора 10, обеспечивая поток другого теплоносителя по стрелке 17.

Пуклевки 3 и 4 на листах 1 и 2 выштампованы в шахматном порядке, причем пуклевки одного листа смещены относительно пуклевок другого листа. Они обеспечивают дистанционное расположение листов 1 и 2 относительно друг друга, стабильные размеры щелевых каналов 5 и 6 и повышенную жесткость конструкции. Для обеспечения гарантированного щелевого зазора Δ между листом 1 и стенкой 13 большой трубы 10 диаметр D этой трубы и геометрические параметры пуклевок связаны сотношением:

где

D - наружный диаметр большой трубы;

d - диаметр пуклевок;

h - высота пуклевок;

l - шаг пуклевок.

Узлы герметизации 11 выполнены сварными со стороны торцов теплообменника, при этом в зонах сварки между листами 1 и 2 помещены подкладки из металлического прутка или проволоки 18.

Изготавливают теплообменник на вальцово-гибочном станке, используя специальное приспособление.

Работает спиральный теплообменник следующим образом. В штуцеры 19 и 20 коллекторов 7 и 8 противотоком подаются соответственно холодный и горячий теплоносители. Горячий теплоноситель охлаждается и, пройдя коллектор 9, выходит далее через штуцер 21 из теплообменного аппарата. Холодный теплоноситель выходит из теплообменного аппарата через штуцер 22 в нагретом состоянии.

Выполнение спирального теплообменника в соответствии с изобретением позволяет упростить его конструкцию и технологию изготовления, а также снизить вес, сократить материальные затраты и стоимость.

На предприятии изготовлен и испытан с положительным результатом опытный образец предложенного спирального теплообменника для охлаждения молока.

1. Спиральный теплообменник, содержащий щелевые каналы для прохода теплоносителей, образованные двумя свернутыми в спираль листами с элементами дистанционного расположения, внешние и внутренние коллекторы и торцовое уплотнение, отличающийся тем, что элементы дистанционного расположения выполнены в виде выштампованных на поверхности листов пуклевок, расположенных в шахматном порядке, при этом пуклевки одного листа смещены относительно пуклевок другого листа, внешние коллекторы образованы одним из концов этих листов, а внутренние - аксиально размещенными одна в другой и сваренными между собой трубами, причем к трубе большего диаметра приварены вторые концы листов, а в стенках труб вдоль образующих выполнены продольные пазы - каналы для прохода теплоносителей.

2. Спиральный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что диаметр большой трубы и геометрические параметры пуклевок связаны соотношением

где

D - наружный диаметр большой трубы;

d - диаметр пуклевок;

h - высота пуклевок;

l - шаг пуклевок.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано для подогрева или охлаждения жидких и газообразных сред. .

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и горной промышленности. .

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической, парфюмерной, машиностроительной и других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к теплообменной технике, а более точно к аппаратам для проведения теплообменных и диффузионных процессов. .

Изобретение относится к области обработки материалов давлением для получения изделий с внутренним и наружным оребрением, а именно, с высокоразвитой их внутренней и наружной поверхностью.

Изобретение относится к холодильной технике, точнее к элементам конструкций теплообменных аппаратов и касается конструкции теплообменника. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в системах регенерации тепла турбоустановок тепловых и атомных электростанций при разработке компоновки трубных систем коллекторных подогревателей высокого давления (ПВД), содержащих спиральные змеевики. Система содержит равномерно размещенные в приближении к периферии внутреннего пространства корпуса подогревателя односпиральные спиральные змеевики, присоединение которых к коллекторам ориентировано в направлении к центральной его части. Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в организации доступа к соединениям коллектора со змеевиками без демонтажа верхней части корпуса подогревателя и разборки мембранного фланцевого соединения. 3 ил.

Изобретение относится к конструкции аппаратов, предназначенных для осуществления теплообмена между потоками флюидов, массообмена флюида с флюидом или твердым веществом, проведения химических процессов в условиях контроля температуры и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Аппарат может быть использован в качестве теплообменника, массообменного аппарата, адсорбера и каталитического реактора. Аппарат состоит из корпуса с патрубками ввода/вывода флюидов, в котором установлен аксиально симметричный кольцевой теплообменный блок, состоящий из четного количества изогнутых радиально ориентированных пластин с профилирующими выступами, попеременно соединенных в аксиальном и радиальном направлении, двух наружных колец и двух внутренних крышек. Одна из крышек сообщена с патрубком ввода/вывода флюида. Теплообменный блок оснащен по меньшей мере одной перфорированной цилиндрической обечайкой, на которой расположены упоры, прилегающие к неэкранированным участкам наружной стороны пластин. Технический результат - упрощение конструкции аппарата и возможность превышения давления в любой из полостей теплообменного блока над давлением в смежной полости. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам, предназначенным для осуществления теплообмена между потоками флюидов и массообмена флюидов с жидкостью при контролируемой температуре, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Аппарат может быть использован для осуществления тепло- и массообменных процессов. Предложен аппарат, состоящий из корпуса с патрубками ввода/вывода флюидов. В аппарате установлен коаксиальный кольцевой теплообменный блок, состоящий из пластин, скрепленных друг с другом Г-образными соединениями, двух наружных колец и двух внутренних крышек, а также внутренней и наружной перфорированных цилиндрических обечаек, на которых расположены упоры, прилегающие к неэкранированным участкам наружной стороны пластин. Одна из крышек сообщена с патрубком ввода/вывода одного из флюидов. Технический результат - упрощение конструкции аппарата и возможность превышения давления в любой из полостей теплообменного блока над давлением в смежной полости. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к конструкции аппаратов, предназначенных для теплообмена между потоками флюидов, массообмена флюида с флюидом или твердым веществом, проведения химических процессов в условиях контроля температуры, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Аппарат может быть использован в качестве теплообменника, массообменного аппарата, адсорбера и каталитического реактора. Аппарат состоит из корпуса с патрубками ввода/вывода флюидов, в котором коаксиально установлен кольцевой тепломассообменный блок, состоящий из соединенных друг с другом труб, колец и крышек. Тепломассообменный блок может быть оснащен перфорированной цилиндрической обечайкой, на которой расположены упоры, прилегающие к неэкранированным участкам боковых стенок труб. Соединения наружных колец с корпусом могут быть выполнены разъемными или разрезными. В пристеночном и приосевом коллекторах могут быть установлены отбойные вставки. Технический результат - упрощение конструкции аппарата. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх