Кожухотрубчатый теплообменник
Владельцы патента RU 2329448:
Закрытое акционерное общество Уральский завод "Теплообменник" (RU)
Изобретение может быть использовано для теплообмена жидких и газообразных сред в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности. Теплообменник содержит кожух, трубные решетки и перегородки с пропущенными в них теплообменными трубами. Между поперечными перегородками установлены демпфирующие перегородки, содержащие пакеты прямолинейных прямоугольных пластин, установленных между рядами труб параллельно друг другу в одной поперечной плоскости теплообменника, и пакеты прямоугольных пластин прямоугольного поперечного сечения, установленных между рядами труб параллельно друг другу в другой поперечной плоскости теплообменника. Такое выполнение теплообменника повышает его долговечность. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к теплообменным аппаратам, предназначенным для теплообмена жидких и газообразных сред в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, нефтяной, газовой, атомной и других отраслях промышленности.
Известен кожухотрубчатый теплообменник, содержащий кожух, распределительные камеры, штуцеры, трубные решетки, теплообменные трубы, турбулизирующие поперечные сегментные перегородки (Домашнев А.Д. Конструирование и расчет химических аппаратов.- М.: Машгиз, 1961, ТУ 3612-023-00220302-01, ТУ 3612-024-00220302-02 и др.).
Недостаток такого теплообменника - невысокая долговечность.
Задача изобретения - повышение долговечности теплообменника.
Эта задача решается следующим образом. Кожухотрубчатый теплообменник содержащит кожух, распределительные камеры, штуцеры для подвода и отвода теплоносителей, трубные решетки, теплообменные трубы, турбулизирующие поперечные перегородки с сегментными вырезами, между поперечными перегородками установлены демпфирующие перегородки, каждая из которых выполнена из двух рядов пакетов прямолинейных прямоугольных стальных пластин, установленных в зазорах между рядами труб, первый ряд пакетов состоит из параллельных пакетов, установленных в одной поперечной плоскости теплообменника, второй ряд пакетов состоит из параллельных пакетов, установленных в другой поперечной плоскости теплообменника, при этом ряды пакетов установлены с зазором и угол между пакетами первого и второго рядов равен углу расположения труб в теплообменнике, при этом трубы в поперечных перегородках установлены с кольцевыми зазорами.
На фиг.1 показан общий вид теплообменника, на фиг.2 - продольный разрез трубного пучка и демпфирующих перегородок, на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2, на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2, на фиг.5 - вид В на фиг.3, на фиг.6 - вид Г на фиг.4, на фиг.7 показаны упругие деформации пластин демпфирующей перегородки.
Кожухотрубчатый теплообменник содержит кожух 1, распределительные камеры 2, штуцеры 3 для подвода и штуцеры 4 для отвода теплоносителей. По торцам кожуха установлены трубные решетки 5 с отверстиями для пропуска теплообменных труб 6. Теплообменные трубы 6 установлены в решетках5 и пропущены через турбулизирующие перегородки 7. Кожух 1 установлен на опоры 8. Перегородки 7 в виде дисков с отверстиями для пропуска теплообменных труб 6 установлены поперечно теплообменным трубам и имеют вырезы в виде сегментов.
Между поперечными перегородками установлены демпфирующие перегородки. Каждая перегородка содержит пакеты из нескольких прямоугольных прямолинейных стальных пластин 9, расположенных между параллельными рядами труб в теплообменнике (фиг.2, 3). Пакеты пластин 9 расположены в одной поперечной плоскости теплообменника. Пакеты 10, содержащие также несколько прямоугольных прямолинейных стальных пластин и расположенные в другой поперечной плоскости теплообменника с осевым зазором 11 относительно пакета 9. Пакеты 9 и 10 установлены между рядами труб и образуют угол, равный углу расположения труб в теплообменнике, определенному техническими условиями. На фиг.3, 4 этот угол равен 90°, т.к. трубы расположены по квадрату. Для расположения труб по треугольнику угол между пакетами 1 и 2 равен углу при вершинах равностороннего треугольника, то есть 60°. Толщина пластин и их количество в пакете определяется диаметром труб d и шагом р. Например, для трубы диаметром 20 мм и шагом 26 мм толщина пакета равна 6 мм и пакет может быть набран из четырех пластин толщиной 1,5 мм (фиг.5, 6). Осевой зазор 11 необходим для уменьшения гидравлического сопротивления демпфирующих перегородок. На фиг.7 показаны упругие деформации прямолинейных пластин при колебании труб в различных плоскостях. Трубы 6 в поперечных перегородках установлены с кольцевым зазором 12.
Теплообмен в кожухотрубчатом теплообменнике происходит следующим образом.
По штуцеру 3 диаметром Dy в распределительную камеру 2 поступает под давлением теплоноситель. Из камеры 2 теплоноситель протекает по теплообменным трубам 6 и выходит во вторую распределительную камеру 2, а из нее по штуцеру 4 к потребителю. Другой теплоноситель по входному штуцеру 3 диаметром Dy 1 входит в кожух теплообменника с внутренним диаметром Dв и движется по межтрубному пространству, обтекая перегородки 7. Передача тепла происходит конвекцией от теплоносителя с высокой температурой через стенки теплообменных труб 6 к теплоносителю с низкой температурой. Пройдя по внутренней полости кожуха 1, теплоноситель выходит по штуцеру 4 из теплообменника. Для улучшения теплообмена теплоноситель турбулизируется поперечными перегородками, турбулизация потока вызывает колебания труб в трубном пучке. Для уменьшения амплитуды колебаний установлены демпфирующие перегородки. На фиг.7 показаны упругие деформации пакетов пластин при колебании труб в различных плоскостях. Так как прогибы пластин различны, то происходит скольжение одной пластины относительно другой. Это позволяет повысить демпфирующие свойства перегородки. Уменьшению ударов труб о кромки отверстий в поперечных перегородках способствуют кольцевые зазоры 12, в которых трубы перемещаются при их упругих деформациях.
1. Кожухотрубчатый теплообменник, содержащий кожух, распределительные камеры, штуцеры для подвода и отвода теплоносителей, трубные решетки, теплообменные трубы, турбулизирующие поперечные перегородки с сегментными вырезами, отличающийся тем, что между поперечными перегородками установлены демпфирующие перегородки, каждая из которых выполнена из двух рядов пакетов прямолинейных прямоугольных стальных пластин, установленных в зазорах между рядами труб, первый ряд пакетов состоит из параллельных пакетов, установленных в одной поперечной плоскости теплообменника, второй ряд пакетов состоит из параллельных пакетов, установленных в другой поперечной плоскости теплообменника, при этом ряды пакетов установлены с зазором и угол между пакетами первого и второго рядов равен углу расположения труб в теплообменнике, при этом трубы в поперечных перегородках установлены с кольцевыми зазорами.
2. Кожухотрубчатый теплообменник по п.1, отличающийся тем, что при расположении труб по квадрату угол между рядами пакетов равен 90°.
3. Кожухотрубчатый теплообменник по п.1, отличающийся тем, что при расположении труб по треугольнику угол между рядами пакетов равен 60°.
