Теплообменный аппарат

Авторы патента:

F28D7/103 - Теплообменные аппараты с неподвижными трубчатыми каналами для двух теплоносителей, причем оба теплоносителя контактируют с разделяющими стенками канала

F28D7/10 - с трубами, расположенными одна внутри другой, например концентрично

Владельцы патента RU 2707446:

Чернышов Валерий Александрович (RU)

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов. Корпус теплообменного аппарата выполнен состоящим из входной, центральной и выходной частей. Центральная часть выполнена в виде полого цилиндра с двумя днищами, а входная и выходная части выполнены из нескольких полых цилиндрических обечаек, скрепленных между собой. Обечайки выполнены разного диаметра, увеличивающегося от входной части к центральной и уменьшающегося от центральной части к выходной. Количество обечаек входной части соответствует количеству обечаек выходной части. Обечайки установлены последовательно с обеих сторон центральной части корпуса таким образом, что образуют чередующиеся полости первого и второго компонентов. Теплообменные элементы выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины. Трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть теплообменного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть. 3 ил.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов.

Известен теплообменник, содержащий корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок, установленных коаксиально с кольцевым зазором и образующих полость для рабочего тела, подводящего и отводящего коллекторов с патрубками, теплообменные элементы, выполненные в виде двухслойных цилиндрических оболочек, соединенные между собой и корпусом при помощи пилонов, установленных на концах теплообменных элементов, при этом в пилонах выполнены каналы для подвода и отвода рабочего тела (патент РФ №2569990, Заявка №: 2014149786/06 от 09.12.2014, МПК:F28D 7/10 - прототип).

Предложенный теплообменник работает следующим образом. Во внутреннюю полость теплообменника подается теплоноситель. Теплоноситель равномерно распределяется в полости теплообменника и движется в кольцевых зазорах, расположенных между теплообменными элементами и внутренней стенкой корпуса. Рабочее тело через подводящий патрубок поступает в подводящий коллектор и далее в кольцевой зазор, расположенный между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса. В кольцевом зазоре рабочее тело разделяется на два потока. Первый поток рабочего тела проходит в кольцевом зазоре между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса, нагревается и отводится в отводящий коллектор. Второй поток рабочего тела поступает по пилонам в кольцевые зазоры, расположенные между стенками теплообменных элементов. Проходя по кольцевым зазорам, рабочее тело нагревается, после чего поток по пилонам поступает в отводящий коллектор. В отводящем коллекторе два потока рабочего тела смешиваются между собой. Рабочее тело выходит из отводящего коллектора через отводящий патрубок.

Основными недостатками является сложность конструкции, значительные габаритные размеры, обусловленные значительными конструктивными зазорами между кольцевыми теплообменными элементами, неравномерность нагрева оболочек, вызванная последовательностью прохождения теплоносителя от периферийной оболочки к центральной, что, в конечном итоге, снижает эффективность работы теплообменника.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей теплообменного аппарата.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном теплообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с входными и выходными патрубками ввода и отвода первого и второго компонентов, расположенными на корпусе, теплообменные элементы, установленные внутри корпуса в определенном порядке, полости которых связаны с соответствующими полостями подвода и отвода компонентов, согласно изобретению, корпус теплообменного аппарата выполнен состоящим из входной, центральной и выходной частей, при этом центральная часть выполнена в виде полого цилиндра с двумя днищами, а входная и выходная части выполнены из нескольких полых цилиндрических обечаек, скрепленных между собой, причем каждая упомянутая обечайка содержит одно днище, при этом обечайки выполнены разного диаметра, увеличивающимся от входной части к центральной и уменьшающимся от центральной части к выходной, причем количество обечаек входной части соответствует количеству обечаек выходной части, при этом обечайки установлены последовательно с обеих сторон центральной части корпуса таким образом, что образуют чередующиеся входные полости первого и второго компонентов, и чередующиеся выходные полости первого и второго компонентов, при этом упомянутые входные и выходные полости первого компонента открываются в общие входной и выходной коллекторы первого компонента соответственно, установленные на корпусе теплообменного аппарата, и выполненные в виде труб с патрубками подачи или приема компонента, а упомянутые входные и выходные полости второго компонента открываются в общие входной и выходной коллекторы второго компонента соответственно, установленные на корпусе теплообменного аппарата, и выполненные в виде труб с патрубками подачи или приема компонента, при этом теплообменные элементы выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины, причем трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть теплообменного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть, при этом входная и выходная часть наружной трубы теплообменного элемента установлена в днищах центральной части корпуса, а каждая последующая труба теплообменного элемента установлена в днищах входной и соответствующей ей выходной частей внутри предыдущей трубы с образованием кольцевых радиальных зазоров между стенками труб, соединенных с полостью первого или второго компонентов, при этом полости кольцевых радиальных зазоров первого и второго потоков монотонно чередуются между собой.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид теплообменного аппарата, продольный разрез, на фиг. 2 - входная часть теплообменного аппарата в увеличенном масштабе, на фиг. 3 - выходная часть теплообменного аппарата в увеличенном масштабе.

Предложенный теплообменный аппарат содержит цилиндрический корпус, состоящий из входной 1, центральной 2 и выходной 3 частей. Центральная часть 2 выполнена в виде полого цилиндра с двумя днищами. Входная 1 и выходная 3 части выполнены из нескольких полых цилиндрических обечаек 4, скрепленных между собой. Каждая обечайка 4 содержит одно днище. Обечайки 4 выполнены разного диаметра, увеличивающимся от входной части к центральной и уменьшающимся от центральной части к выходной, причем количество обечаек входной части соответствует количеству обечаек выходной части. Обечайки 4 установлены последовательно с обеих сторон центральной части 2 корпуса таким образом, что образуют чередующиеся входные полости 5 и 6 первого и второго компонентов соответственно, и чередующиеся выходные полости 7 и 8 первого и второго компонентов. Упомянутые входные 5 и выходные 7 полости первого компонента открываются в общие входной 9 и выходной 10 коллекторы первого компонента соответственно. Входные 6 и выходные 8 полости второго компонента открываются в общие входной 11 и выходной 12 коллекторы второго компонента соответственно. Теплообменный элемент 13 выполнен в виде нескольких коаксиально установленных труб 14 разного диаметра и разной длины. Трубы 14 большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть теплообменного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть. Входная и выходная часть наружной трубы теплообменного элемента установлена в днищах центральной части корпуса. Каждая последующая труба теплообменного элемента установлена в днищах входной и соответствующей ей выходной частей внутри предыдущей трубы с образованием кольцевых радиальных зазоров между стенками труб, соединенных с полостью первого или второго компонентов, при этом полости кольцевых радиальных зазоров первого и второго потоков монотонно чередуются между собой.

На трубах выполнены ребра 15, расположенные по винтовой линии, причем направление навивки на предыдущей трубе отлично от направления навивки на последующей трубе.

Предложенный теплообменный аппарат работает следующим образом.

Из входного коллектора 9 первого компонента компонент поступает в полости первого компонента 5, образованные обечайками 4, и из них в кольцевые зазоры теплообменного элемента 13, образованного из труб 14. Пройдя по кольцевым зазорам, первый компонент собирается в выходных полостях 7 первого компонента, после чего поступает в выходной коллектор 10 первого компонента и отводится далее для дальнейшего использования.

Из входного коллектора 11 второго компонента, компонент поступает в полости второго компонента 6, образованные обечайками 4, и из них в кольцевые зазоры теплообменного элемента 13, образованного из груб 14. Пройдя по кольцевым зазорам, второй компонент собирается в выходных полостях 8 второго компонента, после чего поступает в выходной коллектор 12 первого компонента и отводится далее для дальнейшего использования.

Теплообмен между компонентами осуществляется через стенки труб 14 теплообменного элемента 13.

Схема подачи компонентов в виде коаксиальных полых колец, между стенками труб 14 теплообменного элемента 13, позволяет увеличить в несколько раз площадь поверхности теплообмена с одновременным уменьшением толщины струи. Такое решение дает возможность реализовать схему подачи первого и второго компонентов с их чередованием, что, в конечном итоге, даст возможность повысить эффективность работы теплообменного аппарата и обеспечить требуемые характеристики по теплообмену при значительно меньших габаритных размерах теплообменного аппарата. Наличие на наружной поверхности труб ребер 15 позволяет улучшить условия теплообмена.

Направление подачи первого и второго компонентов может быть как попутным при подаче их в одну сторону, так и противоположным, при подаче навстречу друг другу.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности теплообменного аппарата.

Теплообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с входными и выходными патрубками ввода и отвода первого и второго компонентов, расположенными на корпусе, теплообменные элементы, установленные внутри корпуса в определенном порядке, полости которых связаны с соответствующими полостями подвода и отвода компонентов, отличающийся тем, что корпус теплообменного аппарата выполнен состоящим из входной, центральной и выходной частей, при этом центральная часть выполнена в виде полого цилиндра с двумя днищами, а входная и выходная части выполнены из нескольких полых цилиндрических обечаек, скрепленных между собой, причем каждая упомянутая обечайка содержит одно днище, при этом обечайки выполнены разного диаметра, увеличивающегося от входной части к центральной и уменьшающегося от центральной части к выходной, причем количество обечаек входной части соответствует количеству обечаек выходной части, при этом обечайки установлены последовательно с обеих сторон центральной части корпуса таким образом, что образуют чередующиеся входные полости первого и второго компонентов и чередующиеся выходные полости первого и второго компонентов, при этом упомянутые входные и выходные полости первого компонента открываются в общие входной и выходной коллекторы первого компонента соответственно, установленные на корпусе теплообменного аппарата и выполненные в виде труб с патрубками подачи или приема компонента, а упомянутые входные и выходные полости второго компонента открываются в общие входной и выходной коллекторы второго компонента соответственно, установленные на корпусе теплообменного аппарата и выполненные в виде труб с патрубками подачи или приема компонента, при этом теплообменные элементы выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины, при этом на поверхности труб выполнены ребра, расположенные по винтовой линии, причем направление навивки на предыдущей трубе отлично от направления навивки на последующей трубе, при этом трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть теплообменного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть, при этом входная и выходная части наружной трубы теплообменного элемента установлены в днищах центральной части корпуса, а каждая последующая труба теплообменного элемента установлена в днищах входной и соответствующей ей выходной частей внутри предыдущей трубы с образованием кольцевых радиальных зазоров между стенками труб, соединенных с полостью первого или второго компонентов, при этом полости кольцевых радиальных зазоров первого и второго потоков монотонно чередуются между собой.

Группа изобретений относится к области судовых систем, в частности к судовому забортному оборудованию, и может быть использована на обитаемых глубоководных аппаратах.

Теплообменный аппарат // 2703148

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, коммунального и сельского хозяйств, преимущественно в системе теплоснабжения биогазовой установки для рекуперации теплоты эффлюента.

Комбинированный аппарат для охлаждения газа // 2703050

Изобретение относится к криогенной и нефтегазовой технике, в частности к области производства сжиженного природного газа (СПГ) и может быть применено в конструкции аппаратов для охлаждения и сжижения природного газа с одновременной отбивкой капельной жидкости испарившегося хладагента при производстве СПГ.

Импульсный нагнетатель-теплообменник // 2702064

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения для осуществления теплопередачи и трансформации напора между рабочей и нагнетаемой средами. Сущность изобретения заключается в том, что импульсный нагнетатель-теплообменник включает полый корпус, входной патрубок рабочей среды, обратные клапаны входа и выхода нагнетаемой среды, выходной патрубок рабочей среды, содержит коллекторы входа, выхода нагнетаемой среды, подключенные с одной стороны к патрубкам входа, выхода нагнетаемой среды, а с другой посредством быстросъемных резьбовых соединений к медным конвертам, которые установлены в полом корпусе и имеют демпфирующие элементы, выполненные из виброгасящего материала.

Теплообменный аппарат // 2701971

Теплообменный аппарат, изготовленный с использованием аддитивных технологий (3D печати), содержит теплопередающий блок, состоящий из основного и двух концевых участков.

Теплообменник // 2701788

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в конструкциях емкостных рекуперативных теплообменных аппаратов поверхностного типа - преимущественно водоводяных подогревателей в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Теплообменник // 2700311

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, коммунального и сельского хозяйства, преимущественно в промышленных биогазовых установках.

Трубчатый теплообменник // 2699851

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в области турбиностроения, а также в энергетике и двигателестроении для использования в составе осесимметричных конструкций, таких как авиационные газотурбинные двигатели и энергоустановки.

Противоточный рекуператор для высокоэффективного теплообмена // 2697692

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в рекуперативных теплообменных аппаратах. В противоточном рекуператоре для высокоэффективного теплообмена, состоящем из внутренней(-их) и внешней труб произвольной формы сечения, находящихся одна(-и) в другой, а также подводящих и отводящих коллекторов к ним для горячего и холодного теплоносителей, трубы состоят из теплопроводящих трубных отрезков и расположенных между ними теплоизолирующих прокладок, препятствующих распространению тепла вдоль труб, причем его внешняя труба либо дополнительно теплоизолирована снаружи, либо полностью выполнена из теплоизолирующего материала.

Способ определения жесткости теплообменника с пучком труб и способ его изготовления // 2696527

Способ определения жесткости теплообменника (1) с пучком труб, который включает трубу-сердечник (2) и змеевиковые трубы (3), навитые вокруг трубы-сердечника (2) с образованием пучка труб, причем змеевиковые трубы (3) навиты в несколько слоев (5, 6) змеевика и при соответствующем угле (α) навивки слоя вокруг трубы-сердечника (2), включающий следующие стадии: определение геометрического параметра прочности соответствующего слоя (5) змеевика, где геометрический параметр прочности включает отношение площади (Аr) поперечного сечения змеевиковой трубы к площади (Ар) поперечного сечения ячейки, где площадь (Ар) поперечного сечения ячейки получена из осевого расстояния (Т) змеевиковых труб (3) и внешнего диаметра (da) змеевиковых труб (3); корректировка отношения площадей с помощью поправочного коэффициента с целью учета ориентации змеевиковых труб (3) соответствующего слоя змеевика относительно силы тяжести (Fg), действующей на змеевиковые трубы; и определение жесткости соответствующего слоя (5) змеевика в зависимости от скорректированного отношения площадей и модуля упругости материала змеевиковой трубы.

Смесительная головка щелевого парогазогенератора // 2705922

Использование: для смешивания компонентов топлива и парообразующей жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что смесительная головка щелевого парогазогенератора содержит корпус с установленными в нем смесительными элементами для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, при этом корпус выполнен состоящим из нескольких полых обечаек с одним днищем, последовательно установленных друг за другом с образованием замкнутых полостей для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, при этом упомянутые смесительные элементы выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины, входные части которых установлены в днищах полых обечаек, причем трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть каждого смесительного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть, при этом выходные части труб скреплены между собой с образованием каналов для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости в камеру сгорания, причем полости первого и второго компонентов топлива монотонно чередуются между собой, при этом полость подачи парообразующей жидкости расположена в центральной части смесительной головки.

Теплообменный аппарат // 2705917

Аппарат воздушного охлаждения // 2705787

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения для проведения теплообменных процессов между воздухом и горячим теплоносителем с использованием подвижных каналов (вращающихся труб) и может быть использовано в газовой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Теплообменник типа "труба в трубе" с вращающейся спиральной лентой // 2705711

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.

Теплообменный аппарат // 2705174

Теплоообменник // 2705173

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов. Теплообменник содержит корпус с входными и выходными патрубками ввода и вывода горячего и холодного потоков, теплообменные элементы, выполненные в виде нескольких коаксиально установленных обечаек, расположенные друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами, образующими кольцевые полости.

Смесительная головка щелевого парогазогенератора // 2705171

Использование: для смешивания компонентов топлива и парообразующей жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что смесительная головка щелевого парогазогенератора, содержащая корпус с установленными в нем смесительными элементами для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, характеризующаяся тем, что корпус выполнен состоящим из нескольких полых обечаек с одним днищем, последовательно установленных друг за другом с образованием замкнутых полостей для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, при этом упомянутые смесительные элементы выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины, входные части которых установлены в днищах полых обечаек, причем трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть каждого смесительного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть, причем на поверхности труб выполнены прямые продольные ребра, при этом выходные части труб скреплены между собой с образованием каналов для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости в камеру сгорания, причем полости первого и второго компонентов топлива монотонно чередуются между собой, при этом полости подачи парообразующей жидкости расположены в центральной и в периферийной частях смесительной головки.

Смесительная головка щелевого парогазогенератора // 2705170

Использование: для смешивания компонентов топлива и парообразующей жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что смесительная головка щелевого парогазогенератора содержит корпус с установленными в нем смесительными элементами для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, при этом корпус выполнен состоящим из нескольких полых обечаек с одним днищем, последовательно установленных друг за другом с образованием замкнутых полостей для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, при этом упомянутые смесительные элементы выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины, входные части которых установлены в днищах полых обечаек, причем трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть каждого смесительного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть, при этом выходные части труб скреплены между собой с образованием каналов для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости в камеру сгорания, причем полости первого и второго компонентов топлива монотонно чередуются между собой, при этом полости подачи парообразующей жидкости расположены в центральной и в периферийной частях смесительной головки.

Теплообменный аппарат // 2705168

Теплообменный аппарат // 2705167