Многопоточный трубчатый змеевик

Авторы патента:

F28F1/00 - Элементы теплообменных или теплопередающих устройств общего назначения (водоотделители и воздухоотделители, устройства для вентиляции или аэрации замкнутых полостей F16)

Владельцы патента RU 2747570:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU)

Изобретение относится к области энергетики. Многопоточный трубчатый змеевик содержит ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки. Количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека, вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика. Диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние, вдвое меньшее, чем длина отсека. Изобретение позволяет обеспечить многопоточное движение текучей среды в одном змеевике. 2 ил.

Изобретение относится к конструкции трубчатых поверхностей теплопередачи теплообменных устройств для текучих сред и может быть использовано в нефтегазовой, химической и других отраслях техники, в частности, в нагревателях нефти и нефтяной эмульсии.

Известны однопоточные трубчатые змеевики [1, 2], в которых прямые трубы-шпильки соединены между собой приварными крутоизогнутыми отводами. Минимальное расстояние между осями смежных труб в змеевках ограничено величиной 1,75d, где d - наружный диаметр труб. Данное обстоятельство накладывает ограничение на увеличение площади поверхности теплопередачи в единице объема, занимаемого змеевиком.

Известен однопоточный трубчатый змеевик [3], в котором прямые трубы-шпильки соединены между собой двойниками и отводами. В данном известном змеевике возможно любое малое расстояние между прямыми трубами в плоскости ряда труб-шпилек, но большим является габаритный размер ряда труб в направлении, перпендикулярном плоскости ряда. К недостаткам относится и сложная конструкция змеевика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки [4] - прототип. Конструкция данного устройства является простой, технологичной в изготовлении. Из-за малого расстояния между трубами змеевик [4] имеет значительно более высокую компактность, чем известные аналоги. Недостатком устройства [4], как и известных аналогов [1, 2, 3], является невозможность осуществлять движение текучей среды в них несколькими параллельными потоками. Организация движения текучей среды в одном змеевике несколькими параллельными потоками требуется, когда необходимо уменьшить скорость движения среды, увеличить время пребывания ее в змеевике и в ряде других специальных случаев.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в обеспечении многопоточного движения текучей среды в одном змеевике.

Технический результат заключается в возможности за счет многопоточности увеличения площади теплопередачи в единице объема змеевиковых поверхностей, то есть повышения их компактности, а также в снижении гидравлического сопротивления текучей среды в змеевике.

Сущность изобретения заключается в том, что в многопоточном трубчатом змеевике, содержащем ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки, количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека, вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика, диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние вдвое меньшее, чем длина отсека.

В отличие от известного устройства, то, что количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика, диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние вдвое меньшее, чем длина отсека, позволяет осуществлять движение текучей среды в прямых трубах змеевика несколькими параллельными потоками и тем самым решить поставленную техническую проблему.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом [4] показывает, что заявляемое решение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

В известных технических решениях [1, 2, 3] можно осуществлять лишь однопоточное движение текучей среды в змеевике.

На фиг. 1 приведен разрез предлагаемого многопоточного трубчатого змеевика (показан частный случай двухпоточного трубчатого змеевика); на фиг. 2 - часть трубчатого соединительного элемента.

Многопоточный трубчатый змеевик, содержащий ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки, отличающийся тем, что количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека, вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика, диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние вдвое меньшее, чем длина отсека.

Открытые концы труб 1 соединены между собой трубчатыми соединительными элементами 2 с отверстиями 3 для ввода в них открытых концов прямых труб 1. В диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов 2 установлены диски 4, которые со стенкой трубчатого соединительного элемента 2 образуют отсеки 5.

Многопоточный трубчатый змеевик работает следующим образом. При подаче жидкости, например, слева в верхний трубчатый соединительный элемент 2, поток подаваемой жидкости разделяется на несколько параллельных потоков (на фиг. 1 два потока) входящих с разворотом на 90° через открытые концы в полости прямых труб 1. При выходе из прямых труб 1 параллельные потоки объединяются в полости отсека 5 нижнего трубчатого соединительного элемента 2, а затем вновь идет разделение общего потока по другим прямым трубам 1, входящим своими открытыми концами в данный отсек 5. Далее жидкость последовательно проходит параллельными потоками через все прямые трубы 1 и отсеки 5 в трубчатых соединительных элементах 2 и выходит из змеевика справа. В каждом отсеке 5 осуществляется поворот движения жидкости на 180°.

Преимуществами предлагаемого многопоточного трубчатого змеевика являются:

- возможность осуществления движения жидкости одним или несколькими параллельными и однонаправленными потоками в устройстве;

- простота конструкции и технологичность изготовления;

- большая площадь поверхности труб, приходящаяся на единицу объема змеевика.

Источники информации

1. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1987. с. 13-16.

2. Патент РФ №2256846 С1, бюл. №20 от 20.07.2005.

3. Авторское свидетельство СССР №454405, МПК F26B 5/10, C10G 9/20, бюл. №47 от 25.12.1974.

4. Патент РФ №2382973 С1, МПК F28F 1/00, бюл. №6 от 27.02.2010.

Многопоточный трубчатый змеевик, содержащий ряд прямых труб, открытые концы которых соединены между собой трубчатыми соединительными элементами с отверстиями для ввода в них открытых концов прямых труб, установленные в диаметральных сечениях трубчатых соединительных элементов диски, образующие со стенкой трубчатого соединительного элемента отсеки, отличающийся тем, что количество прямых труб, полости которых соединены с полостью одного отсека, вдвое больше, чем число потоков многопоточного трубчатого змеевика, диски в трубчатых соединительных элементах, расположенных на противоположных концах прямых труб, смещены относительно друг друга в осевом направлении на расстояние, вдвое меньшее, чем длина отсека.

Похожие патенты:

Теплообменный аппарат // 2743689

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в теплообменных аппаратах. Теплообменный аппарат содержит корпус, снабженный коллекторами с патрубками для подвода и отвода первого теплоносителя и патрубками для входа и выхода второго теплоносителя из корпуса, причем в полости корпуса расположен пучок прямых теплообменных труб с трубными решетками и винтовые перегородки.

Крекинг-печь // 2740915

Предложена крекинг-печь, содержащая пиролитическую трубу 1 для переноса потока текучей среды, причем пиролитическая труба содержит внутренний по радиусу корпус 3 и наружную по радиусу стенку 2, которые совместно образуют кольцевой проточный канал 5, при этом 1) каждый элемент из внутреннего по радиусу корпуса и наружной по радиусу стенки имеют соответствующие центральные линии, которые проходят по спирали в продольном направлении пиролитической трубы, для обеспечения возможности поддерживания вращения текучей среды при ее прохождении по пиролитической трубе; или 2) наружная по радиусу стенка имеет центральную линию, проходящую по спирали в продольном направлении пиролитической трубы, для обеспечения возможности поддерживания вращения текучей среды при ее прохождении по пиролитической трубе; или 3) внутренний по радиусу корпус содержит основной корпус, имеющий центральную линию, которая проходит по спирали в продольном направлении пиролитической трубы для обеспечения возможности поддерживания вращения текучей среды при ее прохождении по пиролитической трубе.

Аппарат воздушного охлаждения с уголковым оребрением // 2740326

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.

Многополостные трубки для испаряющего теплообменника с воздушным обдувом // 2736575

Настоящим изобретением предложен испаряющий теплообменник с воздушным обдувом, снабженный многодольчатыми трубками или трубками арахисоподобной формы, заменяющими стандартные трубки круглого или эллиптического сечения.

Теплообменный элемент // 2731685

Теплообменный элемент в виде трубы, полученный с использованием аддитивных технологий (3D печати), с изменяющейся вдоль оси формой поперечного сечения канала. Изменение формы поперечного сечения осуществляется путем растяжения, сжатия, поворота поперечного сечения канала и смещения центра масс поперечного сечения канала.

Теплообменный аппарат // 2731504

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплообменных аппаратов. Теплообменный аппарат, полученный с использованием аддитивных технологий (3D печати), содержащий патрубки подвода и отвода теплообменивающихся сред и теплопередающий блок, состоящий из основного участка, сформированного продольно ориентированными, расположенными в шахматном порядке для каждой из теплообменивающихся сред и имеющими общие стенки каналами, и двух концевых участков.

Трубный пучок конденсатора пара // 2725738

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах. В трубном пучке конденсатора пара, содержащем теплообменные трубки, установленные в трубных досках цилиндрическими соосными рядами, теплообменные трубки, как минимум, каждого ряда выполнены с овальным или плоскоовальным поперечным сечением с переменным в радиальном направлении отношением большего наружного размера поперечного сечения теплообменных трубок к его меньшему наружному размеру, при этом продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок рядов периферийной зоны направлена радиально, а продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок рядов центральной зоны направлена перпендикулярно радиусу трубного пучка, при этом теплообменные трубки установлены винтообразно с переменным в радиальном направлении углом закрутки к образующей цилиндрической поверхности ряда с уменьшением угла закрутки от периферии трубного пучка к его центру.

Многоформенный композитный биметаллический трубопровод // 2725307

Изобретение относится к области трубной техники и может быть использовано в различных теплогенерирующих и теплообменных установках, а также сетях снабжения или системах циркуляции теплоносителя в качестве устройства, регулирующего эксплуатационные параметры перемещаемой рабочей среды.

Стреловидное оребрение теплообменного трубопровода // 2724090

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. В оребренной теплообменной трубе на каждом ребре прессованием или штамповкой выполнено множество стреловидных фигурных элементов, при этом стреловидный фигурный элемент образован двумя пересекающимися клиновидными секциями.

Улучшение производительности по теплообмену оребренного теплообменника с эллиптической рабочей поверхностью // 2721956

Предложены охладители с замкнутым контуром и испарительные конденсаторы хладагентов с трубами эллиптического сечения со спиральными ребрами, в которых поток воздуха, попадающий в блок, направляется через трубы в направлении, которое параллельно осям труб и в целом перпендикулярно ребрам, что дает совершенно неожиданный прирост производительности на 25% по сравнению со сравнимыми блоками, в которых поток воздуха направлен поперек осей труб или перпендикулярно им.