CS225533B1 - Teat exchanger with cross ribbed tubes - Google Patents

Description

Vynález se týká výměníků tepla s vysokým součinitelem přestupu tepla v trubkách a s malým součinitelem přestupu tepla v mezi trubkovém prostoru, s trubkami vně příčně žebrovanými.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to heat exchangers having a high heat transfer coefficient in tubes and a small heat transfer coefficient in the space between the tubes, with the tubes externally ribbed.

Známé výměníky tepla s žebrovanými trubkami jsou vytvořeny jedním nebo více registry, jimiž proudí v mezi trubkovém prostoru plyn kolmo k trubkám. Registry máji obdélníkový tvar trubkovnic a průřez pro průtok plynu je rovněž obdélníkový. Při použiti tohoto typu výměníku pro vyšší tlaky se registry zasazuji do válcových těles s vodícími plechy pro usměrněni průtoku plynu. Nevýhody jsou velké rozměry a vysoká hmotnost, zejmén.a u výměníků velkých výkonů. Jsou potíže s realizaci trubkovnic obdélníkového tvaru i v trubkovém prostoru při dimenzováni např na obvyklý tlak vody 0,6 MPa. Žebrování trubek musí končit až těsně u trubkovnice, což si vyžaduje nasazeni jedné z trubkovnic najednou na všechny trubky. Pro střední tlaky nad 1 až 2 MPa je tento typ výměníku zcela nevhodný. Navrhuji se proto výměníky tepla s vlásenkovýml trubkami s prouděním kapaliny vně trubek a s prouděním plynu v trubkách. Toto řešeni má však řadu nevýhod : velké ztráty tlaku na straně plynu, velkou hmotnost Zněni k dispozici levné rozšířeni výměnná plochy pomoci žeber/ a podstatně horši možnost čištěni plochy na straně kapaliny - v mezi trubkovém prostoru.Known finned tube heat exchangers are formed by one or more registers through which gas flows perpendicularly to the tubes in the space between the tubes. The registers have a rectangular shape of the tubesheets and the cross section for the gas flow is also rectangular. When using this type of exchanger for higher pressures, the registers are inserted into cylindrical bodies with guide plates to regulate the gas flow. The disadvantages are the large dimensions and the high weight, especially for large capacity heat exchangers. There is a problem with the implementation of rectangular tube sheets even in the tubular space when dimensioning, for example, to a typical water pressure of 0.6 MPa. The ribbing of the tubes must end up close to the tube sheet, which requires the insertion of one of the tube sheets at the same time on all tubes. For medium pressures above 1 to 2 MPa, this type of exchanger is completely unsuitable. It is therefore proposed to have hairpin heat exchangers with a fluid flow outside the tubes and a gas flow in the tubes. However, this solution has a number of drawbacks: high pressure loss on the gas side, high weight There is a cheap expansion of the interchangeable surface by means of the ribs / and a significantly worse possibility of cleaning the liquid side - in between the pipe space.

Jsou známé pokusy realizovat výměník tepla s jednou nebo několika trubkami příčně žebrovanými obtékanými podélně. Realizace větších výměníků tepla tohoto druhu neni známá, pravděpodobně pro nedořešeni konstrukce.Attempts have been made to realize a heat exchanger with one or more tubes transverse ribs wrapped longitudinally. The realization of larger heat exchangers of this kind is not known, probably because of the unfinished construction.

Uvedené nevýhody odstraňuje provedeni výměníku tepla s příčně žebrovanými trubkami podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že žebrování trubek je na obou koncích ukončenoThe above-mentioned disadvantages are eliminated by the embodiment of the heat-exchanger with cross-ribbed tubes according to the invention, which is based on the fact that the fins are terminated at both ends

- 2 225 533 v takové vzdálenosti, že průtočný průřez obálky nežebrované části trubek odpovídá průřezu hrdla, přitom však vzdálenost mezi koncem žebrování, resp. koncem nasunuté žebrované trubky a trubkovnici je větší než součet tloušiky trubkovnice a přesahu trubky nad trubkovnici, přičemž plášl výměníku, resp. jeho prodlouženi překrývá celou délku žebrování. Průtočný průřez obálky nežebrované části trubek na straně výstupu media je opatřen nárazovými plechy. Nárazové plechy jsou uloženy tečně k mnohachodé šroubovíci,2 225 533 at a distance such that the flow cross-section of the envelope of the non-ribbed part of the tubes corresponds to the cross-section of the throat; the end of the finned tube and the tube sheet inserted is greater than the sum of the thickness of the tube sheet and the overhang of the tube above the tube sheet; its extension covers the entire length of the ribbing. The flow cross-section of the non-ribbed tube section on the media outlet side is provided with impact plates. Impact plates are laid tangent to a multi-spiral helix,

Výměník tepla se dále vyznačuje tim, že průtočný průřez obálky nežebrované části trubek na straně výstupu media je opatřen šitovým odlučovačem. U obou trubkovnic jsou nad nežebrovanou části trubek, popřípadě i nád žebrovanou části trubek zakrytou obalovým plechem, umístěny sběrné komory přecházející do vstupního, resp. výstupního hrdla, přičemž výstupní komora je opatřena hrdlem pro odvod kondenzátu. Jedna z trubkovnic je opatřena odnimaci dvoudílnou přírubou staženou obruči opírající se o dvoudílný zámek, zapuštěný do trubkovnice i příruby, přičemž největší průměr této trubkovnice je menši než nejmenši průměr pláště výměníku, k němuž je přivařena. Prázdné prostory mezi vnějšími trubkami svazku a pláštěm výměníku jsou vyplněny výplněmi připevněnými k vnějším trubkám.The heat exchanger is further characterized in that the flow cross-section of the envelope of the non-ribbed portion of the tubes at the outlet side of the medium is provided with a sewing separator. In both tube plates, collecting chambers are located above the non-ribbed pipe section or even the ribbed pipe section covered by a sheet metal. The outlet chamber is provided with a condensate outlet. One of the tube plates is provided with a two-piece flange retracted by a hoop supported by a two-piece lock embedded in the tube plate and the flange, the largest diameter of the tube plate being smaller than the smallest diameter of the shell of the exchanger to which it is welded. The voids between the outer tubes of the bundle and the shell of the exchanger are filled with fillers attached to the outer tubes.

Výhody výměníku podle vynálezu spočívají v tom, že konstrukčně řeší použiti příčně žebrovaných trubek s podélným obtékáním 1 pro několik set těchto trubek a též pro vysoké tlaky v mezitrubkovém prostoru. Válcové tvary umožňuji úsporné dimen zováni a snadnou výrobu. Trubky lze zasouvat postupně do obou trubkovnic. Hotově svařený plášl lze namontovat najednou na otrubkovaný výměník a dvěma obvodovými svary spojit s trubkovnicemi. V případě nižších provozních tlaků lze vytvořit na vstupu a výstupu media z mezi trubkového prostoru komory přechá zející do hrdel a tim omezit nevyužité konce trubek na minimum a zajistit teplotní kompenzaci pláště proti trubkám. Výstupní komora může sloužit současně k odloučeni kápek a tim lze ušetřit samostatný odlučovač. Výplně zabraňuji nežádoucím průchodům plynu mezi svazkem trubek a pláštěm výměníku tepla.Advantages of the exchanger according to the invention are that they design the use of transversely ribbed tubes with longitudinal bypass 1 for several hundreds of tubes and also for high pressures in the inter-tube space. The cylindrical shapes allow for economical sizing and easy manufacturing. The tubes can be pushed into both tube plates gradually. The finished welded casing can be mounted at the same time on a coiled exchanger and connected to the tubesheet by two circumferential welds. In the case of lower operating pressures, a chamber passing into the throats can be formed at the inlet and outlet of the medium between the tube space, thereby minimizing unused tube ends and ensuring temperature compensation of the jacket against the tubes. The outlet chamber can simultaneously serve to separate the caps and thus save a separate separator. The fillers prevent unwanted gas passages between the tube bundle and the heat exchanger housing.

- 3 225 533- 3 225 533

Přiklad provedeni výměníku tepla s příčné žebrovanými trubkami podélně obtékanými podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech. Na obr. 1 je znázorněna celková sestava tohoto výměníku pro n1žě1 tlaky ve dvou pohledech. Na obr.2 je znázorněn detail ukončeni žebrovaných trubek/ na obr.3 je znázorněn detail trubkovnice s dělenou přírubou, na obr.4 je znázorněn detail výplně.An example of an embodiment of a heat exchanger with transverse ribbed tubes longitudinally wrapped according to the invention is shown in the accompanying drawings. Fig. 1 shows the overall assembly of this exchanger for lower pressures in two views. Fig. 2 shows a detail of the finned tube ending / Fig. 3 shows a detail of a split flange tube sheet, Fig. 4 shows a detail of a filler.

Výměník tepla na obr.1 sestává z pláště £, komory £ pro vstup plynu, komory 3 pro výstup plynu s hrdlem 4 pro výstup kondenzátu/z prodlouženi 5, 6 pláětě ve vstupní a výstupní komoře, z odlučovače £, z trubkovnic £, £, z vlka 10 sa vstupním hrdlem pro kapalinu a z vlka 11 s výstupním hrdlem pro kapalinu. Na obr.2 je znázorněno zasunuti trubky 12 s příčným žebrováním 13 do trubkovnice 9, dále komora 3 pro výstup plynu a prodlouženiypláStě £. Na obr.3 je znázorněna trubkovnice 8 s jednou zasunutou trubkou 12 a přivařenou komorou £ pro vstup plynu. Do obvodové drážky trubkovniceyýe zasazen dvoudílný zámek 14 a na něj dvoudílná příruba 15 stažená obruči 16 zajištěnou šrouby 17. Na obr.4 je^znázorněna^ tyčová výplň 18, vyplňující prostor moz1 trubkami^TpláštěmVl/ýměnlku distancovaná od žeber trubek^/íožkaml 19 a připevněná k vnějším trubkám 12 drátem 20.The heat exchanger in FIG. 1 consists of a housing 8, a gas inlet chamber 8, a gas outlet chamber 3 with a condensate outlet 4 / of an extension of the jacket 5, 6 in the inlet and outlet chamber, , a wolf 10 with a liquid inlet and a wolf 11 with a liquid outlet. FIG. 2 shows the insertion of the tube 12 with the transverse ribs 13 into the tube plate 9, the gas outlet chamber 3 and the casing extension. 3 shows a tube sheet 8 with one tube 12 inserted and a gas inlet chamber 6 welded. A two-part lock 14 is inserted into the circumferential groove of the tubesheet and a two-part flange 15 is fastened thereto by the hoops 16 secured by screws 17. FIG. attached to the outer tubes 12 by a wire 20.

Funkce výměníku tepla podle vynálezu je následující : plyn vstupuje komorou £ a prodloužením _5 pláště je zaveden do prostoru pod trubkovnici 8, kde trubky 12 nejsou žebrované. bále proudí podél příčných žebai^ přičemž sa zabraňuje zkratům na straně plynu vložkami 18. Při prouděni podél trubek 12 se plyn ochlazuje a kondenzát se odlučuje v odlučovači £, který může být proveden z nárazových plechů, případně uspořádaných těsně ke šroubovlcl, aby zachycené kapky stékaly po hranách dolů, nebo jako altový odlučovač. Kondenzát sa shromažďuje ve spodku komory £ pro výstup plynu, odkud se vypouští hrdlem 4. Kapalina vstupuje vlkem 10 ve vstupním hrdla, prochází v protiproudu k plynu trubkami^SFvystupuje vlkem 11 s výstupním hrdlem.The function of the heat exchanger according to the invention is as follows: the gas enters through the chamber 8 and is introduced into the space below the tube sheet 8 by the extension 5 of the jacket, where the tubes 12 are not ribbed. Continuously flow along the transverse ribs while avoiding shorts on the gas side through the liners 18. When flowing along the tubes 12, the gas is cooled and the condensate is separated in a separator 8, which may be made of impact plates, possibly arranged close to the helical down the edges, or as an alto separator. The condensate collects at the bottom of the gas outlet chamber 6 from where it is discharged through the orifice 4. The liquid enters by a wolf 10 in the inlet throat, passes in countercurrent to the gas through the pipes.

Výrobu výměníku tepla podle vynálezu lze zajistit tímto způsobem : Do jedné trubkovnice, např. do trubkovnice 8 seThe production of the heat exchanger according to the invention can be ensured in the following way: In one tube sheet, e.g.

225 533 zasunou všechny trubkyV^ž po žebrování 13. Ustaví se druhé trubkovnice 9 v požadované vzdálenosti a postupná se do^ni ^za” sunou všechny trubkj^Po zaválcovánl a zavařeni trubek^ze provést zkoušku těsností trubkového prostoru. Připevni se výplně 18 pomoci vložek 19 a drátů 20. Pláži 2 se kompletně svaří s komorami 2 a 3 a prodlouženi· £, 6 pláště· Nasune se na trubkový svazek a*přivař1 se komora 2 k trubkovnici £ a komora 2 k trubkovnici &· Nasadí se oba díly zámku 14, obě Části příruby 15 a zajisti se obruči 16 se šrouby 17.225 533 insert all the tubes after the ribs 13. The second tube plate 9 is set at the desired distance and all tubes are gradually inserted into it ^. After the tubes have been rolled and welded, they can be tested for tightness of the tube space. Attach the filler 18 with the inserts 19 and the wires 20. The beach 2 is completely welded with the chambers 2 and 3 and the extension 6, 6 of the sheath · is slid onto the tube bundle and welded with the chamber 2 to the tube sheet and Insert both parts of the lock 14, the two parts of the flange 15 and secure with the hoop 16 with the screws 17.

Výměníky tepla pro vysoký tlak v mezi trubkovém prostoru se provedou bez vstupní a výstupní komory a připadnou kompenzaci mezi rozkáži vost1 pláště a trubek lze zajistit v případě nutnosti samostatným kompenzátorem v plášti výměníku tepla.The high pressure heat exchangers in the pipe space are made without the inlet and outlet chambers, and any compensation between the jacket and tube openings can be provided, if necessary, by a separate compensator in the shell of the heat exchanger.

Claims (7)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 225 533225 533 1. Výměník tepla s příčně žebrovanýml trubkami podélně obtékanými vyznačený tím, že žebrování /13/ trubek /12/ je na obou koncích ukončeno v takové vzdálenosti/ že průtočný průřez obálky nežebrované části trubelc^ScIpovIdá průřezu hrdla, přičemž vzdálenost mezi koncem žebrování /13/, resp· koncem nasunuti žebrované trubk^cf^trubkovniceml /8, 9/ je vět$1 než součet tloušlky trubkovnice e přesahu trubky nad trubkovnici, přičemž pléštfv^měnlku, resp· jeho prodlouženi /6/ překrývá celou dálku žebrování^/.A heat exchanger having cross-ribbed tubes longitudinally circumscribed, characterized in that the fins (13) of the tubes (12) terminate at both ends at such a distance that the flow cross-section of the non-ribbed tube portion corresponds to the throat cross-section. The end of the ribbed tube (8, 9) is more than the sum of the thickness of the tube sheet over the tube, the sheath or extension (6) of which extends over the entire distance of the ribs. 2. Výměník tepla podle bodu 1, vyznačený tím, že průtočný průřez obálky nežebrované části trubeíc/na^straně výstupu media je opatřen nárazovými plechy.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flow cross section of the envelope of the non-ribbed part of the tubes / at the outlet side of the medium is provided with impact plates. 3. Výměník tepla podle bodu 1 a 2_Z vyznačený tím, že nárazová ple chy jsou uloženy tečně k mnohachodá šroubovici.3. The heat exchanger according to claim 1 and _Z 2, characterized in that the impact skin chy are mounted tangentially to mnohachodá helix. 4. Výměník tepla podle bodu 1, vyznačený tím, že průtočný průřez obálky nežebrované části trubeicfrta straně výstupu media je opatřen sítovým odlučovačem /7/.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flow cross-section of the envelope of the non-ribbed part of the trubeicfrta side of the medium outlet is provided with a sieve separator (7). 5. Výměník tepla podle bodu 1, vyznačený tím, že u obou trubkov\ /Z 9/> 772/y nicýjsou nad nežebrovanou části trubek)£~popřipadě 1 nad žebrovanou části trubelcj^rakrytou obalovým plechem, umístěny sběrné komory /2_χ 3/ přecházející do vstupního, resp. výstupního hrdla, přičemž výstupní komora /3/ je opatřena hrdlemppro odvod kondenzátu ·5. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that both tube sheet \ / Z 9 /> 772 / s over nicýjsou nežebrovanou delivery tube) optionally 1 ~ £ ribbed portion over trubelcj ^ rakrytou packaging sheet, a collecting chamber / 2 _χ 3 / passing into the input, respectively. outlet port, the outlet chamber (3) is provided with a condensate discharge port 6. Výměník tepla podle bodu 1 vyznačený tím, že jedna z trubkovnic /8/ je opatřena odnimaci dvoudílnou přírubou /15/ staženou obruči /1á/ opírající se o dvoudílný zámek /14/, zapuštěný do trubkovnice /8/ 1 příruby /15/, přičemž největší průměr této trubkovnic^^e menši než nejměnSI průměr pléStá^rýměniku, k němuž je přivařena.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that one of the tubesheets (8) is provided with a removable two-piece flange (15) with retracted tires (1a) supported by a two-piece lock (14) embedded in the tubesheet (8) of the flange (15). wherein the largest diameter of the tubesheet is less than the smallest diameter of the braid to which it is welded. 7. Výměník tepla podle bodu 1 vyznačený tím, že prázdné prostory mezi vnějšími trubkanrť^ívázku a pléštěm^výaěniku jsou vyplněny výplněmi /18/ připevněnými k vnějším trubkám/^/.7. The heat exchanger of claim 1, wherein the voids between the outer tube and the shell of the exchanger are filled with fillers (18) attached to the outer tubes.