RU155676U1 - Змеевиковый теплообменник - Google Patents

Abstract

Змеевиковый теплообменник типа "труба в трубе", изготовленный по винтовой спирали, отличающийся тем, что проточная часть теплообменника выполняется в виде сдвоенных усеченных конусов, обращенных друг к другу большими основаниями.

Description

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.

Известен теплообменный аппарат типа «труба в трубе», состоящий из теплообменных элементов, образованных двумя гладкими концентрически расположенными трубами (см. А.Г Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии». М., Химия, 1971. - с. 348-349).

Известные теплообменные аппараты с гладкими теплообменными элементами весьма громоздки и требуют большого расхода металла на единицу поверхности теплообмена. Для увеличения поверхности теплообмена такие аппараты выполняются из нескольких параллельных секций.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является змеевиковый теплообменник типа «труба в трубе», содержащий две трубы, расположенные с образованием между ними межтрубного пространства, и выполненный в виде винтовой спирали (см. патент на полезную модель №133596 от 20.10.13 г. Бюл. №29).

Недостатком этих теплообменников является высокая металлоемкость конструкции, поскольку длина их проточной части выполнена без учета особенности гидродинамики и теплообмена в аппаратах этого типа.

Задачей полезной модели является снижение металлоемкости аппарата и интенсификаций теплообмена с учетом особенностей теплообменных процессов в проточной части винтовой спирали змеевикового теплообменника.

Технический результат достигается тем, что проточная часть змеевикового теплообменника выполнена в виде сдвоенных усеченных конусов, обращенных друг к другу большими основаниями.

На фиг. 1 представлен змеевиковый теплообменник типа «труба в трубе», содержащий две трубы, расположенные с образованием между ними трубного пространства и изготовленный по винтовой спирали. Отличительным признаком предлагаемого змеевикового теплообменника является технологически и конструктивно обоснованное задание диаметра змеевиков отдельных участков теплообменника, образующих пространственную винтовую спираль в виде усеченного конуса.

Змеевиковый теплообменник работает следующим образом. При противоточной схеме движения теплоносителей холодная вода поступает в змеевиковый теплообменник 1, выполненный в виде усеченного конуса, через штуцер 2, установленный во внутреннем змеевике большего основания усеченного конуса 3 теплообменника типа «труба в трубе».

Одновременно через штуцер 4, установленный во внешнем змеевике меньшого основания усеченного конуса 5 теплообменника типа «труба в трубе», подается насыщенный водяной пар.

Двигаясь в противоток, пар, выведенный из штуцера 6, подается в штуцер 7, смонтированный в меньшем основании сдвоенного (второго) змеевикового теплообменника 8, выполненного также в виде усеченного конуса, направляется в межтрубное пространство второго змеевикового теплообменника.

Одновременно подогретая вода из штуцера 9 первого змеевикового теплообменника 1 в противоток через штуцер 10, также направляется во второй змеевиковый теплообменник 8, выполненный в виде «труба в трубе». Пройдя проточную часть теплообменника 8, горячая вода через штуцер 11, а пар через штуцер 12, выводятся из аппарата.

В процессе движения нагреваемого теплоносителя (воды) по теплообменникам 1 и 8 растет температуры воды, одновременно падает ее кинематическая вязкость.

Так, при нагревании воды с 20 до 60°C ее вязкость снижается в два раза, с 1,006×10^-6 м²/с при 20°C до 0,476×10^-6 м²/с при 60°C (см. М.А. Михеев «Основы теплопередачи». 1956. - с. 368). При этом критерий Рейнольдса возрастает в два раза, что вызывает рост коэффициента теплоотдачи от внутренней стенки к жидкости во внутренних змеевиках теплообменников 1 и 8. Это в свою очередь увеличивает коэффициент теплопередачи в змеевиковом теплообменнике, что позволяет снизить длину труб змеевика (диаметр змеевика).

В результате этого снижается гидравлическое сопротивление проточной части и металлоемкость змеевикового теплообменника.

Конструктивно предлагаемый змеевиковый теплообменник, возможно, смонтировать последующим вложением меньшего по диаметру змеевика внутрь большего по диаметру (предыдущего).

Однако в реальных условиях это не всегда представляется возможным. Приемлемым решением является компоновка змеевиков за пределом одного диаметра по отношению к другому, в форме сдвоенных усеченных конусов, обращенных друг к другу большими основаниями.

Предлагаемый змеевиковый теплообменник в результате оптимизации его проточной части имеет существенно меньшую металлоемкость в сравнении с прототипом и обладает повышенной эффективностью.

Claims (1)

1. Змеевиковый теплообменник типа "труба в трубе", изготовленный по винтовой спирали, отличающийся тем, что проточная часть теплообменника выполняется в виде сдвоенных усеченных конусов, обращенных друг к другу большими основаниями.

   

Images