RU2027967C1

RU2027967C1 - Heat exchange element

Info

Publication number: RU2027967C1
Authority: RU
Inventors: Б.Н. Габрианович; В.Н. Дельнов; Ф.Х. Файзуллин
Original assignee: Физико-энергетический институт
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1995-01-27

Abstract

FIELD: power engineering, chemical industry, transport. SUBSTANCE: heat has inner lowering pipe and outer rising pipe blanked off with cover on one end, temperature elongation compensator and spacer members. Temperature elongation compensator is made in form of movable bottom adjoining inner wall of outer rising pipe. Bottom is provided with at least one hole for passage of working medium which is concave on side of lowering pipe and is mounted in spaced relation to cover and ends of this pipe; spacer members are rigidly secured to lowering pipe on one end and to movable bottom on other end. Fitted for axial motion on inner wall of outer rising pipe is cylindrical ferrule. Bottom is secured on end of this ferrule. Besides that, flexible member is located in clearance between bottom and cover. This flexible member is oriented along axis of pipes. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетике, химической промышленности, на транспорте и других отраслях народного хозяйства. The invention relates to heat exchange equipment and can be used in energy, chemical industry, transport and other sectors of the economy.

Известны теплообменные элементы типа труба в трубе, используемые в теплообменных аппаратах различного назначения [1]. Known heat exchange elements such as pipe in pipe, used in heat exchangers for various purposes [1].

Недостатком известных устройств с относительно малой глубиной поворотной камеры является существенное изменение коэффициента гидравлического сопротивления проточной части, связанное с вариацией высоты между днищем и опускной трубой. A disadvantage of the known devices with a relatively small depth of the rotary chamber is a significant change in the coefficient of hydraulic resistance of the flow part, associated with a variation in height between the bottom and the lowering pipe.

Известна трубка Фильда, использованная в теплообменном аппарате реакторной установки БН [2], содержащая внутреннюю опускную трубу, наружную подъемную трубу, заглушенную с одного торца крышкой, и поворотную камеру. Known Field tube used in the heat exchanger apparatus of the BN reactor [2], containing an internal lowering pipe, an external lifting pipe, muffled from one end by a cover, and a rotary chamber.

Недостатком данного устройства является изменение коэффициента гидравлического сопротивления его проточной части, связанное с вариацией высоты поворотной камеры, которое обусловлено температурным расширением опускной трубы. The disadvantage of this device is a change in the coefficient of hydraulic resistance of its flow part, associated with a variation in the height of the rotary chamber, which is due to the thermal expansion of the downpipe.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является теплообменный элемент типа труба в трубе, содержащий внутреннюю опускную трубу и наружную подъемную трубу, заглушенную с одного торца крышкой, а также компенсатор разности величины температурного удлинения труб, выполненный в виде втулки, примыкающей к внутренней трубе, и дистанционирующие элементы в виде стойки [3]. The closest in technical essence to the claimed solution is a tube-in-tube type heat exchange element containing an internal lowering pipe and an external lifting pipe muffled from one end by a lid, as well as a compensator for the difference in the temperature extension of the pipes, made in the form of a sleeve adjacent to the inner pipe, and distance elements in the form of a rack [3].

Недостатком данного устройства является относительно низкая надежность, вызванная тем, что внутренняя труба и втулка при различных подогревах имеют различную степень температурного расширения, поэтому возможно заклинивание их и разрушение теплообменного элемента при осевом перемещении внутренней трубы во втулке. Кроме того установка втулки приводит к нежелательному возмущению потока в проточной части устройства. The disadvantage of this device is the relatively low reliability, due to the fact that the inner tube and sleeve with different heating have a different degree of thermal expansion, so it is possible to jam and destroy the heat exchange element when the axial movement of the inner pipe in the sleeve. In addition, the installation of the sleeve leads to an undesirable flow disturbance in the flow part of the device.

Цель изобретения - обеспечение надежной работы теплообменного элемента без внесения дополнительного гидродинамического возмущения потока. The purpose of the invention is to ensure reliable operation of the heat exchange element without introducing additional hydrodynamic disturbance of the flow.

Цель достигается тем, что в теплообменном элементе, содержащем внутреннюю опускную трубу и наружную подъемную трубу, заглушенную с одного торца крышкой, компенсатор температурных удлинений и дистанционирующие элементы, компенсатор выполнен в виде примыкающего к внутренней стенке наружной подъемной трубы подвижного днища с по меньшей мере одним отверстием для прохода рабочей среды, имеющего вогнутую поверхность со стороны опускной трубы и установленного с зазором относительно крышки и торцов этой трубы, а дистанционирующие элементы жестко закреплены одним концом к опускной трубе, а вторым концом - к подвижному днищу. В других вариантах конструкций теплообменного элемента на внутренней стенке наружной подъемной трубы размещена с возможностью осевого перемещения цилиндрическая обечайка, а днище закреплено на ее торце. В зазоре между днищем и крышкой расположен по меньшей мере один упругий элемент, ориентированный вдоль оси труб. The goal is achieved in that in a heat exchange element containing an inner lowering pipe and an external lifting pipe, muffled from one end by a lid, a compensator for temperature extensions and distance elements, the compensator is made in the form of a movable bottom adjacent to the inner wall of the external lifting pipe with at least one hole for the passage of a working medium having a concave surface on the side of the lowering pipe and installed with a gap relative to the cover and ends of this pipe, and the spacing elements firmly fixed at one end to the dipleg, and at the other end to the movable bottom. In other designs of the heat-exchange element, a cylindrical shell is axially displaceable on the inner wall of the outer lifting pipe, and the bottom is fixed to its end. At least one elastic element oriented along the axis of the pipes is located in the gap between the bottom and the cover.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого теплообменного элемента, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вариант. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed heat exchange element, a longitudinal section; figure 2 is the same option.

Теплообменный элемент содержит внутреннюю опускную трубу 1, наружную подъемную трубу 2, заглушенную с одного торца крышкой 3, примыкающее к внутренней стенке наружной подъемной трубы 2 подвижное днище 4, установленное с зазором относительно крышки 3 и торцов опускной трубой 1. Днище 4 выполняет роль компенсатора температурных удлинений, имеет по меньшей мере одно отверстие 5 для прохода рабочей среды и ориентировано своей вогнутой поверхностью в сторону опускной трубы 1. Устройство снабжено системой дистанционирующих элементов 6, которые размещены в зазоре между опускной трубой 1 и днищем 4, жестко закреплены одним концом к опускной трубе, а другим концом - к подвижному днищу 4. The heat-exchange element contains an internal lowering pipe 1, an external lifting pipe 2, a cover 3 muffled from one end, adjacent to the inner wall of the external lifting pipe 2, a movable bottom 4, installed with a gap relative to the cover 3 and the ends of the lowering pipe 1. The bottom 4 acts as a temperature compensator extensions, has at least one hole 5 for the passage of the working medium and is oriented with its concave surface towards the lowering pipe 1. The device is equipped with a system of spacing elements 6, which are mescheny in the gap between the standpipe and the bottom 1 4 fixedly secured at one end to a standpipe, and the other end - the movable bottom 4.

На внутренней стенке наружной подъемной трубы 2 устройства (фиг.2) размещена с возможностью осевого перемещения цилиндрическая обечайка 7, а днище 4 закреплено на ее торце. Кроме того в зазор между днищем 4 и крышкой 3 расположен по меньшей мере один упругий элемент 8, ориентированный вдоль оси труб 1 и 2. On the inner wall of the outer lifting pipe 2 of the device (figure 2) is placed with the possibility of axial movement of the cylindrical shell 7, and the bottom 4 is fixed to its end. In addition, in the gap between the bottom 4 and the cover 3 is located at least one elastic element 8, oriented along the axis of the pipes 1 and 2.

Теплообменный элемент работает следующим образом. The heat exchange element operates as follows.

При центральном подводе рабочей среды в теплообменный элемент поток последовательно проходит внутреннюю опускную трубу 1, попадает в зазор между торцом внутренней опускной трубы 1 и днищем 4, поворачивает в нем на 180^о и поступает в кольцевой зазор 9. При боковом подводе среды в теплообменный элемент имеет место обратное указанному выше направление движения среды. В результате температурного расширения центральной опускной трубы 1 происходит одновременное продольное осевое перемещение ее торцовой части и подвижного днища 4 относительно крышки 3. Перемещение подвижного днища 4 сопровождается свободной перетечкой части рабочей среды между проточной частью теплообменного элемента и полостью, образованной наружной подъемной трубой 2, крышкой 3 и днищем 4. При этом зазор между торцом центральной опускной трубы 1 и днищем 4 остается постоянным, исключается заклинивание днища 4 в наружной подъемной трубе 2 и не вносится дополнительное гидродинамическое возмущение потока в зазоре между центральной опускной трубой и подвижным днищем 4.When the central traverse the working medium flow in the heat exchange element sequentially passes internal dipleg 1 enters the gap between the inner end of the dipleg 1 and the bottom 4, it rotates ^about 180 and enters the annular clearance 9. In laterally traverse the medium is in heat exchange element place opposite to the above direction of the medium. As a result of the thermal expansion of the central lowering pipe 1, the longitudinal axial movement of its end part and the moving bottom 4 relative to the cover 3 occurs simultaneously. The moving of the moving bottom 4 is accompanied by the free flow of a part of the working medium between the flowing part of the heat exchange element and the cavity formed by the external lifting pipe 2, cover 3 and the bottom 4. At the same time, the gap between the end face of the central lowering pipe 1 and the bottom 4 remains constant, jamming of the bottom 4 in the outer lifting pipe is excluded 2 and no additional hydrodynamic perturbation of the flow is introduced in the gap between the central lowering tube and the movable bottom 4.

Claims

1. ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ типа труба в трубе, содержащий внутреннюю опускную трубу, наружную подъемную трубу, заглушенную с одного торца крышкой, компенсатор температурных удлинений и дистанционирующие элементы, отличающийся тем, что компенсатор температурных удлинений выполнен в виде примыкающего к внутренней стенке наружной подъемной трубы подвижного днища с по меньшей мере одним отверстием для прохода рабочей среды, имеющего вогнутую поверхность со стороны опускной трубы и установленного с зазором относительно крышки и торцов этой трубы, причем дистанционирующие элементы жестко закреплены одним концом к опускной трубе, а другим концом - к подвижному днищу. 1. HEAT EXCHANGE ELEMENT such as a pipe in a pipe, containing an internal lowering pipe, an external lifting pipe, plugged at one end by a lid, a compensator for temperature extensions and distance elements, characterized in that the compensator for temperature extensions is made in the form of a movable bottom adjacent to the inner wall of the external lifting pipe with at least one hole for the passage of the working medium having a concave surface on the side of the dipleg and installed with a gap relative to the cover and the ends of this pipes, and the spacer elements are rigidly fixed at one end to the lowering pipe, and the other end to the movable bottom.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что на внутренней стенке наружной подъемной трубы размещена с возможностью осевого перемещения цилиндрическая обечайка, а днище закреплено на торце упомянутой обечайкой. 2. The element according to claim 1, characterized in that on the inner wall of the outer lifting pipe is placed axially movable cylindrical shell, and the bottom is fixed to the end of the said shell.

3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что в зазоре между днищем и крышкой расположен по меньшей мере один упругий элемент, ориентированный вдоль оси труб. 3. The element according to claim 1, characterized in that in the gap between the bottom and the cover there is at least one elastic element oriented along the axis of the pipes.