RU2382973C1 - Single-flow tubular coil - Google Patents

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention refers to design of tubular heat transfer surfaces of heat exchange devices for fluid media under pressure and can be used in oil, chemical and other industries, namely in oil and oil emulsion heaters. In single-flow tubular coil containing a row of straight tubes and connection elements on tube ends, connection element consists of a tube with holes along its generatrix for inserting straight tube in them; number of holes is equal to number of tubes in a row; in diametral planes of connection element there installed are plates comprising together with the wall of connection element the compartments through which cavities of tubes of the row, which are located in pairs, are connected.

EFFECT: simplifying the design, decreasing overall dimensions of coil, increasing surface area of tubes in overall volume of coil.

2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции трубчатых поверхностей теплопередачи теплообменных устройств для текучих сред под давлением и может быть использовано в нефтяной, химической и других отраслях техники, в частности в нагревателях нефти и нефтяной эмульсии.The invention relates to the construction of tubular heat transfer surfaces of heat exchangers for fluids under pressure and can be used in the oil, chemical and other industries, in particular in oil heaters and oil emulsions.

Известны однопоточные трубчатые змеевики [1, 2], в которых трубы-шпильки соединены приварными крутоизогнутыми двойниками. Минимальное расстояние между осями соседних труб в ряду змеевиков ограничено величиной 1,75d, где d - наружный диаметр труб. Данное обстоятельство сдерживает увеличение площади поверхности труб змеевиков в единице занимаемого ими объема, а также способствует достижению высокой компактности теплообменных устройств.Single-threaded tubular coils are known [1, 2], in which the hairpin tubes are connected by welded, steeply bent twins. The minimum distance between the axes of adjacent pipes in the series of coils is limited to 1.75d, where d is the outer diameter of the pipes. This circumstance restrains the increase in the surface area of the pipes of the coils in the unit of volume occupied by them, and also contributes to the achievement of high compactness of heat exchangers.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является однопоточный трубчатый змеевик, содержащий ряд прямых труб и соединительные элементы на концах труб [3] - прототип.The closest in technical essence to the proposed invention is a single-threaded tubular coil containing a number of straight pipes and connecting elements at the ends of the pipes [3] - prototype.

В известном устройстве, с целью достижения наименьшего расстояния между трубами, они соединены двойником и двумя отводами. Конструкция обеспечивает любое малое расстояние между трубами в плоскости ряда труб. Недостатком змеевика является усложнение конструкции. Наличие дополнительных двух отводов между соседними трубами увеличивает число соединительных сварных швов, что снижает надежность змеевика и повышает его стоимость. Значительно увеличивается габаритный размер ряда труб в направлении, перпендикулярном плоскости ряда.In the known device, in order to achieve the smallest distance between the pipes, they are connected by a double and two branches. The design provides any small distance between the pipes in the plane of the row of pipes. The disadvantage of the coil is the complexity of the design. The presence of two additional bends between adjacent pipes increases the number of connecting welds, which reduces the reliability of the coil and increases its cost. Significantly increases the overall size of the row of pipes in the direction perpendicular to the plane of the row.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в упрощении конструкции, уменьшении габаритов змеевика, повышении площади поверхности труб в габаритном объеме змеевика.The problem to which the present invention is directed is to simplify the design, reduce the dimensions of the coil, increase the surface area of the pipes in the overall volume of the coil.

Сущность изобретения заключается в том, что в однопоточном трубчатом змеевике, содержащем ряд прямых труб и соединительные элементы на концах труб, соединительный элемент состоит из трубы с отверстиями по ее образующей для ввода в них прямых труб, число отверстий равно числу труб в ряду, в диаметральных плоскостях соединительного элемента установлены диски, образующие со стенкой соединительного элемента отсеки, через которые соединяются полости попарно расположенных труб ряда.The essence of the invention lies in the fact that in a single-threaded tubular coil containing a number of straight pipes and connecting elements at the ends of the pipes, the connecting element consists of a pipe with holes along its generatrix to enter straight pipes, the number of holes is equal to the number of pipes in a row, in diametric disks are arranged on the planes of the connecting element, forming compartments with the wall of the connecting element through which the cavities of the pairwise arranged pipes of the row are connected.

В отличие от известного устройства выполнение соединительного элемента из трубы с отверстиями по ее образующей для ввода в них прямых труб и размещение в диаметральных плоскостях соединительного элемента дисков, образующих со стенкой соединительного элемента отсеки, через которые соединяются полости попарно расположенных труб ряда, позволяет использовать в змеевике, независимо от числа прямых труб в нем, только два соединительных элемента - по одному элементу на противоположных сторонах змеевика. Конструкция змеевика получается значительно проще и технологичнее в изготовлении. Расстояние между трубами может быть уменьшено до минимальных величин, позволяющих обеспечить положение качественного сварного шва в месте стыка прямых труб ряда с соединительным элементом. Это дает возможность уменьшить габариты змеевика и повысить площадь поверхности труб в габаритном объеме змеевика. Диски крепятся в соединительном элементе с помощью сварных заклепок, либо с помощью одного или нескольких стержней, прошивающих диски в осевом направлении. Стержни с дисками крепятся между собой сваркой, концы стержней в концевых участках соединительного элемента закрепляются на его стенках также сваркой.In contrast to the known device, the execution of the connecting element from the pipe with holes along its generatrix for direct pipe entry into them and placement of disks in the diametric planes of the connecting element of the disks forming compartments through the cavities of the connecting element through which the cavities of pairwise arranged row pipes are connected allows to be used in the coil , regardless of the number of straight pipes in it, there are only two connecting elements - one element on opposite sides of the coil. The design of the coil is much simpler and more technologically advanced in manufacture. The distance between the pipes can be reduced to the minimum values, allowing to ensure the position of a high-quality weld at the junction of straight pipes of a row with a connecting element. This makes it possible to reduce the dimensions of the coil and increase the surface area of the pipes in the overall volume of the coil. The disks are fastened in the connecting element using welded rivets, or using one or more rods stitching the disks in the axial direction. The rods with discs are fastened together by welding, the ends of the rods in the end sections of the connecting element are also fixed on its walls by welding.

Возможные кольцевые зазоры между дисками и стенкой соединительного элемента могут приводить к осевым перетокам жидкости из одного отсека в другой, соседний. Однако из-за низкой разности давлений в соседних отсеках, равной потере давления потока в одной петле змеевика, осевые перетоки будут малы и в большинстве нагревательных устройств они не имеют сколь-нибудь существенного значения для работы устройства.Possible annular gaps between the disks and the wall of the connecting element can lead to axial flow of fluid from one compartment to another, adjacent. However, due to the low pressure difference in neighboring compartments, equal to the loss of flow pressure in one loop of the coil, the axial flows will be small and in most heating devices they do not have any significant significance for the operation of the device.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the claimed device meets the criterion of "novelty."

Известные технические решения [1, 2] имеют более сложную конструкцию. Это, а также наличие большого числа сварочных швов, обусловливает технологическую сложность изготовления и пониженную надежность.Known technical solutions [1, 2] have a more complex structure. This, as well as the presence of a large number of welds, determines the technological complexity of manufacturing and reduced reliability.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".All this allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 приведен разрез предлагаемого однопоточного трубчатого змеевика; на фиг.2 - часть соединительного элемента.Figure 1 shows a section of the proposed single-threaded tubular coil; figure 2 - part of the connecting element.

Однопоточный трубчатый змеевик содержит ряд прямых труб 1 и соединительные элементы 2 с отверстиями 3 по образующим. В соединительных элементах 2 размещены диски 4. Диски 4 со стенками соединительного элемента 2 образуют отсеки 5, через которые соединяются полости двух рядом расположенных труб 1 ряда.The single-threaded tubular coil contains a number of straight pipes 1 and connecting elements 2 with holes 3 along the generatrices. Disks 4 are located in the connecting elements 2. The disks 4 with the walls of the connecting element 2 form compartments 5 through which the cavities of two adjacent pipes of the 1st row are connected.

Концы труб 1 соединяются с элементами 2 сваркой по линиям стыка. В конструкции змеевика минимизировано количество сварных швов и используются стандартные и унифицированные изделия.The ends of the pipes 1 are connected to the elements 2 by welding along the joints. The design of the coil minimizes the number of welds and uses standard and standardized products.

Однопоточный трубчатый змеевик работает следующим образом. При подаче, например, слева в соединительный элемент 2 поток жидкости поворачивает на 90° и входит в первую прямую трубу ряда. На выходе из трубы поток поворачивает в отсеке 5 на 180° и входит в следующую прямую трубу ряда. Далее поток последовательно проходит через все отсеки 5 в соединительных элементах 2 и трубах 1 ряда и выходит из змеевика справа.Single-threaded tubular coil operates as follows. When feeding, for example, from the left into the connecting element 2, the fluid flow turns 90 ° and enters the first straight pipe of the row. At the outlet of the pipe, the flow turns in compartment 5 through 180 ° and enters the next straight pipe of the row. Further, the flow sequentially passes through all compartments 5 in the connecting elements 2 and pipes 1 of the row and leaves the coil to the right.

Преимуществами предлагаемого однопоточного трубчатого змеевика являются:The advantages of the proposed single-threaded tubular coil are:

- конструктивная простота и более простая технология изготовления;- constructive simplicity and simpler manufacturing technology;

- большая площадь поверхности труб, приходящаяся на единицу объема змеевика.- a large surface area of the pipes per unit volume of the coil.

Источники информацииInformation sources

1. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1987. с.13÷16.1. Entus N.R., Sharikhin V.V. Tube furnaces in the refining and petrochemical industries. M .: Chemistry, 1987.S. 13 ÷ 16.

2. Патент РФ №2256846 С1, М. кл. 22В 7/00. Бюл. №20 от 20.07.2005.2. RF patent No. 2256846 C1, M. cl. 22V 7/00. Bull. No. 20 dated 07/20/2005.

3. Авторское свидетельство СССР №454405, М. кл. F26в 5/10, C10g 9/20. Бюл. №47 от 25.12.1974.3. Copyright certificate of the USSR No. 454405, M. cl. F26in 5/10, C10g 9/20. Bull. No47 on 12/25/1974.

Claims (1)

Однопоточный трубчатый змеевик, содержащий ряд прямых труб и соединительные элементы на концах труб, отличающийся тем, что соединительный элемент состоит из трубы с отверстиями по ее образующей для ввода в них прямых труб, число отверстий равно числу труб в ряду, в диаметральных плоскостях соединительного элемента установлены диски, образующие со стенкой соединительного элемента отсеки, через которые соединяются полости попарно расположенных труб ряда. A single-threaded tubular coil containing a number of straight pipes and connecting elements at the ends of the pipes, characterized in that the connecting element consists of a pipe with holes along its generatrix to enter straight pipes, the number of holes is equal to the number of pipes in a row, in the diametrical planes of the connecting element disks forming compartments with the wall of the connecting element through which the cavities of the pairwise arranged pipes of the row are connected.

Images