SU901795A1 - Спиральный теплообменник - Google Patents

Description

(54) СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Изобретение относитс  к теплообменным аппаратам и может быть использовано дл  нагрева и охлаждени  неньютоновских в зкопластичных жидкостей в химической, нефт ной и газовой промышленности. Известен теплообменник содержаший корпус с входным и выходным коллекторами дл  одной из сред, подключенными к параллельно раз мещенным виткам труб; смежные витки имеют противоположную закрутку, по их внутреннему периметру установлена перфорированна  обечайка , служаща  распределительным коллектором дл  второй среды,, а выходной коллектор первой среды расположен внутри обечайки 11 . Недостатками известного теплообменника  вл ютс  нетехнологичность изготовлени , сложность обслуживани  и громоздкость. Известен также теплообменник, содержаший корпус с по русно размещенными секци ми спиральных горизонтальных труб, подключенных к раздающим и собирающим секционированным коллекторам, расположенным внутри кожуха в пределах одной полуокружности, раздающие и собирающие коллекторы собраны попарно, и кажда  пара подключена только к одной секции и имеет высоту, ступенчато уменьшающуюс  от верхней секции к нижней 2. Такой теплообменник имеет ограничеш то сферу применени  и не позвол ет примен ть короткие спирали. Известен, кроме того, теплообменник, содержащий корпус с отверсти ми дл  входа и выхода одной жидкости, спирали, имеющие плотную намотку витка, расположенные вертикально один под другим, коллекторы входа и выхода другой жидкости, расположенные снаружи и в центре витков, и вертикальную разделительную стенку, выполненную из тонкой металлической ленты, также скрученной в спираль и предназначенной дл  фиксировани  витков по высоте 3. Указанный теплообменник также нетехнологичен в исполнении, сложен в обслуживании и некомпактен. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  теплообменник „содержащий кожух с по русно размещенными внутри него секци ми

трубчатых спиралей, расположенных вокруг центральной трубы, разделенной продольной перегородкой на входной и вь1ходной коллекторы причем к первому подключены входные участки спиралей первой секции, а ко второму выходные участки спиралей последней секции, и секции между собой с помощью переходников, размещенных вне кожуха. При этом в смежных  русах спирали имеют противоположную закрутку 4.

Недостатком данного теплообменника  вл етс  размещение переходников вне кожуха что не допускает возможности ремонта и технологической очистки спиральны секций теплообменника без полного демонтажа конструкЦИК . Кроме того, эта конструкци  не позвол ет в широком диапазоне измен ть размеры спиралей . При малой длине спиралей использова1ше переходников вне кожуха не тех1юлогично из-за малого диаметра кожуха,

Цель изобретени  - интенсификаци  теплообмена .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в теплообменнике между смежными  русами дополнительно установлен промежуточный кольцевой коллектор в виде разделенного поперечной Перегородкой тора к которому подключены спспирали секций вышерасположенного  руса, св занные со входным коллектором, и спирали секций иижерасположенного  руса, св занные с выходным коллектором, причем между  русами установлены в чередующемс  по высоте пор дке центральные и кольцевые периферий ные поперечные перегородки дл  зигзагообразного , церемещени  среды.

На фиг. I схематически изображен предллгаемый теплообменник,общий вид; на фиг. 2 -съемное кольцо, служащее дл  создани  направленного движени  среды в межтрубиом пространстве; на фиг. 3 - промежуточный кольцеВОЙ коллектор, разрез.

Кожух 1 теплообменника выполнен в виде цилиндрической обечайки с эллиптическим днищем 2 и крьццкой 3. Крышка 3 имеет патрубок 4 входа теплоносител , а днище 2 - патрубок 5 выхода теплоносител . Крышка 3 выполнена съемной и жестко соединена (например сваркой) с центральной трубой 6. Кожух 1 и крышка 3 соединены с помощью фланцевого соединени  7. Труба 6 разделена продольной перегородкой 8 на входной 9 и выходной 10 коллекторы и заглушена с торцов. Труба 6 имеет патрубки 11 и 12 соответственно дл  входа и выхода рабочей жидкости.

В кожухе 1 по русно размещены секции тру чатых спиралей 13, расположенных вокруг трубы 6. В верхнем  русе спирали 13 подключены к входному коллектору 9 и к промежуточному кольцевому коллектору 14. В 1шжерасположенном  русе спирали подсоединены к прС межуточному коллектору 14 и к выходному коллектору 10. Промежуточный кольцевой коллектор 14 выполнен в виде тора, разделенного поперечной перегородкой 15. Спирали в смежных  русах имеют противоположную закрутку, обеспечива  этим сохранение кинетической энергии потока и,.тем самым, увеличива  коэффициент теплопередачи. Кроме того, кольцевой промежуточный коллектор 14  вл етс  смесителем , в котором происходит выравнивание температур вход щих потоков, что также способствует увеличению коэффициента теплопередачи. Промежуточный кольцевой коллектор 14 жестко крепитс  к трубе 6 посредством приваренного к нему кольца 1б.

Разьемные кольца 17 укреплены на трубе 6. Разъемные кольца 17 и промежуточные кольцевые коллекторы 14 с кольцами 16 служат перегородками между  русами и попеременно чередуют кольцевые вырезы центральной части с вырезами периферийной дл  изменени  потока теплоносител  и обеспечени  его зшзагообразного перемещени  в межтрубном пространстве и более эффективного омывани  спиралей , в результате чего увегшчиваетс  коэффициент теплопередачи.

Спиральный трубчатый теплообменник работает следующим образом.

Теплоноситель входит в патрубок 4, проходит в межтрубное пространство, омывает спирали 13 и выходит в патрубок 5. Кольца 16 и 17 измен ют направление потока теплоносител  от  руса к  русу.

Рабочий продукт поступает в патрубок 11 входного коллектора 9 и распредел етс  по подключенным к нему спирал м 13 соответствующих секций. В спирал х рабоча  жидкость в центральной части движетс  к наружной стенке под действием центробежной силы. Жидкость около этой стенки течет вдоль поверхности к внутренней стенке. Таким образом, в спирали вторичный поток образует пару вихрей в поперечном сечении трубы 6. Одновременно рабоча  жидкость движетс  вдоль оси трубы и, следовательно , ее траектори  имеет форму винтовой линии.

Claims (4)

1. После выхода из спиралей в пр молинейном канале вторичные течени  сохран ютс  на длине 50-75 диаметров трубы спирали. Следовательно , в промежуточный кольцевой коллектор 14 входит устойчивое вторичное течение. Здесь потоки рабочей жидкости,перемешиваютс  и поступают в спирали, св занные с выходным коллектором 10; Дл  сохранени  кинетической энергии закрученного потока спирали, св занные с входным и выходным коллекторами, имеют противоположную закрутку. Из выходнр59 го коллектора 10 через патрубок 12 жидкость выходит из теплообменника. В теплообменнике предлагаемой конструкции технико-экономический эффект достигаетс  в результате увеличени  коэффициента теплопередачи и дополнительного интенсивного перемешивани  продукта в промежуточном кольцевом коллекторе и вследствие простой технологии изготовлени . При использований предлагаемого теплообмен ника дл  неньютоновских в зкопластичных жид костей при оптимальном режиме работы коэффициент теплопередачи увеличиваетс  в 10 раз по сравнению с Пр мой трубой. Формула изобретени  1. Спиральный теплообменник, содержащий кожух с по русно размещенными секци ми трубчатых спиралей, расположенных вокруг центральной трубы, разделенной продольной перегородкой на входной и выходной коллекторы , к которым подключены спирали соответствующих секций, причем спирали смежных  русов имеют противоположную закрутку, о т5 личающийс  теА4, что, с целью интенсификации теплообмена, между смежными  русами дополнительно установлен промежуточный кольцевой коллектор в виде разделенного поперечной перегородкой тора, к которому подключены спирали секций вышераспопоженного  руса, св занные со входным коллектором, и спирали секций нижерасположенного  руса, св занные с выходным коллектором. 2. Теплообменник по п. 1, о т л и ч а ib щ и и с   тем, что между  русами установлены в чередующемс  по высоте пор дке центральные и кольцевые периферийные поперечные перегородки дл  зигзагообразного перемещени  среды. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 491815, кл. F 28 О 7/02, 1970. i
2. 2.Патент СССР N 462354, кл. F 28 D 7/02, опублик. 1975.
3. 3.Патент Франции № 1403239, кл. F 28 D, опублик. 1965.
4. 4.Авторское свидетельство СССР № 557251, кл. F 28 D 7/04, 1974.