RU2013737C1 - Heat exchanger - Google Patents
Heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013737C1 RU2013737C1 SU5054021A RU2013737C1 RU 2013737 C1 RU2013737 C1 RU 2013737C1 SU 5054021 A SU5054021 A SU 5054021A RU 2013737 C1 RU2013737 C1 RU 2013737C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- pipe
- exchanger according
- paragraphs
- heat
- Prior art date
Links
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 2
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 2
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к теплоэнергетике, и может быть использовано в пищевой промышленности для температурной обработки жидких продуктов, например для пастеризации молока. The invention relates to the field of engineering, in particular to the power system, and can be used in the food industry for the temperature treatment of liquid products, for example for pasteurization of milk.
Известен многоходовой теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, трубные решетки, теплообменные трубы, закрепленные между трубными решетками, поперечные перегородки, размещенные в корпусе, входные и выходные патрубки [1] . Known multi-pass heat exchanger containing a cylindrical body, tube sheets, heat transfer pipes fixed between the tube sheets, transverse partitions placed in the case, inlet and outlet pipes [1].
Конструкция теплообменника не обеспечивает высокой эффективности его работы. Это связано с тем, что параллельное соединение труб в секциях накладывает ограничение на скорость протекания в них жидкости, и следовательно, на эффективность протекания процесса теплообмена. The design of the heat exchanger does not provide high efficiency of its work. This is due to the fact that the parallel connection of pipes in sections imposes a restriction on the rate of flow of liquid in them, and therefore on the efficiency of the process of heat transfer.
Известен также теплообменник, содержащий полый цилиндрический корпус, покрытый слоем теплоизоляции и имеющий патрубки подачи и отвода теплоносителя, трубные решетки, теплообменные трубы с накаткой на поверхности, торцовые крышки и прокладки из эластичного материала, размещенные между торцовыми крышками и трубными решетками [2] . Теплообменные трубы, расположенные рядом, сообщены между собой через пазы в трубных решетках, причем на трубах выполнена кольцевая накатка. Трубы соединены последовательно с образованием по меньшей мере одного контура протекания нагреваемой жидкости. К недостаткам указанного теплообменника, принятого за прототип, относится большое гидравлическое сопротивление контура протекания нагреваемой жидкости, что объясняется наличием на трубах кольцевой накатки, а также формой пазов в трубных досках, через которые жидкость перетекает из одной трубы в другую. К недостаткам прототипа относится также низкая эффективность процесса теплообмена, что объясняется отсутствием средств турбулизации движения теплоносителя (пара) внутри корпуса. Also known is a heat exchanger containing a hollow cylindrical body coated with a layer of thermal insulation and having nozzles for supplying and discharging a heat carrier, tube sheets, heat-exchange tubes with knurling on the surface, end caps and gaskets made of elastic material placed between the end caps and tube sheets [2]. The heat exchange pipes located next to each other are interconnected through grooves in the tube sheets, and ring rolling is made on the pipes. The pipes are connected in series with the formation of at least one flow path of the heated fluid. The disadvantages of this heat exchanger, adopted as a prototype, include the large hydraulic resistance of the heated fluid flow path, which is explained by the presence of ring rolling on the pipes, as well as by the shape of the grooves in the tube boards through which the fluid flows from one pipe to another. The disadvantages of the prototype also include the low efficiency of the heat transfer process, which is explained by the lack of means of turbulization of the movement of the coolant (steam) inside the housing.
Цель изобретения - снижение гидравлических потерь в теплообменных трубах и в местах их соединения, интенсификация процесса теплообмена за счет турбулизации движения теплоносителя. The purpose of the invention is the reduction of hydraulic losses in heat transfer pipes and in the places of their connection, the intensification of the heat transfer process due to turbulization of the movement of the coolant.
Указанная цель достигается тем, что теплообменник, содержащий цилиндрический корпус со слоем теплоизоляции и патрубками для ввода и вывода межтрубной среды, размещенный в корпусе пучок сообщенных между собой теплообменных труб, имеющих накатку на поверхности и закрепленных в отверстиях трубных решеток, торцовые крышки, через эластичные прокладки прикрепленные к трубным решеткам, и патрубки для ввода и вывода трубной среды, подключенные к соответствующим теплообменным трубам, снабжен поперечными перегородками, установленными в межтрубном пространстве с образованием кольцевых зазоров с теплообменными трубами. Накатка на поверхности последних выполнена в виде сферических сегментов, а каждая эластичная прокладка выполнена с выемками, расположенными со стороны трубной решетки, имеющими в продольном сечении форму круговых сегментов и сообщающими теплообменные трубы между собой. Возможно выполнение теплообменника с поперечными перегородками, имеющими различные площади поверхностей и образующими с корпусом переточные окна для межтрубной среды с площадью проходного сечения, определяемой из соотношения Fn= 0,8n-1, где n - номер перегородки, считая от ближней к патрубку ввода межтрубной среды, Fn - площадь проходного сечения окна, образованного n-й перегородкой. Кольцевые зазоры между перегородками и каждой теплообменной трубой могут быть выполнены величиной, определяемой из соотношения h= 0,1-0,2 d1, где h - величина зазора, d1 - наружный диаметр трубы.This goal is achieved by the fact that the heat exchanger containing a cylindrical body with a layer of insulation and nozzles for input and output of the annular medium, placed in the body is a bundle of interconnected heat exchange pipes having a knurling on the surface and fixed in the openings of the tube sheets, end caps, through elastic gaskets attached to the tube sheets, and nozzles for the input and output of the pipe medium connected to the respective heat exchange tubes, equipped with transverse partitions installed in the inside in a wide space with the formation of annular gaps with heat exchange tubes. The knurling on the surface of the latter is made in the form of spherical segments, and each elastic gasket is made with recesses located on the side of the tube sheet, having in the longitudinal section the shape of circular segments and communicating the heat exchange pipes with each other. It is possible to make a heat exchanger with transverse partitions having different surface areas and forming transfer windows with the body for the annular medium with a cross-sectional area determined from the relation F n = 0.8 n-1 , where n is the number of the partition counting from the closest to the inlet pipe annulus, F n - the area of the bore of the window formed by the n-th partition. The annular gaps between the partitions and each heat transfer pipe can be made by a value determined from the ratio h = 0.1-0.2 d 1 , where h is the gap, d 1 is the outer diameter of the pipe.
Сферические сегменты на поверхности теплообменных труб могут быть выполнены с диаметром их основания, глубиной и шагом вдоль труб, определяемыми соответственно из соотношений:
dc = , Δ= 0,02-0,05 d1, t= 0,3-0,5 d1, где dс - диаметр основания сферического сегмента, d1 - наружный диаметр трубы, k - количество сферических сегментов в поперечном сечении последней, Δ - глубина сферических сегментов, t - шаг их расположения вдоль труб.The spherical segments on the surface of the heat exchange pipes can be made with the diameter of their base, depth and pitch along the pipes, determined respectively from the ratios:
d c = , Δ = 0.02-0.05 d 1 , t = 0.3-0.5 d 1 , where d c is the diameter of the base of the spherical segment, d 1 is the outer diameter of the pipe, k is the number of spherical segments in the cross section of the latter , Δ is the depth of the spherical segments, t is the step of their location along the pipes.
Поверхности эластичных прокладок со стороны торцовых крышек могут быть выполнены коническими, при этом последние скреплены с трубными решетками с помощью хомутов. Выемки в эластичных прокладках могут иметь в продольном сечении вид полукругов радиусом, определяемым из соотношения: r1= 1,2-1,4do, где do - внутренний диаметр трубы, сообщающейся с выемкой.The surfaces of the elastic gaskets on the side of the end caps can be conical, while the latter are fastened to the tube sheets using clamps. The recesses in the elastic gaskets may have a longitudinal section in the form of semicircles with a radius determined from the ratio: r 1 = 1.2-1.4d o , where d o is the inner diameter of the pipe in communication with the recess.
Днище каждой выемки эластичной прокладки может иметь в поперечном сечении форму полуокружности радиусом, равным половине внутреннего диаметра трубы. The bottom of each recess of the elastic strip may have a cross-section in the form of a semicircle with a radius equal to half the inner diameter of the pipe.
Нанесение на трубы накатки в виде сферических сегментов указанных размеров позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление контура циркуляции жидкости и одновременно интенсифицировать процесс теплообмена. Выполнение в эластичных прокладках выемок указанной выше формы снижает гидравлические потери при перетекании жидкости из одной трубы в другую. Кроме того, прокладки с конической поверхностью обеспечивают более надежную герметизацию корпуса. Перегородки указанных размеров обеспечивают постоянство скорости движения теплоносителя и высокую турбулентность, а следовательно, интенсифицируют теплообмен. Таким образом, отличительные признаки изобретения обеспечивают достижение указанного выше технического результата. Application to the knurling pipes in the form of spherical segments of the indicated sizes allows reducing the hydraulic resistance of the liquid circulation circuit and at the same time intensifying the heat transfer process. The execution of the recesses of the above form in elastic gaskets reduces hydraulic losses during fluid flow from one pipe to another. In addition, gaskets with a conical surface provide more reliable sealing of the housing. Partitions of the indicated sizes provide a constant velocity of the coolant and high turbulence, and therefore, intensify heat transfer. Thus, the distinguishing features of the invention ensure the achievement of the above technical result.
На фиг. 1 представлен теплообменник, сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a heat exchanger, section BB in FIG. 2; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - node I in FIG. 1; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 1.
Теплообменник содержит корпус 1 со слоем теплоизоляции 2, имеющий патрубки 3 и 4 ввода и вывода межтрубной среды, трубные решетки 5, теплообменные трубы 6 с накаткой на поверхности, торцовые крышки 7 и прокладки 8 из эластичного материала. На одной из труб выполнен патрубок 9 ввода трубной среды, а на другой - патрубок 10 ее вывода. Трубы сообщены между собой через выемки 11 в прокладках 8. Внутри полого корпуса 1, в межтрубном пространстве 12 размещены перегородки 13. Контактирующие с торцовыми крышками 7 поверхности 14 прокладок выполнены коническими. Поверхности самих крышек при этом выполнены плоскими. При сборке крышки 7 выгибаются и фиксируются в состоянии упругой деформации с помощью хомутов 15. Это позволяет надежно прижимать прокладки 8 к трубным доскам 5. Между перегородками 13 и теплообменными трубами 6 выполнены кольцевые зазоры 16. Размеры перегородок выбраны из условия обеспечения требуемой площади переточных окон 17. Площадь F1 окна 17, образованного расположенной рядом с входным патрубком 3 перегородкой, равна площади Fвв проходного сечения патрубка 3, через который подается теплоноситель или охладитель. Площадь F2 отверстия 17, образованного следующей перегородкой, равна 0,8 F1 и т. д.The heat exchanger contains a
Рассмотрим работу теплообменника при его применении для пастеризации молока или тепловой обработки какого-либо другого жидкого продукта. Consider the operation of the heat exchanger when it is used to pasteurize milk or heat treat any other liquid product.
Продукт подается через входной патрубок 9 и одним или несколькими параллельными потоками протекает через все теплообменные трубы. Продукт разделяется (фиг. 1) на два параллельных потока в теплообменной трубе 6, на которой выполнен патрубок 9. Из одной трубы в другую продукт перетекает через выемки 11 в эластичных прокладках 8. В одной из труб потоки (если их несколько) сливаются и выводятся через выполненный на этой трубе выходной патрубок 10. The product is fed through the
Теплоноситель (пар) подается в патрубок 3 и через окна 17 и зазоры 16 движется по секциям корпуса. Контактируя с поверхностью труб 6, теплоноситель нагревает протекающий в них продукт и выводится через патрубок 4. Вследствие наличия на поверхности труб 6 сферических углублений (лунок) в потоке продукта образуются микровихри (закрученные струи), в которые всасываются пристеночные массы продукта. Это явление сопровождается интенсификацией процесса теплообмена. The coolant (steam) is supplied to the pipe 3 and through the
Claims (7)
Fn = 0,8n-1 · Fвв,
где n - номер перегородки, считая от ближней к патрубку ввода межтрубной среды;
Fвв - площадь проходного сечения последнего;
Fn - площадь проходного сечения окна, образованного n-й перегородкой.2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the transverse partitions are made with different areas of their surfaces, forming with the body transfer windows for the annular medium with a bore area determined from the ratio
F n = 0.8 n-1 · F cc ,
where n is the number of the septum, counting from the closest to the nozzle of the input annular medium;
F BB - the area of the passage of the latter;
F n - the area of the passage section of the window formed by the n-th partition.
h = 0,1 - 0,2d1,
где d1 - наружный диаметр трубы.3. The heat exchanger according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the annular gaps between the partitions and each heat exchanger pipe have a value
h = 0.1 - 0.2d 1 ,
where d 1 is the outer diameter of the pipe.
dc = ;
Δ = 0,02-0,05d1;
t= 0,3-0,5d1 ,
где d1 - наружный диаметр трубы;
k - количество сферических сегментов в поперечном сечении последней.4. The heat exchanger according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the spherical segments on the surface of the heat exchange pipes are made with a diameter d from their base, depth Δ and pitch t along the pipes, respectively determined from the relations:
d c = ;
Δ = 0.02-0.05d 1 ;
t = 0.3-0.5d 1 ,
where d 1 is the outer diameter of the pipe;
k is the number of spherical segments in the cross section of the latter.
r1 = 1,2 - 1,4 d0,
где d0 - внутренний диаметр трубы, сообщающейся с выемкой.6. The heat exchanger according to paragraphs. 1 to 5, characterized in that the recesses in the elastic gaskets are made each with a longitudinal section in the form of a semicircle of radius
r 1 = 1.2 - 1.4 d 0 ,
where d 0 is the inner diameter of the pipe in communication with the recess.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5054021 RU2013737C1 (en) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5054021 RU2013737C1 (en) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | Heat exchanger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013737C1 true RU2013737C1 (en) | 1994-05-30 |
Family
ID=21609190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5054021 RU2013737C1 (en) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | Heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2013737C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2110181C1 (en) * | 1996-07-02 | 1998-05-10 | Московский машиностроительный завод молочного оборудования "Молмаш" | Multichannel regenerative tubular heat-exchanger for thermal treatment of food liquids |
| RU2142325C1 (en) * | 1999-03-15 | 1999-12-10 | Сосна Михаил Хаймович | Natural gas processing technique |
| RU2182693C1 (en) * | 2001-08-07 | 2002-05-20 | ЗАО "Управляющая компания "Промэнерго" | Supporting partition |
| RU2182694C1 (en) * | 2001-08-07 | 2002-05-20 | ЗАО "Управляющая компания "Промэнерго" | Supporting partition |
| RU2569798C2 (en) * | 2013-12-18 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Reverse water supply system |
| RU2770086C1 (en) * | 2021-03-12 | 2022-04-14 | Сергей Леонидович Терентьев | Shell-and-tube heat exchanger |
-
1992
- 1992-07-08 RU SU5054021 patent/RU2013737C1/en active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2110181C1 (en) * | 1996-07-02 | 1998-05-10 | Московский машиностроительный завод молочного оборудования "Молмаш" | Multichannel regenerative tubular heat-exchanger for thermal treatment of food liquids |
| RU2142325C1 (en) * | 1999-03-15 | 1999-12-10 | Сосна Михаил Хаймович | Natural gas processing technique |
| RU2182693C1 (en) * | 2001-08-07 | 2002-05-20 | ЗАО "Управляющая компания "Промэнерго" | Supporting partition |
| RU2182694C1 (en) * | 2001-08-07 | 2002-05-20 | ЗАО "Управляющая компания "Промэнерго" | Supporting partition |
| RU2569798C2 (en) * | 2013-12-18 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Reverse water supply system |
| RU2770086C1 (en) * | 2021-03-12 | 2022-04-14 | Сергей Леонидович Терентьев | Shell-and-tube heat exchanger |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4211277A (en) | Heat exchanger having internal fittings | |
| US3240268A (en) | Stacked caseless heat exchangers | |
| US3310105A (en) | Heat exchanger with combined closing member and fluid distributor | |
| RU2013737C1 (en) | Heat exchanger | |
| US4434846A (en) | Patterned heat exchanger fin | |
| JPH03241290A (en) | Mixer element for heat exchange | |
| CA2269463C (en) | Multi-pass heat exchanger | |
| RU2011943C1 (en) | Multipass heat exchanger | |
| SU1672193A1 (en) | Heat transfer plate | |
| RU2066036C1 (en) | Heat exchange member | |
| SU1320636A1 (en) | Heat exchanger | |
| RU2094726C1 (en) | Plate-type heat exchanger | |
| RU2000534C1 (en) | Plate heat exchanger pack | |
| RU2819124C1 (en) | Belt heat exchanger | |
| SU1232923A1 (en) | Heat-exchanging element of plate heat exchanger | |
| SU1144715A1 (en) | Static mixer | |
| SU1733894A1 (en) | Tube-in-tube heat exchanger | |
| RU2806946C1 (en) | Heat and mass transfer device | |
| SU1359630A1 (en) | Plate-tube heat exchanger | |
| SU1359631A1 (en) | Heat-exchange member of plate-type heat exchanger | |
| US1759126A (en) | Heat interchanger | |
| SU1578433A1 (en) | Vertical heat-exchanger | |
| RU2039923C1 (en) | Shell-and-tube heat exchanger | |
| RU2089808C1 (en) | Heat exchanger | |
| SU1291093A1 (en) | Apparatus for thermal treatment of milk |