RU2034490C1

RU2034490C1 - Multipass tubular heat exchanger

Info

Publication number: RU2034490C1
Authority: RU
Inventors: Е.С. Абрамов; В.Н. Марков
Original assignee: Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов"
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1995-05-10

Abstract

FIELD: food industry. SUBSTANCE: heat exchanger has housing with branch pipes to let heat carrier and liquid to be treated pass in and out, tube bank secured in tube plates in concentric rows, covers closing the tube plates, and cylindrical partitions placed between concentric circles formed by tube bank. Length of each partition is less than length of intertube space. Each partition is connected alternately in opposite tube plate. Circular recesses for connecting two adjacent concentric rows of tubes are made in tube plates at placed of tube end connection. Treated liquid inlet branch pipe is arranged in center of front cover. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к молочной и пищевой промышленности, а именно к устройствам для тепловой обработки молока и других жидких пищевых продуктов. The invention relates to the dairy and food industries, in particular to devices for the heat treatment of milk and other liquid food products.

Известно устройство для пастеризации молока, состоящее из блока, образованного нажимными плитами с подводящими и отводящими патрубками и переходниками, а также набора металлических теплообменных элементов в виде коаксиальных цилиндров, каждый из которых имеет на одной из своих сторон электронагревательную пленку с контактными электродами, скрепленных посредством стяжных штанг и прокладок с образованием каналов для прохода молока. A device for pasteurization of milk is known, consisting of a block formed by pressure plates with inlet and outlet pipes and adapters, as well as a set of metal heat exchange elements in the form of coaxial cylinders, each of which has on one of its sides an electric heating film with contact electrodes fastened by means of coupling rods and gaskets with the formation of channels for the passage of milk.

Недостатком такого устройства является сложная технология изготовления, невозможность применения широко распространенных теплоносителей (пара, воды), а также необходимость дополнительного коллектора для равномерного распределения потока молока во входной кольцевой канал. The disadvantage of this device is the complex manufacturing technology, the inability to use widespread coolants (steam, water), as well as the need for an additional collector for uniform distribution of the milk flow in the inlet annular channel.

Известен многоходовой кожухотрубный теплообменник, выбранный в качестве прототипа, состоящий из пучка труб, концы которых заделаны в трубные решетки, а трубные решетки в местах соединения с трубами имеют углубления, общие для двух соседних труб, и закрытый крышкой с плоской внутренней поверхностью. Known multi-pass shell-and-tube heat exchanger, selected as a prototype, consisting of a bundle of pipes, the ends of which are embedded in the tube sheets, and the tube sheets at the junction with the pipes have recesses common to two adjacent pipes, and closed with a lid with a flat inner surface.

Недостатком данной конструкции является реализация не самой эффективной для теплоотдачи схемы движения теплоносителей. В этом теплообменнике чередуются участки, где молоко и теплоноситель двигаются в противотоке, и участки с прямотоком. The disadvantage of this design is the implementation is not the most effective for heat transfer patterns of movement of coolants. In this heat exchanger, sections alternate where milk and heat transfer medium are in countercurrent flow and sections with forward flow.

Известен многоходовый кожухотрубный теплообменник, состоящий из пучка труб, концы которых заделаны в трубные решетки, а трубные решетки в местах соединения с трубами имеют углубления, общие для двух соседних труб и закрытые крышками с плоской внутренней поверхностью. Known multi-pass shell-and-tube heat exchanger, consisting of a bundle of pipes, the ends of which are embedded in the tube sheets, and the tube sheets at the points of connection with the pipes have recesses common to two adjacent pipes and closed with lids with a flat inner surface.

Недостатком данной конструкции является реализация не самой эффективной для теплоотдачи схемы движения теплоносителей. The disadvantage of this design is the implementation is not the most effective for heat transfer patterns of movement of coolants.

В таком теплообменнике чередуются участки, где молоко и теплоноситель двигаются в противотоке, и участки с прямотоком. Кроме того, этот теплообменник имеет высокое гидравлическое сопротивление из-за большого количества поворотов потока молока на 180^о.In such a heat exchanger, sections alternate where milk and heat transfer medium are in countercurrent flow and sections with forward flow. In addition, this heat exchanger has a high hydraulic resistance due to the large number of turns of the milk flow by 180 ^° .

Известен теплообменник, выбранный в качестве прототипа, состоящий из двойных труб, вставленных одна в другую и ввальцованных в трубные решетки, закрывающиеся крышками, снабженными резиновыми прокладками. Молоко и теплоноситель в этом теплообменнике двигаются в противотоке на всем своем пути. Known heat exchanger, selected as a prototype, consisting of double pipes inserted one into the other and rolled into tube sheets, which are closed by covers equipped with rubber gaskets. Milk and heat carrier in this heat exchanger move in countercurrent along its entire path.

Недостатками данного теплообменника являются: сложность крепления и соединения между собой наружных теплообменных труб; неполное использование межтрубного пространства и увеличенные габариты; большое количество прижимных крышек и прокладок; высокое общее гидравлическое сопротивление из-за большого количества поворотов потоков на 180^о.The disadvantages of this heat exchanger are: the complexity of fastening and connecting to each other external heat transfer pipes; incomplete annulus use and increased dimensions; a large number of pressure caps and gaskets; high total hydraulic resistance due to the large number of turns of flows 180 ^° .

Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение общего гидравлического сопротивления. The aim of the invention is to simplify the design and reduce the overall hydraulic resistance.

Цель достигается тем, что для уменьшения количества ходов теплоносителя в межтрубном пространстве установлены цилиндрические, коаксиально расположенные перегородки меньшей длины, чем длина межтрубного пространства, которые, чередуясь через одну, закреплены на внутренних сторонах трубных решеток, отделяя кольцевые ряды труб, а для уменьшения количества ходов обрабатываемой жидкости трубные решетки в местах крепления концов труб имеют кольцевые углубления и при установленных крышках соединяю последовательно два соседних кольцевых ряда труб. The goal is achieved in that in order to reduce the number of coolant strokes in the annular space, cylindrical, coaxially located partitions of shorter length than the annular space are installed, which, alternating through one, are fixed on the inner sides of the tube sheets, separating the annular rows of pipes, and to reduce the number of strokes the processed fluid, the tube sheets at the points of attachment of the ends of the pipes have annular recesses and, when the covers are installed, I connect two adjacent annular rings in series yes pipes.

На фиг.1 изображен разрез предлагаемого теплообменника, на фиг.2,3,4 разрезы А-А, Б-Б, В-В теплообменника. In Fig.1 shows a section of the proposed heat exchanger, Fig.2,3,4 sections aa, bb, bb of the heat exchanger.

Теплообменник состоит из трубных решеток 1,2, трубы в которых размещены по концентрическим окружностям с образованием кольцевых рядов 3,4,5, цилиндрических перегородок 6 меньшей длины, чем длина межтрубного пространства 7, установленных коаксиально в межтрубном пространстве, отделяя кольцевые ряды труб, и закрепленных через одну на внутренних сторонах трубных решеток, входного коллектора 8, распределяющего поступающую на обработку жидкость во внешний кольцевой ряд труб 3, передней крышки 9 с входным патрубком 10, задней крышки 11 с выходным патрубком 12 и патрубком подвода теплоносителя 13, корпуса 14 с патрубком отвода теплоносителя 15. Трубные решетки 1,2 в местах крепления концов труб имеют кольцевые углубления 16, соединяющие последовательно два кольцевых ряда труб. The heat exchanger consists of tube sheets 1,2, tubes in which are arranged in concentric circles to form annular rows of 3,4,5, cylindrical partitions 6 shorter than the length of the annular space 7, installed coaxially in the annular space, separating the annular rows of pipes, and fixed through one on the inner sides of the tube sheets, the inlet manifold 8, distributing the fluid received for processing into the outer annular row of pipes 3, the front cover 9 with the inlet pipe 10, the back cover 11 with the output pa Deck 12 and coolant supply conduit 13, housing 14 with coolant outlet pipe 15. Tube sheets 1,2 at fixing the pipe ends have annular recesses 16 which connect in series two annular row of tubes.

Теплообменник работает следующим образом. The heat exchanger operates as follows.

Жидкость поступает на обработку через патрубок 10 и, равномерно распределяясь в коллекторе 8, попадает во внешний ряд труб 3, предварительно нагревается теплоносителем, имеющим на выходе из межтрубного пространства 7 минимальную температуру, проходит кольцевую полость 16 трубной решетки 2, поступает в средний кольцевой ряд труб 4, где нагревается до более высокой температуры, и так далее. Окончательная температурная обработка проводится в выходной трубе 5, и, имея максимальную температуру, жидкость поступает в выходной патрубок 12. В свою очередь теплоноситель поступает через патрубок 13 в межтрубное пространство 7 и, огибая перегородки 6, отдав тепло обрабатываемой жидкости, выходит через патрубок 15. The liquid enters the processing through the pipe 10 and, evenly distributed in the manifold 8, enters the outer row of pipes 3, is preheated with a coolant having a minimum temperature at the exit from the annulus 7, passes the annular cavity 16 of the tube sheet 2, enters the middle annular row of pipes 4, where it is heated to a higher temperature, and so on. The final heat treatment is carried out in the outlet pipe 5, and having the maximum temperature, the liquid enters the outlet pipe 12. In turn, the coolant enters through the pipe 13 into the annular space 7 and, enveloping the baffle 6, giving heat to the processed fluid, leaves through the pipe 15.

При этом скорость движения жидкости в трубах будет различной, ступенчато увеличиваясь по мере прохождения кольцевых рядов труб, что в свою очередь приводит к ступенчатому увеличению коэффициента теплоотдачи. Количество же и скорость обрабатываемой жидкости одинакова для любой трубы одного кольцевого ряда, что необходимо для гарантированной, качественной тепловой обработки. In this case, the fluid velocity in the pipes will be different, increasing stepwise as the annular rows of pipes pass, which in turn leads to a stepwise increase in the heat transfer coefficient. The quantity and speed of the processed fluid is the same for any pipe of one annular row, which is necessary for guaranteed, high-quality heat treatment.

Упрощение конструкции теплообменника ведет к сокращению затрат как на изготовление его частей, так и на его сборку, так как изготовление и сборка осуществляются простыми технологическими операциями. Эффективность использования межтрубного пространства позволяет сделать такой теплообменник компактным. Кроме того, невысокое общее гидравлическое сопротивление позволяет снабжать такой теплообменник насосами меньшей мощности. Simplification of the design of the heat exchanger leads to a reduction in costs both for the manufacture of its parts, and for its assembly, since the manufacture and assembly are carried out by simple technological operations. The effective use of the annular space allows to make such a heat exchanger compact. In addition, the low total hydraulic resistance allows you to equip such a heat exchanger with pumps of lower power.

Claims

1. MULTI-WAY TUBULAR HEAT EXCHANGER, comprising a housing, inlet and outlet pipes of a heat carrier and a process fluid, a bundle of pipes fixed in tube sheets along concentric circles, covers that cover the tube sheets, characterized in that, in order to simplify the design and reduce the overall hydraulic resistance, it is equipped with cylindrical partitions located between the circles formed by the tube bundle, with each partition having a length less than the length of the annulus, and alternately secured on the opposite tubesheet, and in tubesheets at fixing the pipe ends formed annular recesses to interconnect two adjacent concentric rows of tubes.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the nozzle of the input fluid to be processed is located in the center of the front cover.