RU2141614C1

RU2141614C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2141614C1
Application number: RU98118621A
Authority: RU
Inventors: И.М. Извольский; Н.И. Филатов
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский центр им.М.В.Келдыша"; Закрытое акционерное общество НПО "Энергетические и космические технологии" (НПО "Энергокосмос")
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 1999-11-20

Abstract

FIELD: heat exchanging apparatus. SUBSTANCE: this heat exchanger can be used for cooling water solutions of salts in equipment setups intended for purification of natural water and sewer effluent. Heat exchanger has horizontal heat-exchanging elements of pipe-in-pipe type located one above other and connecting panels at end of each heat-exchanging element. Each connecting panel is made up of two tube plates, shell, and wall. All these components are made of thin sheet material of thickness which is equal to thickness of pipes. Tube plates are welded to pipes. Heat-exchanging elements are secured on supports. Surface of internal pipes of heat-exchanging elements is made with knurling. Aforesaid embodiment of heat exchanger is of enhanced operational reliability combined with reduced amount of materials needed for manufacture. EFFECT: higher efficiency. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано, например, для охлаждения водных растворов солей в составе комплекса очистки природных и сточных вод. The invention relates to heat exchangers and can be used, for example, for cooling aqueous solutions of salts in a complex of natural and waste water treatment.

Известен теплообменник (патент РФ N 2069831, опубл. 27.11.96), содержащий теплообменные элементы типа "труба в трубе", к недостаткам конструкции которого следует отнести организацию подачи теплоносителя в межтрубное пространство. В местах подвода и отвода теплоносителя возможно образование застойных зон, которые приводят к ухудшению теплопередачи. Known heat exchanger (RF patent N 2069831, publ. 11/27/96), containing heat exchange elements of the type "pipe in pipe", the design flaws of which include the organization of the coolant in the annulus. In places of supply and removal of coolant, the formation of stagnant zones is possible, which lead to a deterioration in heat transfer.

Известен теплообменник (авт. св. СССР N 1478028, опубл. 07.05.89), содержащий размещенные один над другим горизонтальные теплообменные элементы типа "труба в трубе", соединенные последовательно друг с другом панелями, выполненными из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем коэффициент линейного расширения материала труб. К недостаткам конструкции теплообменника следует отнести повышенные требования к точности и чистоте обработки поверхностей контакта панелей с трубами, высокую вероятность потери герметичности полостей теплообменника при низких температурных напорах, высокую материалоемкость соединительных панелей, контактную коррозию разнородных материалов. Known heat exchanger (ed. St. USSR N 1478028, publ. 07.05.89) containing horizontal pipe-in-pipe type heat exchange elements placed one above the other, connected in series to each other by panels made of material with a linear expansion coefficient greater than coefficient of linear expansion of the pipe material. The disadvantages of the design of the heat exchanger include increased requirements for accuracy and cleanliness of the contact surfaces of the panels with pipes, a high probability of loss of tightness of the heat exchanger cavities at low temperature pressures, high material consumption of the connecting panels, contact corrosion of dissimilar materials.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности, технологичности с одновременным уменьшением материалоемкости. The present invention solves the problem of increasing reliability, manufacturability while reducing material consumption.

Для достижения этого технического результата в теплообменнике, содержащем размещенные один над другим горизонтальные теплообменные элементы типа "труба в трубе" и соединительные панели на концах каждого элемента, соединительные панели состоят из двух трубных досок, обечайки и стенки. Панели выполнены из листового материала толщиной, равной толщине труб, и установлены на каждой паре соседних теплообменных элементов, обеспечивая последовательное соединение внешних и внутренних труб теплообменных элементов. Трубы теплообменных элементов приварены к трубным доскам соединительных панелей. Кроме того, теплообменные элементы закреплены на опорах. На поверхности внутренней трубы теплообменного элемента нанесена винтовая накатка. To achieve this technical result, in a heat exchanger containing horizontal pipe-in-pipe-type horizontal heat-exchange elements arranged one above the other and connection panels at the ends of each element, connection panels consist of two pipe boards, a shell and a wall. The panels are made of sheet material with a thickness equal to the thickness of the pipes and are installed on each pair of adjacent heat exchange elements, providing a serial connection of the external and internal pipes of the heat exchange elements. The tubes of the heat exchange elements are welded to the tube sheets of the connecting panels. In addition, the heat exchange elements are fixed to the supports. On the surface of the inner pipe of the heat exchange element, helical knurling is applied.

Предлагаемая конструкция соединительных панелей с применением сварки гарантирует герметичность и прочность конструкции. Выполнение деталей панели из листового материала методом штамповки обеспечивает низкую металлоемкость и высокую технологичность конструкции теплообменника. Опоры теплообменных элементов обеспечивают конструктивную жесткость теплообменника. Винтовая накатка обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи. The proposed design of the connecting panels using welding ensures the tightness and strength of the structure. The implementation of the panel parts from sheet material by stamping provides low metal consumption and high adaptability of the heat exchanger design. The supports of the heat exchange elements provide structural rigidity of the heat exchanger. Screw knurling provides a high heat transfer coefficient.

На чертеже приведена конструкция предлагаемого теплообменника. The drawing shows the design of the proposed heat exchanger.

Теплообменник содержит размещенные один над другим горизонтальные теплообменные элементы 1 типа "труба в трубе", состоящие из труб 2 и 3. Элементы последовательно соединены между собой панелями 4. Каждая из панелей состоит из двух трубных досок 5, 6 обечайки 7 и стенки 8. Трубная доска 5 приварена к внешним трубам теплообменного элемента. Трубная доска 6 приварена к внутренним трубам теплообменного элемента. Трубные доски 5, 6 и стенка 8 приварены к обечайке 7. Подача и отвод теплоносителей осуществляется в приемные панели 9, которые приварены к крайним теплообменным элементам. Приемные панели 9 состоят из трубных досок 10, 11, обечайки 12 и штуцеров 13, 14. Штуцер 14 приварен к внутренней трубе теплообменного элемента. Штуцер 13 приварен к трубной доске 11 и соединен с межтрубным пространством теплообменника. Гарантированный зазор между трубами теплообменных элементов обеспечен опорами 15. Теплообменные элементы размещены на опорах 16. The heat exchanger contains horizontal pipe-in-pipe type 1 heat exchanging elements 1, one above the other, consisting of pipes 2 and 3. The elements are connected in series by panels 4. Each of the panels consists of two pipe boards 5, 6 of shell 7 and wall 8. Tube board 5 is welded to the outer tubes of the heat exchange element. The tube plate 6 is welded to the inner tubes of the heat exchange element. The tube boards 5, 6 and the wall 8 are welded to the shell 7. The supply and removal of coolants is carried out in the receiving panels 9, which are welded to the extreme heat exchange elements. The receiving panel 9 consists of tube plates 10, 11, shell 12 and fittings 13, 14. The fitting 14 is welded to the inner pipe of the heat exchange element. The fitting 13 is welded to the tube plate 11 and connected to the annular space of the heat exchanger. A guaranteed gap between the pipes of the heat-exchange elements is provided by the supports 15. The heat-exchange elements are placed on the supports 16.

Теплообменник работает следующим образом. Охлаждаемый раствор солей через штуцер 14 подают в трубное пространство теплообменника. Одновременно противотоком через штуцер 13 подают хладагент в межтрубное пространство теплообменника. Последовательно, перетекая через соединительные панели из элемента в элемент хладагент нагревается, охлаждая раствор солей. The heat exchanger operates as follows. The cooled salt solution through the nozzle 14 is fed into the tube space of the heat exchanger. At the same time, countercurrent through the nozzle 13 serves the refrigerant in the annular space of the heat exchanger. Consistently, flowing through the connecting panels from the element to the element, the refrigerant is heated, cooling the salt solution.

Испытания теплообменника в составе установки очистки сточных вод показали высокую эффективность и надежность конструкции. Хладагент - водопроводная вода. Охлаждаемая среда - раствор солей (NaCl, Na₂SO₄). Перепад давления по межтрубному пространству (вода) не превысил 0,07 МПа. Перепад давления по трубному пространству (раствор солей) не превысил 0,1 МПа. Коэффициент теплопередачи составил не менее 1800 Вт/(м²•град).Tests of the heat exchanger as part of the wastewater treatment plant showed high efficiency and reliability of the design. Refrigerant - tap water. The cooled medium is a solution of salts (NaCl, Na ₂ SO ₄ ). The pressure drop across the annulus (water) did not exceed 0.07 MPa. The pressure drop across the pipe space (salt solution) did not exceed 0.1 MPa. The heat transfer coefficient was at least 1800 W / (m ² • deg).

Claims

1. A heat exchanger comprising horizontal pipe-in-pipe type heat exchange elements arranged one above the other and connecting panels at the ends of each element, characterized in that the connecting panels consisting of two pipe boards, a shell and a wall are made of sheet material with a thickness equal to the thickness of the pipes, and are installed on each pair of adjacent heat-exchange elements, the pipes of the heat-exchange elements being welded to the pipe boards of the connecting panels, and the heat-exchange elements are fixed to the supports.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that helical knurling is applied to the surface of the inner tubes of the heat exchange elements.