ТЕПЛООБМЕННИК "ТРУБА-В ТРУБЕ"

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в нефтяной, нефтехимической, химической, химикофармацевтической, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен теплообменник «труба - в трубе», содержащий наружную трубу с патрубками входа и выхода одного теплоносителя и внутреннюю теплообменную трубу для другого теплоносителя (см. книгу Плановского А.Н., Николаева П.И. «Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологий». Учебник для вузов, M., Химия, 1987 г., с.214).
Недостатками известного теплообменника являются низкая эффективность теплообмена между теплоносителями и низкая эксплуатационная надежность, обусловленные тем, что при движении теплоносителей в аппарате на наружной и внутренней стенках внутренней теплообменной трубы образуется ламинарный пристеночный слой и происходят отложения примесей на этих стенках.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой модели является теплообменник «труба - в трубе», содержащий наружную трубу с тангенциально расположенными патрубками входа и выхода одного теплоносителя, внутреннюю теплообменную трубу для другого теплоносителя, спиральную ленту с упорами на обоих концах, установленную во внутренней теплообменной трубе с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения в подшипниковых опорах, пружины, размещенные каждая на конце спиральной ленты между упором и подшипниковой опорой, крыльчатку, установленную на внутренней теплообменной трубе напротив патрубка входа теплоносителя наружной трубы с возможностью вращения, и пружину,
установленную за крыльчаткой коаксиально на внутренней теплообменной трубе и соединенную с крыльчаткой (см. Патент РФ на полезную модель №40101, МПК 7 F 28 F 1/40, Б.И. №24, 2004 г.).
Недостатком указанного теплообменника «труба - в трубе» является узкая область использования из-за небольшого срока службы при работе на теплоносителях с большим содержанием механических примесей.
Твердые и смолистые примеси, содержащиеся, например, в суспензиях и эмульсиях, налипают на контактирующее с теплоносителями стенки рабочих элементов теплообменника. Интенсивное налипание примесей на стенки рабочих элементов требует проведения регулярной чистки узлов в трубном и межтрубном пространствах теплообменника. Неразъемное соединение наружной трубы с внутренней теплообменной трубой исключает разборку и чистку узлов в межтрубном пространстве теплообменника, что обуславливает небольшой срок службы аппарата при работе на сильно загрязненных теплоносителях и этим ограничивает область его использования.
Задачей предлагаемой полезной модели теплообменника «труба - в трубе» является расширение области использования за счет увеличении сроки службы аппарата при работе на теплоносителях с большим содержанием механических примесей.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном теплообменнике «труба - в трубе», содержащем наружную трубу с тангенциально расположенными патрубками входа и выхода одного теплоносителя, внутреннюю теплообменную трубу для другого теплоносителя, спиральную ленту с упорами на обоих концах, установленную во внутренней теплообменной трубе с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения в подшипниковых опорах, пружины, размещенные каждая на конце спиральной ленты между упором и подшипниковой опорой, крыльчатку, установленную на внутренней теплообменной трубе напротив патрубка входа теплоносителя наружной трубы с возможностью вращения, и пружину, установленную за крыльчаткой коаксиально на внутренней теплообменной трубе и
соединенную с крыльчаткой, наружная и внутренняя теплообменные трубы соединены между собой разъемно посредством фланцев и болтовою соединения, при этом наружная труба соединена с обоими фланцами неразъемно, внутренняя теплообменная труба с одним из фланцев соединена неразъемно, а другой фланец выполнен съемным.
На конце внутренней теплообменной трубы со стороны расположения съемного фланца укреплен установленный соосно и обращенный открытым торцом к съемному фланцу стакан с центральным отверстием, в съемном фланце выполнено центральное отверстие, в которое вмонтирован патрубок наружным диаметром, меньшим диаметра внутренней боковой стенки стакана, и внутренним диаметром, большим диаметра наружной стенки внутренней теплообменной трубы, при этом конец патрубка со стороны расположения стакана установлен в кольцевом зазоре между стаканом и внутренней теплообменной трубой, а между донышком стакана и торцом патрубка установлено уплотнение.
Уплотнение выполнено из мягкого материала, например, войлок технический грубошерстный, ГОСТ 6418-81.
Конец патрубка на съемном фланце, обращенный к стакану, выполнен со скосом в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к стакану.
На чертеже изображен теплообменник «труба - в трубе».
Аппарат содержит наружную трубу 1 с тангенциально расположенными патрубками 2 и 3 входа и выхода одного теплоносителя и внутреннюю теплообменную трубу 4 для другого теплоносителя. В трубе 4 установлена спиральная лента 5 с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения в подшипниковых опорах 6. Оба конца спиральной ленты 5 снабжены упорами 7. На каждом конце ленты 5 между упором 7 и подшипниковой опорой 6 установлена пружина 8.
На трубе 4 напротив патрубка 2 трубы 1 установлена на подшипниковой опоре 9 с возможностью вращения крыльчатка 10, а за ней - коаксиально
расположенная и соединенная с крыльчаткой пружина 11. Труба 1 соединена с трубой 4 разъемно посредством фланцев 12 и 13, 14 и 15 и болтового соединения 16. Фланцы 12 и 14 с трубой 1 и фланец 13 с трубой 4 соединены неразъемно, а фланец 15 трубы 4 выполнен съемным.
На конце трубы 4 со стороны расположения съемного фланца 15 укреплен соосно установленный стакан 17 с центральным отверстием 18. В съемном фланце 15 выполнено центральное отверстие 19, в которое вмонтирован патрубок 20 наружным диаметром, меньшим диаметра внутренней боковой стенки стакана 17, и внутренним диаметром, большим диаметра наружной стенки трубы 4. На конце патрубка 20 со стороны расположения стакана 17 выполнен скос 21 в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к стакану. В стакан 17 вставлено уплотнение 22 из технического грубошерстного войлока, ГОСТ 6418-81.
Конец патрубка 20 со скосом 21 установлен в кольцевом зазоре между внутренней боковой стенкой стакана 17 и наружной стенкой трубы 4.
В собранном положении теплообменника герметичность соединения достигнута путем поджатия прокладок 23 фланцами 12 и 13, 14 и 15 и уплотнения 22 скосом 21 патрубка 20 посредством болтового соединения 16.
Благодаря наличию скоса 21 на патрубке 20 при поджатии фланцев 14 и 15 болтовым соединением 16 уплотнение 22 отжимается конусной поверхностью скоса к наружной стенке трубы 4, обеспечивая надежную герметизацию соединения фланца 15 с трубой 4.
При работе аппарата на вязких сильно загрязненных твердыми и смолистыми примесями теплоносителях происходит налипание примесей в межтрубном пространстве на стенки трубы 4, крыльчатки 10, подшипниковой опоры 9, пружины 11, стакана 17 и патрубка 20, а в трубном пространстве - на стенки трубы 4, спиральной ленты 5, подшипниковых опор 6, пружин 8 и опор 7. Кроме того, примеси оседают в межтрубном пространстве теплообменника в зазорах между крыльчаткой 10 и внутренней стенкой трубы 1, пружиной 11 и наружной стенкой трубы 4 и в подшипниковой опоре 9. В
трубном пространстве примеси накапливаются в зазорах между спиральной лентой 5 и внутренней стенкой трубы 4, между упорами 7 и пружинами 8, в подшипниковых опорах 6.
Для проведения чистки теплообменник разбирают в следующей последовательности.
Со спиральной ленты 5 снимают упоры 7 и пружины 8, затем отсоединяют от трубы 4 подшипниковые опоры 6 и вынимают их вместе со спиральной лентой из трубы 4. С помощью болтового соединения 16 отсоединяют друг от друга фланцы 12 и 13, 14 и 15 и снимают фланец 15, предварительно выдвинув патрубок 20 из кольцевого зазора между внутренней боковой стенкой стакана 17 и наружной стенкой трубы 4. Трубу 4 вынимают из трубы 1 со стороны расположения фланца 13.
Разборная конструкция теплообменника «труба - в трубе» позволяет произвести чистку трубного и межтрубного пространства, что обеспечивает увеличение срока службы аппарата и расширение области его использования.