ЗМЕЕВИКОВЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности. Известен теплообменный аппарат, состоящий из корпуса, внутри которого размещен змеевик или система змеевиков. Вследствие большого объема корпуса, в котором находится змеевик, скорость движения жидкости в корпусе незначительна, что обуславливает низкие значения коэффициентов теплоотдачи от наружней стенки змеевика к жидкости. Для его увеличения повышают скорость движения жидкости путем установки в корпусе, внутри змеевика, стакана. Однако это усложняет конструкцию и не обеспечивает необходимого увеличения коэффициента теплоотдачи из-за нерегулируемого роста скорости жидкости по всему периметру внешней стенки змеевика (см. Золотоносов Я.Д. и др. «Трубчатые теплообменники. Моделирование, расчет: Монография. - СПб.: Лань, 2018. - 272 с.)
Наиболее близким предлагаемому техническому решению является змеевиковый теплообменник типа «труба в трубе», изготовленный в виде пространственной винтовой спирали, внешний контур которого выполнен в форме шара (патент РФ №161177 на полезную модель от 10.04.16 Бюл. №10). Недостатком прототипа является сложность совместной гибки пучка труб и внешней трубы, что особенно усложняется по мере роста количества труб в пучке и увеличения диаметра внешнего корпуса. Кроме того, исключается возможность анализа качества монтажа труб змеевика во внешней трубе по завершении процесса гибки.
Задачей полезной модели является увеличение производительности, интенсификация теплообмена за счет увеличения числа змеевиковых труб в пучке, возможность контроля качества процесса гибки змеевиковых труб и его оценка по завершении монтажа змеевиковых труб в теплообменном аппарате.
Технический результат достигается тем, что трубы змеевика смонтированы в промежутке между поверхностями коаксиальных тел вращения. Результат достигается также тем, что внешняя поверхность змеевикового теплообменника повторяет конфигурацию поверхности коаксиальных тел вращения.
На фиг. 1 представлен змеевиковый теплообменник (вид сверху) со снятой верхней крышкой на фиг. 2 - вид А, вариант исполнения трубного пучка змеевикового теплообменника, на фиг. 3 - общий вид змеевикового теплообменника, на фиг. 4 - вид Б - узел крепления фланцевого соединения на фиг. 3.
Предлагаемый змеевиковый теплообменник состоит из змеевика 1, плотно смонтированного между корпусами 2 и 3, которые представляют собой полусферы. Причем корпус 3 снабжен фланцами 4, что обеспечивает с помощью болтового соединения 5 и прокладок 6 герметичность аппарата, а при необходимости производить разъем корпуса змеевикового аппарата и оценить техническое состояние труб змеевика 1.
Для монтажа теплообменного аппарата на верхнем элементе корпуса 3 установлены рым-болты 7, а на нижнем элементе корпуса - лапы 8, для жесткого крепления теплообменника по месту его монтажа.
Змеевиковый теплообменник работает следующим образом.
После подачи холодного теплоносителя через патрубок 9 в проточную часть змеевика 1 - в противоток через патрубок 10 подается насыщенный водяной пар. Двигаясь в проточной части змеевика 1 холодный теплоноситель нагревается от насыщенного водяного пара, который двигаясь в межтрубном пространстве по винтовой линии интенсивно отдает тепло. При этом, согласно исследованиям, коэффициенты теплоотдачи со стороны холодного и горячего теплоносителей при движении по винтовой линии возрастают в 2,5...3 раза и могут достигать 12000... 14000 Вт/(м ⋅ с). В связи с этим существенно растет и коэффициент теплопередачи, что и обуславливает при высокой эффективности теплообмена небольшие габаритные размеры предлагаемого змеевикового теплообменника. Пройдя проточную часть змеевикового теплообменника, нагретый теплоноситель выходит из аппарата через штуцер 11, а конденсат - через штуцер 12.
Аппарат обладает хорошей ремонтопригодностью, легко разбирается, а его конструкция обеспечивает доступ к трубному пучку змеевика 1.
В предлагаемом исполнении трубный пучок может быть выполнен с любым, наперед заданным, рядом змеевиков, поскольку зазор между полусферами корпусов 2 и 3 определяется только линейкой размеров полусфер корпусов, а технология выполнения полусфер достаточно широко отработана и заключается в штамповке листового материала в горячем состоянии.
Следует отметить, что, отступая от традиционного процесса гибки, известных теплообменных аппаратов (см. Багоутдинова А.Г., Золотоносов Я.Д. Змеевиковые теплообменники. Моделирование, расчет - Казань. КГ АСУ. 2016-245 с.) и развивая методы штамповки, может быть изготовлен эллиптический контур; методом вальцовки - цилиндрический или конический корпус, а также гиперболическая или параболическая поверхность, что позволяет расширить номенклатуру изготавливаемого инновационного теплообменного оборудования.