Теплообменник воздушного охлаждения

Полезная модель относится к системам транспортировки газа и может быть использована для применения в теплообменных аппаратах, например для охлаждения газа после многоступенчатого компрессора или его ступеней.
Известен теплообменник [RU 168320, U1, F28F 1/14, 30.01.2017], содержащий трубку для подачи теплоносителя к теплоотводящей поверхности, внутри которой имеется не менее двух пар ребер жесткости, средства крепления, размещенные на этой трубке с определенным шагом теплоотводящие радиаторы с цилиндрическим основанием, выполненные в виде соединенных радиальными пластинами плоских полуколец, не менее двух пар, с внутренним диаметром, равным внешнему диаметру трубки, прижатых к поверхности трубки упругими скобами, при этом, ребра радиальных пластин расположены под углом к оси трубки для подачи теплоносителя и образуют винтовые поверхности.
Недостатком устройства является относительно высокая сложность.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является теплообменник воздушного охлаждения [RU 2275570, С2, F28D 1/04, 27.04.2006], содержащий каркас с вентилятором и приводом, теплообменник с двумя коллекторами и пучком теплообменных труб между ними, причем, теплообменные трубы в пучке соединены между собой пластинами, перфорированными отверстиями для прохода труб через них, установленными с возможностью перестановки по длине пучка и фиксации расположения с помощью П-образных дистанционных проставок, установленных между пластинами с двух сторон пучка и соединенных с пластинами.
Недостатками наиболее близкого технического решения является относительно низкая эффективность для воздушного охлаждения газа в условиях непостоянного пластового давления, когда наблюдается изменение температуры входного потока газа может изменяться в широких пределах. Это может вызвать снижение интенсивности теплообмена и вызвать относительно высокие энергозатраты.
Задача, которая решается в полезной модели, направлена на создание теплообменника, который адаптирован к непостоянству пластового давления (переменной входной температуре газа) и может быть использован для интенсификации теплообмена при относительно высоких температурах газа и снижения энергозатрат на охлаждение при относительно низких температурах газа.
Требуемый технический результат заключается в повышении эффективности теплообмена для воздушного охлаждения газа в условиях непостоянного пластового давления путем обеспечения интенсификации теплообмена при относительно высоких температурах и снижении энергозатрат на охлаждение при относительно низких температурах.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в теплообменник воздушного охлаждения, содержащий три параллельно установленные трубы, образующие теплообменную секцию, выполненную с возможностью передачи охлаждаемого газа из входной камеры в выходную камеру с ее обдувом охлаждающим потоком воздуха, согласно полезной модели, введены на входе теплообменной секции входная регулируемая заслонка, выполненная с возможностью перевода в положение для подачи охлаждаемого газа из входной камеры в первую трубу, а на выходе теплообменной секции установлена выходная регулируемая заслонка, выполненная с возможностью перевода в положение для подачи газа из первой трубы во вторую трубу с последующей подачей газа из третьей трубы в выходную камеру.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что первая, вторая и третья трубы выполнены двухсекционными.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что первая, вторая и третья трубы выполнены трехсекционными.
На чертеже представлена конструкция теплообменника воздушного охлаждения.
Теплообменник воздушного охлаждения содержит первую 1, вторую 2 и третью 3 параллельно установленные трубы, образующие теплообменную секцию 4, выполненную с возможностью передачи охлаждаемого газа из входной камеры 5 в выходную камеру 6 с ее обдувом охлаждающим потоком воздуха 7.
Кроме того, на входе теплообменной секции 4 установлена входная регулируемая заслонка 8, выполненная с возможностью перевода в положение для подачи охлаждаемого газа из входной камеры 5 в первую трубу 1, а на выходе теплообменной секции установлена выходная регулируемая заслонка 9, выполненная с возможностью перевода в положение для подачи газа из первой трубы 1 во вторую трубу 2 с последующей подачей газа из третьей трубы 3 в выходную камеру 6.
Особенностью предложенного теплообменника воздушного охлаждения является то, что для повышения надежности и повышения эффективности теплообменника первая, вторая и третья трубы могут быть выполнены или односекционными (одна труба), или двухсекционными (две параллельные трубы) или трехсекционными (три параллельные трубы).
Работает теплообменник воздушного охлаждения следующим образом.
В системах транспортировки газа при снижении пластового давления природного газа происходит снижение отбора газа и повышение его температуры после компримирования (сжатия). Как следствие, для обеспечения стабильной температуры газа на выходе промысла целесообразно увеличивать количество ходов газа по трубному пространству в теплообменниках воздушного охлаждения аппаратов воздушного охлаждения.
Предложенный теплообменник позволяет из одноходовой теплообменной секции, когда входная 8 регулируемая заслонка и выходная 9 регулируемые заслонки находятся в открытом состоянии, перевести в трехходовую теплообменную секцию, когда входная 8 регулируемая заслонка и выходная 9 регулируемые заслонки переводятся в закрытое состояние, что может осуществляться автоматически по сигналу от датчика давления (температуры входного потока газа (на чертеже не показан).
При номинальном объеме транспортируемого газа входная 8 регулируемая заслонка и выходная 9 регулируемые заслонки открыты и газ за счет перепада давлений движется по теплообменной секции 4 из входной камеры 5 в выходную камеру 6. Когда объем транспортируемого газа уменьшается, газ в трубах становится разряженным, его теплоотдача уменьшается, входная 8 регулируемая заслонка и выходная 9 регулируемые заслонки закрываются и теплообменная секция 4 становится трехходовой. Соответственно с этим мощность двигателей, создающих охлаждающий поток воздуха 7 нужно уменьшить. За счет таких манипуляций с заслонками обеспечивается увеличение теплоотдачи и уменьшение потребляемой мощности.
Для повышения надежности и повышения эффективности теплообменника первая, вторая и третья трубы могут быть выполнены или односекционными (одна труба), или двухсекционными (две параллельные трубы) или трехсекционными (три параллельные трубы). Схема переключения труб в этом случае будет 3:6:9, соответственно, а переключение выполняться по схемам для односекционных труб 1-1-1, для двухсекционных труб 2-2-2, а для трехсекционных труб 3-3-3.
Таким образом, в предложенной полезной модели обеспечивается требуемый технический результат, заключающийся в повышении эффективности теплообмена для воздушного охлаждения газа в условиях непостоянного пластового давления путем обеспечении интенсификации теплообмена при относительно высоких температурах и снижении энергозатрат на охлаждение при относительно низких температурах.