ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к теплообменникам, предназначенным для теплообмена между теплоносителями, например для передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному теплоносителю (среде); по способу передачи теплоты заявляемая полезная модель относится к поверхностным аппаратам, в которых отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твердую стенку.
Из источника 1 (https://gigabaza.ru/doc/17620.html, рис. 13-9) известен теплообменный аппарат с наружным змеевиком, приваренным снаружи к цилиндрическому корпусу аппарата. В известном аппарате система труб змеевика разделена на несколько секций, питаемых независимо друг от друга. Включением и отключением отдельных секций возможно регулирование температуры обогрева или охлаждения.
Недостатком теплообменника, известного из источника 1, является
1. Конструкция змеевика, навитого по диаметру аппарата, неразборная, трудоемкая при изготовлении.
2. Приварка змеевика к корпусу аппарата, что исключает возможность демонтажа при ремонте и транспортировки отдельно от аппарата.
3. Неразборная конструкция исключает возможность регулировать обогрев и охлаждение как по диаметру аппарата, так и по высоте, исключением отдельных секций и частей.
4. Отсутствует возможность проведения контроля толщины корпуса при техническом освидетельствовании без демонтажа змеевика.
Из патента РФ № 214329 на полезную модель известно устройство теплообменное наружное вертикальных сосудов и аппаратов, закрепленное на корпусе емкости прижимными планками, посредством гаек, шайб, а также шпилек, приваренных к обечайке корпуса вертикального сосуда, и состоящее из нескольких частей, каждая из которых содержит секции, состоящие из двух вертикальный труб, соединенных вальцованными по радиусу аппарата трубами, вваренными в вертикальные трубы под углом 1÷3° к горизонтальной плоскости, при этом каждая вертикальная труба секций оборудована бобышкой для выхода воздуха с пробкой в верхней ее части и бобышкой для слива жидкости с пробкой в нижней части, при этом соединены между собой узлом отвода с фланцевыми соединениями, при этом верхние секции частей теплообменного устройства оборудованы штуцерами входа, нижние секции - штуцерами выхода.
Недостатком устройства по патенту № 214329 является сложность конструкции, сложность его изготовления, обусловленная необходимостью соединения большого количества наклонных относительно горизонтали трубок с вертикальными трубками. Наклонные трубки расположены на расстоянии друг от друга с заранее рассчитанным шагом. Наклонные трубки должны быть расположены вдоль корпуса, выполненного цилиндрическим, соответственно требуется вальцевать большое количество трубок, расположенных наклонно. Наклонное расположение трубок требует осуществления их вальцевания по более сложной траектории, чем просто по диаметру корпуса. При вальцевании наклонных трубок возможны отклонения от заданных параметров, в связи с чем при их монтаже сложно обеспечить заданный угол их наклона, заданный шаг между трубками. Монтаж вертикальных трубок не имеет сложностей, их соединение с наклонными трубками обеспечивается посредством вварки в них наклонных трубок.
Устройство по патенту № 214329 выбрано в качестве наиболее близкого аналога.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - создание эффективного теплообменного аппарата простого в изготовление.
Технический результат, достигаемый полезной моделью - упрощение конструкции, упрощение процесса изготовления и монтажа теплообменного аппарата.
Технический результат достигается за счет того, что в вертикальном теплообменном аппарате, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, снабженный крышкой, днищем и штуцерами ввода и/или вывода среды из полости корпуса, снаружи на поверхности корпуса закреплены вертикальные и наклонные относительно горизонтали трубки для теплоносителя, при этом трубки расположены секциями, согласно полезной модели секции образованы верхними и нижними наклонными в противоположные стороны относительно горизонтали трубками, между которыми вдоль поверхности корпуса на расстоянии друг от друга размещены вертикальные трубки, вваренные в наклонные трубки сверху и снизу.
По периметру корпуса размещено не менее двух секций.
Вдоль корпуса размещено несколько секций, при этом часть секций объединены между собой таким образом, что нижняя наклонная трубка одной секции является верхней наклонной трубкой расположенной ниже секции.
Теплообменный аппарат содержит не менее двух объединенных секций.
Верхняя и нижняя наклонные трубки секций наклонены относительно горизонтали в противоположные стороны на одинаковый угол.
Заявляемая полезная модель поясняется фигурой, на которой представлен общий вид заявляемого теплообменного аппарата.
Позиции на фигуре:
1 - корпус;
2 - крышка;
3, 4 - штуцера ввода/вывода среды;
5 - вертикальные трубки;
6, 7 - наклонные трубки.
Заявляемый теплообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, снабженный крышкой 2, днищем (позицией не обозначен) и штуцером ввода и/или вывода среды из полости корпуса. Для ввода и вывода среды могут быть применены разные штуцера 3,4. Снаружи на поверхности корпуса 1 закреплены вертикальные 5 и наклонные 6,7 относительно горизонтали трубки для теплоносителя, при этом трубки 5 и 6,7 расположены секциями. Секции образованы верхними 6 и нижними 7 наклонными в противоположные стороны относительно горизонтали трубками, между которыми вдоль поверхности корпуса 1 на расстоянии друг от друга размещены вертикальные трубки 5, вваренные в наклонные трубки 6 и 7 сверху и снизу.
По периметру корпуса 1 может быть размещено не менее двух секций, что существенно упрощает процесс монтажа или демонтажа трубок. Например, в случае повреждения трубок одной секции, демонтажу подвергается только секция с поврежденной трубкой. Также монтировать секции меньшего размера гораздо удобнее, чем секции большего размера.
Вдоль корпуса размещено несколько секций, при этом часть секций объединены между собой таким образом, что нижняя наклонная трубка одной секции является верхней наклонной трубкой расположенной ниже секции. Объединение секций в продольном направлении корпуса может быть целесообразным при значительных габаритах корпуса. Такое продольное объединение секций позволяет упростить процесс монтажа/демонтажа за счет сокращения количества необходимого крепежа, соответственно, упрощается весь процесс монтажа/демонтажа трубок. При этом объединение в продольном направлении только части секций, сохраняет возможность отдельного демонтажа только тех из них, в которых содержатся поврежденные трубки.
Размещение трубок секциями, как и в наиболее близком аналоге, обеспечивает поддержание температуры среды внутри корпуса 1 (т.е. обеспечивает работоспособность аппарата) при выходе из строя какой-нибудь секции.
Угол наклона трубок 6 и 7 является расчетным и обусловлен необходимостью обеспечения слива охлаждающей/ нагревающей жидкости внутри трубок самотеком при отключении аппарата. При этом углы наклона верхней и нижней трубок 6 и 7 относительно горизонтали целесообразно выполнять одинаковым с тем, чтобы обеспечить их вальцовку по одному шаблону.
Упрощение конструкции заявляемого теплообменного аппарата по сравнению с наиболее близким аналогом обеспечивается тем, что заявляемый аппарат содержит гораздо меньше наклонных трубок (две), вальцовка которых должна осуществляться по сложной траектории. Кроме того, важным параметром в заявляемом аппарате является шаг между вертикальными трубками, поскольку именно эти трубки обеспечивают основной теплообмен, поэтому небольшие отклонения при вальцевании наклонных трубок не будут влиять на теплообменные свойства аппарата в целом. Вертикально расположенные трубки ввариваются в отверстия наклонных трубок, такое соединение гораздо легче выполнить, по сравнению с наиболее близким аналогом, поскольку вертикальное расположение трубок будет обеспечено в том числе и весом самих вертикально расположенных трубок (монтаж трубок с теплоносителем осуществляется на уже установленном вертикально корпусе). Следовательно, в заявляемом теплообменном аппарате гораздо легче обеспечить соблюдение шага между трубками, обеспечивающими основной теплообмен (вертикальные трубки) по сравнению с наиболее близким аналогом, у которого основной теплообмен осуществляется наклонными трубками, требующими более сложного монтажа с высоким риском брака (нарушения шага между трубками).
Множество вертикальных трубок гораздо легче соединить с двумя наклонными трубками с соблюдением необходимого шага между ними (с учетом вертикальной самоориентации вертикальных трубок под собственным весом), по сравнению с соединением с двумя вертикальными трубками множества наклонных трубок, между которыми также необходимо соблюдать заданный шаг (как в наиболее близком аналоге).
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, упрощении процесса изготовления и монтажа теплообменного аппарата.