ТЕПЛООБМЕННИК ТИПА "ТРУБА В ТРУБЕ"

Полезная модель относится к теплообменному оборудованию, касается конструкции теплообменников, предназначенных для передачи тепла от одной жидкости к другой, и может быть использована в различных отраслях промышленности, в частности, в вагоностроении.
Известен теплообменник типа «труба в трубе» (заявка РФ №95102213, опубл. 10.12.1996 г.), состоящий из наружной и внутренней труб, на поверхности которых расположены ребра, образующие межтрубное пространство. Ребра могут быть выполнены кольцевыми с прорезями и перегородками, образующими межреберные кольцевые каналы для прохода жидкости, или винтовыми, образующими винтовые каналы.
Недостатком является сложное технологическое изготовление ребер и их установка на поверхности труб, высокое гидравлическое сопротивление кольцевых и винтовых ребер.
За прототип принят теплообменник типа «труба в трубе» (а.с. СССР №805040, опубл. 15.02.1981 г.), содержащий наружную и внутреннюю трубы, кольцевую распределительную камеру на входе в межтрубное пространство. Внутренняя труба снабжена ребрами и контактирует с внутренней поверхностью наружной трубы, ребра выполнены продольными для разделения межтрубного пространства на изолированные каналы.
Фигурная форма продольных ребер усложняет данную конструкцию, увеличивает гидравлическое сопротивление теплообменника, а в местах контакта внутренней трубы с наружной происходит нежелательная передача тепла в окружающую среду, что снижает эффективность теплообмена.
Задача предложения - интенсификация теплообмена и уменьшение гидравлических сопротивлений теплообменника.
Для этого теплообменник типа «труба в трубе» содержит наружную трубу для первого теплоносителя с патрубками входа и выхода и заглушками на торцах, внутреннюю трубу для второго теплоносителя с продольными ребрами и кольцевые распределительные камеры на входе и выходе.
Новым является то, что он снабжен двумя кольцевыми перегородками, установленными на внутренней трубе с зазором между ними и наружной трубой. При этом каждая распределительная камера образована заглушкой и соответствующей кольцевой перегородкой. Перегородки снабжены отверстиями, расположенными между продольными ребрами внутренней трубы.
Новым является и то, что продольные ребра выполнены в виде пластин, закрепленных на внутренней трубе с зазором между ними и наружной трубой.
Кроме того, на наружной трубе по длине ее окружности установлен теплоизоляционный материал с теплоотражающим покрытием. На торцах внутренней трубы могут быть установлены соединительные элементы.
Технический результат выразится в следующем.
Наличие кольцевых перегородок с отверстиями, установленных на внутренней трубе с зазором между ними и наружной трубой, и расположение отверстий между продольными ребрами внутренней трубы позволяет распределить теплоноситель по площади сечения между наружной, внутренней трубами и ребрами, тем самым максимально использовать площадь теплоотдающей поверхности внутренней трубы и ребер, что приводит к равномерному нагреву теплоносителя и, как следствие, к интенсификации теплообмена.
Выполнение ребер в виде прямоугольных пластин, закрепленных на внутренней трубе на равном расстоянии друг от друга с зазором между ними и наружной трубой, упрощает конструкцию теплообменника, что позволяет снизить его гидравлическое сопротивление.
Наличие теплоизоляционного материала с теплоотражающим покрытием на наружной трубе по длине ее окружности позволяет уменьшить передачу тепла в окружающую среду.
Прилагаемые чертежи изображают:
На фиг.1 - теплообменник «труба в трубе», общий вид.
На фиг.2 - вид А на фиг.1.
На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.
На фиг.4 - сечение В-В на фиг.1.
Теплообменник типа «труба в трубе» содержит наружную трубу 1 с патрубками 2 и 3 соответственно входа и выхода первого теплоносителя, внутреннюю трубу 4 для второго теплоносителя. Патрубки 2 и 3 могут быть установлены как на наружной трубе 1, так и на заглушках 5 и 6, установленных на торцах наружной трубы 1.
На внутренней трубе 4 установлены продольные ребра 7 в виде пластин, расположенных вдоль внутренней трубы 4 на равном расстоянии друг от друга по длине окружности трубы 4, образуя каналы 8, по которым движется теплоноситель. Ребра 7 закреплены на внутренней трубе 4 с зазором между ними и наружной трубой 1.
На внутренней трубе 4 установлены с зазором между ними и наружной трубой 1 две кольцевые перегородки 9, 10, образующие совместно с соответствующими заглушками 5, 6 кольцевые распределительные камеры 11 и 12 на входе и выходе теплоносителя для его смешивания. На кольцевых перегородках 9, 10 выполнены отверстия 13 на равном расстоянии друг от друга по длине окружности. Отверстия 13 расположены между продольными ребрами 7 внутренней трубы 4.
На наружной трубе 1 по длине ее окружности может быть установлен теплоизоляционный материал 14 с теплоотражающим покрытием.
На торцах внутренней трубы могут быть установлены соединительные элементы 15, например, фланцы, или выполнена резьба для соединения теплообменника с другими элементами системы.
Теплообменник работает следующим образом.
Первый теплоноситель, нагреваемая жидкость, через патрубок 2 подается в кольцевую распределительную камеру 11. В камере 11 происходит смешивание теплоносителя и снижение скорости.
Далее через отверстия в кольцевой перегородке 9 жидкость равномерно распределяется по каналам 8 и поступает в кольцевую распределительную камеру 12. В камере 12 происходит смешивание потоков теплоносителя. Затем теплоноситель отводится через патрубок 3.
Второй теплоноситель, нагревающая жидкость, протекает во внутренней трубе 4. Теплообмен между жидкостями осуществляется через стенку внутренней трубы 4, а также продольные ребра 7 и кольцевые перегородки 9, 10, при этом, благодаря распределению движения потоков теплоносителя по площади сечения между трубами 1, 4 и продольными ребрами 7, происходит равномерный нагрев теплоносителя.