ТЕПЛООБМЕННИК "ТРУБА-В ТРУБЕ"

Полезная модель относится к теплообменным устройствам и может быть использована в нефтяной, нефтехимической, химической, химико-фармацевтической, микробиологической и пищевой промышленности.
Известен теплообменник «труба - в трубе» [см.книгу Плановского А.Н., Николаева П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. Учебник для вузов. М., Химия, 1987, с. 214], содержащий наружную трубу с патрубками входа и выхода одного теплоносителя и внутреннюю теплообменную трубу для другого теплоносителя.
Недостатками указанного теплообменника являются низкая интенсивность теплообмена и низкая эксплуатационная надежность вследствие наличия на наружной и внутренней поверхностях внутренней теплообменной трубы ламинарного пристеночного слоя и образования отложений на этих поверхностях.
Наиболее близкой по технической сущности является теплообмен-ная труба с установленной в ней спиральной лентой с подпружиненными упорами на обоих концах, установленной с возможностью вращения в подшипниковых опорах и возвратно-поступательного перемещения [см. авторское свидетельство СССР X" 1250828, МПК F 28 F 1/40. Б.И. №30, 1986г.].
Вращающаяся и возвратно-поступательно перемещающаяся спиральная лента обеспечивает турбулизацию потока и интенсивное размывание и разрушение ламинарного пристеночного слоя на внутренней поверхности теплообменной трубы, исключая образование отложений на этой поверхности.
Использование указанной теплообменной трубы в качестве внутренней трубы в теплообменнике «труба - в трубе» не позволяет резко интенсифицировать теплообмен из-за наличия ламинарного пристеночного
слоя на наружной поверхности внутренней трубы и образования отложений на этой поверхности.
Задачей прелагаемой полезной модели является интенсификация теплообмена и повышение эксплуатационной надежности за счет размывания и разрушения ламинарного пристеночного слоя теплоносителя и исключения образования отложений на наружной поверхности внутренней теплообменной трубы.
Поставленная задача решается тем, что в теплообменнике «труба - в трубе», содержащем наружную трубу с патрубками входа и выхода одного теплоносителя, внутреннюю теплообменную трубу для другого теплоносителя, спиральную ленту с упорами на обоих концах, расположенную во внутренней теплообменной трубе с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения в подшипниковых опорах, и пружины, установленные на обоих концах спиральной ленты между упором и подшипниковой опорой, патрубки входа и выхода теплоносителя расположены на наружной трубе тангенциально и по одну сторону от вертикальной оси аппарата, причем один из них расположен вверху, а другой - внизу.
На внутренней теплообменной трубе, напротив патрубка входа теплоносителя наружной трубы, установлена с возможностью вращения крыльчатка.
За крыльчаткой коаксиально внутренней теплообменной трубе установлена пружина, соединенная с крыльчаткой.
Пружина выполнена из пластины, наружный диаметр пружины образует одну узкую грань, а внутренний диаметр - другую узкую грань, при этом внутренний диаметр пружины выполнен с прилеганием к наружной поверхности внутренней теплообменной трубы.
На фиг.1 изображен теплообменник «труба - в трубе», продольный разрез; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1.
Теплообменник содержит наружную трубу 1 с патрубками 2 и 3, соответственно, входа и выхода одного теплоносителя и внутреннюю тепло-обменную трубу 4 для другого теплоносителя.
Патрубки 2 и 3 расположены на трубе 1 тангенциально и по одну сторону от вертикальной оси аппарата, причем патрубок 2 расположен вверху, а патрубок 3 - внизу.
В трубе 4 установлена спиральная лента 5 с возможностью вращения и продольного возвратно-поступательного перемещения в подшипниковых опорах 6. Оба конца ленты 5 снабжены упорами 7 и расположенными между ними и подшипниковыми опорами 6 пружинами 8.
На трубе 4, напротив патрубка 2, установлена с возможностью вращения в подшипниковой опоре 9 крыльчатка 10, а за крыльчаткой - коак-сиально расположенной трубе 4 - пружина 11, соединенная с крыльчаткой.
Пружина 11 выполнена из пластины, наружный диаметр пружины образует одну узкую грань, а внутренний диаметр - другую узкую грань, причем грань внутреннего диаметра выполнена с прилеганием к наружной поверхности трубы 4.
Теплообменник работает следующим образом.
Один из теплоносителей подается под давлением в трубу 4. Движение теплоносителя в трубе 4 вызывает вращение спиральной ленты 5, при этом сам теплоноситель приобретает вращательно-поступательное движение. Кроме того, имеющие место при движении теплоносителя пульсации потока приводят к возникновению колебаний ленты 5 в продольном направлении. Вращательное и колебательное движение ленты 5 усиливает турбулизацию теплоносителя в трубе 4, размывание и разрушение ламинарного пристеночного слоя на внутренней поверхности трубы 4, в результате чего исключается образование отложений на этой поверхности.
Другой теплоноситель поступает под давлением через патрубок 2 тангенциально в трубу 1, приобретая в межтрубном пространстве тепло-
обменника вращательно поступательное движение. Воздействуя на крыльчатку 10, теплоноситель вращает ее вместе с пружиной 11. Подшипник 9 обеспечивает легкое вращение крыльчатки 10 от тангенциально входящего в трубу 1 потока теплоносителя. Вращение крыльчатки 10с пружиной 11 способствует интенсивному вращению потока теплоносителя на всем пути его движения в межтрубном пространстве аппарата. Кроме того, пульсации потока теплоносителя в межтрубном пространстве приводят к возникновению колебаний пружины 11 в продольном направлении. Вращательное и колебательное движение пружины 11 усиливает турбулизацию потока теплоносителя в межтрубном пространстве аппарата, размывание и разрушение ламинарного пристеночного слоя на наружной поверхности трубы 4.
Грань внутреннего диаметра пружины 11, в результате прилегания к наружной поверхности трубы 4, непрерывно соскабливает отложения с этой поверхности.
Из трубы 1 теплоноситель выходит через патрубок 3, сохраняя направление своего вращения при входе в этот патрубок из межтрубного пространства аппарата.
Предлагаемый теплообменник «труба - в трубе» обеспечивает интенсивное размывание и разрушение ламинарного пристеночного слоя, а также непрерывное соскребание отложений как на внутренней, так и на наружной поверхностях внутренней теплообменной трубы.
Благодаря предложенной конструкции полезной модели достигается интенсификация теплообмена между теплоносителями и повышение эксплуатационной надежности аппарата за счет размывания и разрушения ламинарного пристеночного слоя на наружной поверхности внутренней теплообменной трубы, а также за счет соскребания отложений на этой поверхности.