Противобайпасное устройство для кожухотрубчатых теплообменников

Полезная модель относится к конструкции кожухотрубчатых теплообменных аппаратов, и может быть использована в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известны кожухотрубчатые теплообменники с трубным пучком, размещенным в кожухе, у которых в зазоре между трубным пучком и кожухом аппарата расположены стандартные противобайпасные устройства в виде полосы, устанавливаемой вдоль теплообменных труб с зазором между теплообменной трубой и полосой. (ГОСТ 31842-2012 (ИСО 16812:2007) Межгосударственный стандарт. Нефтяная и газовая промышленность. Теплообменники кожухотрубчатые. Технические требования).
В кожухотрубчатых теплообменниках аппаратах существует зазор между трубным пучком и кожухом аппарата, величина которого во много раз превышает величину зазора между теплообменными трубами. Возникает байпасный поток, при котором значительная часть теплоносителя движется в зазоре между трубным пучком и кожухом аппарата. Байпасный поток существенно снижает эффективность теплообмена, и применяют различного вида противобайпасные устройства. Стандартные противобайпасные устройства представляют собой прочную металлическую полосу, которая приваривается к промежуточным перегородкам. Зазор между полосой и теплообменными трубами должен соответствовать зазору между теплообменными трубами, полосы располагают так, чтобы они не мешали чистке теплообменных труб, поэтому есть ограничения на расположение и количество полос. Расстояния между трубами и стенкой кожуха разные, поэтому используют полосы разной ширины. При монтаже трубного пучка используют гибкие стропы, которые обхватывают трубный пучок, и часть нагрузки приходится на противобайпасные устройства. Поэтому полосы выполняют из толстого листа, и предъявляются высокие требования к прочности сварных соединений. Таким образом, известные стандартные противобайпасные устройства имеют неразборную конструкцию, повышенную металлоемкость и ограничения по расположению полос, что снижает эффективность устройств.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является противобайпасное устройство для кожухотрубчатых теплообменников в виде полосы, устанавливаемой между поперечными перегородками вдоль теплообменных труб с зазором между теплообменной трубой и полосой, причем полосы прикреплены к теплообменным трубам с помощью упругих креплений, а полосы и упругие крепления изготовлены из одного листа материала. Упругие крепления представляют собой выступающие изогнутые лепестки. (Патент РФ №2766240, Противобайпасное устройство для кожухотрубчатых теплообменников, опубл. 10.02.2022, Бюл. №4)
Съемная конструкция позволяет применять противобайпасные устройства на вновь изготавливаемых и действующих теплообменниках, обеспечить высокую эффективность теплообмена, облегчает чистку и ремонт труб. Достоинством таких противобайпасных устройств является то, что за счет крепления под углом, и установки устройств с нахлестом, можно использовать устройства одного размера при разных расстояниях между теплообменными трубами и стенкой кожуха, и разных расстояниях между поперечными перегородками. Такие противобайпасные устройства можно изготовить из листового материала путем штамповки, что может быть эффективным при массовом производстве. Для надежного крепления к теплообменным трубам выступающие изогнутые лепестки должны частично обхватывать трубы с усилием. При установке противобайпасных устройств лепестки сначала отгибаются в стороны, а затем, за счет сил упругости, сходятся и обхватывают трубы. Толщина материала выбирается по конструктивным соображениям и выбирается с запасом, например, с учетом коррозии. Короткие лепестки с большой толщиной металла имеют малую гибкость, поэтому степень обхвата труб не может быть большой, а при установке устройств могут возникнуть пластические деформации. Требуется повышенная точность при изготовлении лепестков и повышаются требования к упругим свойствам материала. Разброс конструктивных размеров и коррозионный износ могут ослабить крепление противобайпасных устройств.
Задачей полезной модели является создание противобайпасного устройства для кожухотрубчатых теплообменников улучшенными упругими характеристиками с достижением следующего технического результата: обеспечение надежного крепления противобайпасных устройств к теплообменным трубам.
Технический результат достигается тем, что в противобайпасном устройстве для кожухотрубчатых теплообменников, прикрепляемом к теплообменным трубам, в виде полосы и упругих креплений в виде изогнутых лепестков, изготовленном из одного листа материала, согласно полезной модели, упругое крепление содержит три лепестка, которые расположены по краям и в середине полосы.
Вследствие того, что лепестки расположены по краям и в середине полосы при установке противобайпасных устройств происходит изгиб самой полосы. То есть упругое крепление обеспечивается не только за счет изгиба изогнутых лепестков, но и за счет изгиба самой полосы. Вследствие большей длины гибкость полосы многократно превышает гибкость лепестков. Высокая гибкость позволяет повысить степень обхвата теплообменных труб, избежать пластических деформаций при установке, снизить требования к упругим свойствам материала и точности изготовления. При этом обеспечивается надежное крепление противобайпасных устройств к теплообменным трубам.
На фигуре изображено противобайпасное устройство для кожухотрубчатых теплообменников.
Пластина 1 имеет три изогнутых лепестка 2, которые расположены по краям и в середине полосы 1. При установке противобайпасных устройств на теплообменные трубы происходят изгиб полосы 1 и изгиб изогнутых лепестков 2. Высокая гибкость противобайпасных устройств позволяет повысить степень обхвата теплообменных труб, избежать пластических деформаций при установке, снизить требования к упругим свойствам материала и точности изготовления. При этом обеспечивается надежное крепление противобайпасных устройств к теплообменным трубам.