ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО
HEAT EXCHANGE DEVICE

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в широком диапазоне как в стационарных, так и в транспортных установках.
Известны аналоги теплообменных устройств, состоящие из смежно расположенных элементов в виде спирально навитых труб, содержащие прямые и кольцеобразные участки и внедренные последними друг в друга (см., например, а.с. СССР №254394; №278223; №330392).
Известно также теплообменное устройство, содержащее элементы в виде спирально навитых труб с чередующимися прямыми и кольцеобразными участками, с расположением прямых участков напротив кольцеобразных, с внедрением элементов друг в друга кольцеобразными участками (см. а.с. СССР №312832).
Такое теплообменное устройство характеризуется совокупностью признаков, наиболее сходных с совокупностью существующих признаков изобретения и принимается за прототип.
Недостатками известного теплообменного устройства являются:
- значительные габариты из-за расположения прямых участков у смежных элементов с двух сторон, что ограничивает количество смежных элементов, внедренных друг в друга, до двух;
- невозможность оптимальной компоновки элементов в цилиндрических, кольцевых, торообразных и сферических полостях.
С целью уменьшения габаритов и расширения компоновочных возможностей в теплообменном устройстве, содержащем элементы в виде спирально навитых труб с чередующимися прямыми и кольцеобразными участками, где прямые участки расположены напротив кольцеобразных и смежные элементы внедрены друг в друга кольцеобразными участками, все прямые участки у смежных элементов расположены с одной стороны. При этом все кольцеобразные участки расположены с другой стороны с внедрением с этой стороны смежных элементов друг в друга. Указанное внедрение предопределяет расположение элементов, в поперечном сечении теплообменного устройства, вокруг оси последнего, по окружности, с ориентацией кольцеобразных участков на указанную ось.
Прямые участки в каждом элементе могут располагаться в разных плоскостях, под углом друг к другу. Одновременно кольца у кольцеобразных участков выполняются различных диаметров. Наибольшие диаметры колец в середине элемента, а наименьшие диаметры колец на концевых участках элемента.
Направление навивок у смежных элементов может быть совпадающим. В этом случае элементы в теплообменном устройстве ориентированы таким образом, что плоскость, прилегающая к внешней стороне кольцеобразных участков каждого элемента, пересекается под острым углом с осью теплообменного устройства.
Направление навивок у смежных элементов может быть взаимно противоположным. В этом случае элементы в теплообменном устройстве ориентированы таким образом, что плоскость, прилегающая к внешней стороне кольцеобразных участков каждого элемента, параллельна оси теплообменного устройства.
На фиг.1 изображено теплообменное устройство с совпадающими направлениями навивок у элементов.
На фиг.2 - Вид А с фиг.1.
На фиг.3 - Вид Б с фиг.2.
На фиг.4 изображено теплообменное устройство с взаимно противоположными направлениями навивок у смежных элементов.
На фиг.5 - Вид В с фиг.4.
На фиг.6 - Вид Г с фиг.5.
На фиг.7 изображено теплообменное устройство с элементами с фиг.13 с совпадающими направлениями навивок у элементов.
На фиг.8 - Вид Д с фиг.7.
На фиг.9 - Вид Е с фиг.8.
На фиг.10 изображено теплообменное устройство с элементами с фиг.13 с взаимно противоположными направлениями навивок у смежных элементов.
На фиг.11 - Вид Ж с фиг.10.
На фиг.12 - Вид И с фиг.11.
На фиг.13 изображен одиночный элемент с фиг.7 и с фиг.10 с расположением в нем прямых участков в разных плоскостях под углом друг к другу и с различными диаметрами колец.
На фиг.14 - Вид К с фиг.13.
Теплообменное устройство состоит из элементов 1, в виде спирально навитых труб, содержащих прямые участки 2 и кольцеобразные участки 3, окружность 4 с расположением на ней элементов 1 в поперечном сечении теплообменного устройства, с ориентацией кольцеобразных участков 3 к оси 5 теплообменного устройства. При совпадении направления навивок у смежных элементов 1 плоскости 6, прилегающие к внешним сторонам кольцеобразных участков 3, пересекаются с осью 5 теплообменного устройства под острым углом 7. При взаимно противоположном направлении навивок у смежных элементов 1 плоскости 6 параллельны оси 5. Элементы 1 могут иметь прямые участки 2, расположенные в разных плоскостях 8 под углом 9 друг к другу, при этом кольца 10 у кольцеобразных участков 3 имеют различные диаметры, наибольший диаметр в середине элемента 1 и наименьший диаметр на концевых участках у входных 11 и выходных 12 концов труб.
Одна из теплопередающих сред входит внутрь элементов 1 через концы трубы 11, проходит внутри прямых участков 2 и кольцеобразных участков 3 и выходит через выходные концы труб 12.
Другая теплопередающая среда движется снаружи элементов 1, из спирально навитых труб, параллельно оси 5 теплообменного устройства. Снаружи элементов 1 возможна также любая необходимая ориентация движения теплопередающей среды относительно оси 5.
Предлагаемое теплообменное устройство позволяет достичь следующих результатов:
- уменьшить габариты за счет плотной компоновки путем внедрения всех смежных элементов кольцеобразными участками друг в друга;
- расширить компоновочные возможности, т.к. теплообменное устройство можно размещать в цилиндрических, кольцевых, торообразных и сферических полостях.