ТЕПЛООБМЕННИК ТИПА "ТРУБА В ТРУБЕ"
"PIPE-IN-PIPE"-TYPE HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к теплообменникам типа «труба в трубе» и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности на химических и нефтехимических предприятиях, тепловых, геотермальных и атомных энергоустановках.
Известны теплообменники типа «труба в трубе» с наружным оребрением внутренней трубы в виде стержней различных профилей, расположенных вдоль трубы. Оребрение увеличивает поверхность теплообмена и одновременно турбулизирует поток жидкости в межтрубном пространстве.
Однако недостатком этих теплообменников является невысокая поверхность теплообмена, что снижает эффективность работы. Например, в известном теплообменнике типа «труба в трубе» [1], состоящем из наружной и внутренней трубы, наружное оребрение внутренней трубы выполнено в виде цилиндрических стержней, расположенных вдоль трубы. Внутренняя поверхность теплоотдачи внутренней трубы уменьшена по сравнению с наружной поверхностью и увеличена масса теплообменника. Уменьшенная внутренняя поверхность теплоотдачи снижает общую теплопередачу теплообменника, а увеличенная масса снижает удельную теплопередачу, определяемую как количество передаваемого тепла, отнесенное к массе теплообменника.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является теплообменник типа «труба в трубе», содержащий внутреннюю трубу с наружными цилиндрическими ребрами, выполненными в виде полых труб, и установленным в ней турбулизатором в виде спиральной ленты, навитой на стержень, тангенциальный патрубок для подвода межтрубной среды и патрубок для ее отвода [2].
Недостатками данного теплообменника являются сложность монтажно-демонтажных работ, невысокая теплообменная поверхность, а также трудности при очистке внутренней поверхности полых цилиндрических труб от твердых отложений, например накипи.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является упрощение монтажно-демонтажных работ, интенсификация теплообмена, а также снижение затрат на очистку внутренней поверхности теплообмена от твердых отложений.
Технический результат достигается тем, что в теплообменнике типа «труба в трубе», содержащем внутреннюю трубу с наружными цилиндрическими ребрами, выполненными в виде полых труб, и установленным в ней турбулизатором в виде спиральной ленты, навитой на стержень, тангенциальный патрубок для подвода межтрубной среды и патрубок для ее вывода, при этом цилиндрические ребра, выполненные по всей длине в виде прямых труб, установлены на наружной поверхности внутренней трубы с помощью изогнутых металлических пластин и выведены в общие патрубки подвода и отвода среды внутренней трубы через трубные доски.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез теплообменника, на фиг.2 - поперечный разрез теплообменника по линии А-А на фиг.1.
Теплообменник содержит наружную трубу 1 с размещенной в ней внутренней трубой 2 и патрубки подвода 3 и отвода 4 среды межтрубного пространства, расположенные тангенциально. Наружное оребрение внутренней трубы 2 выполнено по всей длине в виде прямых труб 5, установленных на ней с помощью изогнутых металлических пластин 11. Полости труб 5 по обоим концам, так же как и полость внутренней трубы 2, выведены в общие патрубки 8 и 9 подвода и отвода среды внутренней трубы через трубную доску 10. Трубная доска 10 закреплена в патрубках 8 и 9 перпендикулярно оси теплообменника. Во внутренней трубе 2 установлен турбулизатор в виде спиральной ленты 6, навитой на стержень 7.
Теплообменник работает следующим образом.
Среда межтрубного пространства подводится в теплообменник через патрубок 3 тангенциально к внутренней трубе 2, завихряясь за каждой трубой 5, и выводится через патрубок 4. Другая среда протекает по внутренней трубе 2 вдоль турбулизатора 6 и одновременно протекает параллельно по трубам 5, что увеличивает поверхность теплоотдачи для среды, протекающей по трубе 2. Подвод и отвод среды во внутренней трубе осуществляется через патрубки 8 и 9.
Выполнение цилиндрических ребер по всей длине в виде прямых труб 5 и закрепление их на трубной доске 10 обеспечивает:
1) упрощение монтажно-демонтажных работ;
2) снижение общего гидравлического сопротивления продвижению среды в трубах и увеличение скорости ее продвижения, что интенсифицирует процесс теплообмена;
3) снижение затрат на очистку внутренней поверхности труб от твердых отложений. Изогнутые металлические пластины 11 также увеличивают общую поверхность теплообмена.
Таким образом, вывод полостей полых цилиндрических ребер, выполненных по всей длине в виде прямых труб, через трубную доску в общие патрубки подвода и отвода среды во внутренней трубе, и закрепление их на наружной поверхности внутренней трубы с помощью изогнутых металлических пластин позволяет упростить монтажно-демонтажные работы, интенсифицировать процесс теплообмена и снизить затраты на очистку труб от твердых отложений.
Источники информации
1 Авторское свидетельство СССР №1236301, Кл. F28D 7/10, 1984 г.
2. Патент Российской федерации RU 02035683, Кл. F28D 7/10, 1995 г.