ЗМЕЕВИКОВЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.
Известен теплообменный аппарат типа «труба в трубе», изготовленный в виде пространственной винтовой спирали, внешний контур которого выполнен в форме шара (патент РФ №161177 на полезную модель от 10.04.16 Бюл. №10)
Недостатком аппарата является сложность совместной гибки пучка труб и внешней трубы, что особенно усложняется по мере роста количества труб в пучке и увеличения диаметра внешнего корпуса. Кроме того, исключается возможность анализа качества монтажа труб змеевика во внешней трубе по завершении процесса гибки.
Наиболее близким предлагаемому техническому решению является змеевиковый теплообменник типа «труба в трубе» внешний контур которого выполнен в форме шара (патент РФ №193127 на полезную модель от 15.10.19 Бюл. №29) в котором змеевиковые трубы смонтированы в промежутке между поверхностями коаксиальных тел вращения. Недостатком прототипа является высокая металлоемкость аппарата из-за неэффективного использования центральной части теплообменника, вследствие компоновки внутреннего тела вращения в центральной полости внешней сферы.
Задачей полезной модели является увеличение поверхности теплообмена, снижение металлоемкости аппарата, рациональное использование внутреннего объема теплообменника, выполненного в форме шара, снижение трудоемкости при изготовлении и монтаже пучка змеевиковых труб.
Технический результат достигается тем, что теплообменная поверхность труб внутри шара разделена на секции пакетом радиальных перегородок внешний контур которых повторяет конфигурацию внутренней поверхности шара. Результат достигается также тем, что сборка пучка змеевиковых труб с перегородками осуществляются автономно с последующим монтажом пучка в объем нижней полусферы и полной сборки при установке верхней полусферы с последующим герметичным креплением полусфер болтами фланцевого соединения. На фиг. 1 представлен змеевиковый теплообменник (вид сверху) со снятой крышкой верхней полусферы и пакетом радиальных перегородок, на фиг. 2 - разрез А-А - вариант змеевикового теплообменника на фиг. 4 - вид Б - узел крепления фланцевого соединения на фиг. 3. Предлагаемый змеевиковый теплообменник состоит из пучка змеевиковых труб 1, разделенных перегородками 2, смонтированных внутри шара 3, состоящего из нижней 4 и верхней 5 полусфер. Полусферы снабжены фланцами 6, 7, это обеспечивает их возможность соединения с помощью болтового соединения 8 и прокладки 9 и герметичность аппарата. Кроме того, при необходимости, реализуется возможность производить разъем шара и произвести оценку технического состояния змеевиковых труб, разделенных перегородками 2.
Для монтажа змеевикового теплообменника на месте его эксплуатации, на верхней полусфере 5 установлены рым-болты 10, а на нижней - 4 - лапы 11, для жесткого крепления теплообменника по месту его монтажа.
Змеевиковый теплообменник работает следующим образом.
20
После подачи холодного теплоносителя, через патрубок 12 в проточную часть змеевиковых труб 1 (в противоток) через патрубок 13, подается насыщенный водяной пар. Двигаясь в проточной части змеевиковых труб 1 холодный теплоноситель нагревается от насыщенного водяного пара, который с большой скоростью двигаясь в межтрубочном пространстве, между пакетом радиальных перегородок, смонтированных внутри шара 3, интенсивно отдает тепло. Засчет такой компоновки труб и перегородок пар многократно взаимодействует с поверхностью змеевиковых труб, что вызывает резкое увеличение коэффициентов теплоотдачи (в 2-3,5 раза до значений порядка 10000 - 12000 Вт/мС). В связи с эти существенно растет и коэффициент теплопередачи, что и обеспечивает при высокой эффективности теплообмена небольшие габаритные размеры предлагаемого змеевикового теплообменника.
Пройдя проточную часть змеевикового теплообменника, нагретый теплоноситель выходит из аппарата через штуцер 14, а конденсат - через штуцер 15.
Предлагаемая конструкция змеевикового теплообменника, обладает: хорошей способностью к самокомпенсации температурных напряжений, относительно малым гидравлическим сопротивлением, хорошей ремонтопригодностью, легко разбирается, обеспечивая доступ к трубному пучку змеевика 1.
В предлагаемом исполнении трубный пучок может быть выполнен любым, наперед заданным рядом змеевиков. Технология выполнения полусфер достаточно широко отработана и заключается в штамповке листового материала в горячем состоянии. Кроме того, при необходимости змеевиковый теплообменник может быть выполнен в виде эллипсоида вращения, а также цилиндрической формы.