Кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решёткой из композитного материала

Заявляемая полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к теплообменникам, и может быть использована в различных отраслях народного хозяйства.
Известен способ изготовления трубной доски теплообменника (авторское свидетельство SU 1219243, опубл. 16.05.1983), из которого известна трубная решетка с закреплением концов теплообменных труб при помощи сплава на основе меди, залитого в форму.
Недостатком известного решения является низкая технологичность изготовления трубного пучка и сборки готового изделия.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ изготовления трубных решеток кожухотрубных теплообменников (авторское свидетельство SU 145599, заявлено 28.02.1961), из которого также известна трубная решетка с закреплением концов теплообменных труб при помощи сплава пластмассы на основе эпоксидных смол, залитого в форму, имеющую конфигурацию решетки.
К основному недостатку известного технического решения также можно отнести низкую технологичность изготовления трубного пучка и сборки готового изделия.
Целью заявляемой полезной модели является устранение указанного недостатка для достижения такого технического результата, как повышение технологичности изготовления трубного пучка и сборки готового изделия.
Поставленная цель достигается следующим образом: кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решеткой из композитного материала, состоящий из внешнего кожуха в виде металлической трубы и вставленного в него пучка теплообменных трубок меньшего диаметра, закрепленных внутри кожуха с помощью трубной решетки, где теплообменные трубки стянуты в плотный трубный пучок с помощью цилиндрической трубной решетки из композитного материала на полимерной основе, которая свободно установлена в кожух с зазором.
Кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решеткой из композитного материала, в частности, может характеризоваться тем, что трубный пучок с трубными решетками из композитного материала на полимерной основе вставлен в корпус с зазором 0.05-2.0 мм.
Кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решеткой из композитного материала, в частности, может характеризоваться тем, что основой композитного материала является эпоксидная смола с отвердителем.
Кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решеткой из композитного материала, в частности, может характеризоваться тем, что в качестве наполнителя композитного материала использована углеродистая сталь.
Кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решеткой из композитного материала, в частности, может характеризоваться тем, что в качестве наполнителя композитного материала использован титан.
Кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решеткой из композитного материала, в частности, может характеризоваться тем, что в качестве наполнителя композитного материала использована медь.
Кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решеткой из композитного материала, в частности, может характеризоваться тем, что теплообменные решетки вставлены в кожух с двух сторон, с входного и выходного концов.
На Фиг. 1 изображен общий вид кожухотрубного теплообменного аппарата с трубной решеткой из композитного материала, на Фиг. 2 показан фрагмент пучка теплообменных трубок с трубной решеткой целиком из композитного материала на основе эпоксидной смолы, на Фиг. 3 показан разрез теплообменного аппарата с пучком теплообменных трубок и трубными решетками с обоих концов кожуха, где цифрами обозначены:
1. Кожух.
2. Подводы и отводы для присоединения к внешней системе.
3. Подводы и отводы рабочей среды.
4. Пучок теплообменных трубок в трубной решетке.
5. Гофрированная теплообменная трубка.
6. Трубная решетка из полимерного композитного материала.
7. Цилиндрическая поверхность трубной решетки.
8. Зазор между трубной решеткой и внутренней поверхностью кожуха.
Представленный на фигурах кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решеткой из композитного материала устроен следующим образом.
В кожух 1 устанавливаются теплообменные трубы 4, закрепленные в трубную решетку 6, представляющую собой цилиндрическую поверхность 7. Кожух 1 также содержит подводы и отводы для присоединения к внешней системе 2 и подводы и отводы рабочей среды 3.
Заявляемый кожухотрубный теплообменный аппарат может быть изготовлен путем установки гофрированных теплообменных трубок 5 внутрь трубной решетки из полимерного композитного материала 6. При этом основой композитного материала может являться эпоксидная смола с отвердителем, а в качестве наполнителя использоваться углеродистая сталь, либо титан, либо медь. Набранный пучок теплообменных труб в трубной решетке 4 устанавливается внутрь кожуха 1. При этом зазор между трубной решеткой и внутренней поверхностью кожуха может составлять 0,05-2,0 мм, а с целью увеличения надежности удержания конструкции пучка трубок решетки могут быть вставлены в кожух с двух сторон, с входного и выходного концов.
Процесс разборки готового изделия аналогичен сборочному процессу и проходит в обратном порядке. В качестве смазочного материала, для облегчения процесса извлечения трубной решетки 6, внешняя цилиндрическая поверхность 7 может быть смазана гелеобразной субстанцией. Трубная решетка 6 также позволяет производить многократный процесс установки-выемки теплообменных трубок 5. Таким образом, в результате необходимости чистки или замены какого-либо из элементов конструкции, данную операцию можно произвести без необходимости замены всей конструкции в целом.
Представленный на фигурах кожухотрубный теплообменный аппарат с трубной решеткой из композитного материала действует следующим образом.
Текучая рабочая среда вводится непосредственно в пучок 4 гофрированных труб 5 через подводы и отводы 3. Одновременно через подводы и отводы 2 подается вторая среда (жидкость или газ), которая в процессе взаимодействия с поверхностью гофрированных трубок 5 отдает или забирает часть тепловой энергии (в зависимости от поставленных задач) до процесса установления теплового равновесия.
Применение цилиндрической трубной решетки, свободно устанавливаемой в кожух, позволяет достичь заявляемого технического результата, а именно повышения технологичности изготовления, а также повышения технологичности изготовления трубного пучка и сборки готового изделия.
Промышленная применимость.
Заявляемый теплообменный аппарат является надежным и несложным в изготовлении устройством, позволяющим обеспечить гарантированный на перед заданный процесс теплообмена, чем обеспечивается широкий спектр его применения.