Теплообменник

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована в теплообменниках, как с жидким, так и газообразным теплоносителем. Технический результат от использования полезной модели заключается в создании конструкции теплообменника с уменьшенным весом и снижении трудоемкости работ при его изготовлении. В теплообменнике, содержащем расположенный в кожухе с днищами пучок параллельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, витки змеевиков которого введены между витками смежных змеевиков и расположены по равносторонней треугольной сетке до их взаимного касания, концы которых жестко закреплены в трубных решетках. Новым является то, что трубные решетки жестко установлены в эллиптических днищах, причем максимальный диаметр трубных решеток не более 4/5 внутреннего диаметра кожуха. Змеевики расположены с шагом между витками в змеевике, определяемым неравенством где: Н - шаг между витками в змеевике; d - наружный диаметр трубы змеевика; Т - расстояние между осями смежных змеевиков; D - диаметр витков по средней линии.

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована в теплообменниках, как с жидким, так и газообразным теплоносителем.

Известны теплообменники и парогенераторы, теплообменная поверхность которых выполнена из отдельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, оси которых параллельны, а концы которых жестко закреплены в трубных решетках, которые в свою очередь привариваются к кожуху (см., SU №532744 А, 21.10.76, F 28 D 7/00; RU 1468150 С 30.09.94 F 28 D 7/00; RU 2006777 C1, 30.01.94, F 28 D 5/02; DE 3421421 Al, 03.01.85; ЕР 0751363 A1, 02.01.97, F 28 D 7/02). Недостатками вышеуказанных конструкций является значительный вес трубных решеток, которые утяжеляют конструкцию теплообменника, усложняют его сборку.

Известен теплообменник по DE 3026954 С2, 09.05.85, F 28 D 7/02. Данный теплообменник содержит расположенный в кожухе с днищами пучок параллельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, витки змеевиков которых введены в витки смежных змеевиков, концы которых жестко закреплены в трубных решетках, которые в свою очередь жестко закреплены на кожухе теплообменника.

Недостатком данной конструкции, как и выше указанных конструкций является значительный вес трубных решеток, которые утяжеляют конструкцию теплообменника, усложняют его сборку для таких конструкций.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является теплообменник по патенту РФ №2152574. Данный теплообменник содержит расположенный в кожухе с днищами пучок

параллельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, витки змеевиков которых введены в витки смежных змеевиков и расположены по равносторонней треугольной сетке до их взаимного касания, концы которых жестко закреплены в трубных решетках, которые в свою очередь жестко закреплены на кожухе теплообменника.

Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - уменьшение металлоемкости теплообменника и снижение трудоемкости работ при его изготовлении.

Технический результат от использования полезной модели заключается в создании конструкции теплообменника с уменьшенным весом и снижении трудоемкости работ при его изготовлении.

Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, содержащем расположенный в кожухе с днищами пучок параллельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, витки змеевиков которого введены между витками смежных змеевиков и расположены по равносторонней треугольной сетке до их взаимного касания, концы которых жестко закреплены в трубных решетках, а трубные решетки жестко установлены в эллиптических днищах, причем максимальный диаметр трубных решеток не более 4/5 внутреннего диаметра кожуха. Змеевики расположены с шагом между витками в змеевике, определяемым неравенством

где:

Н - шаг между витками в змеевике;

d - наружный диаметр трубы змеевика;

Т - расстояние между осями смежных змеевиков;

D - диаметр витков по средней линии.

На фиг.1 изображен теплообменник, продольный разрез;

На фиг.2 изображен теплообменник с трубными решетками, выполненными заодно с патрубками подвода или отвода среды, продольный разрез;

На фиг.3 изображено сечение А-А фиг.1, 2.

Теплообменник содержит пучок змеевиков 1 с малым радиусом гиба, расположенных в кожухе 2 с патрубками подвода 3, отвода 4 среды I контура. К кожуху 2 приварены днища 5, 6, в которых приварены трубные решетки 7, 8, с примыкающими к ним коллекторными камерами подвода 9 и отвода 10 среды П контура.

Сборка теплообменника осуществляется следующим образом:

Концы змеевиков 1 вваривают в трубные решетки 7, 8. Пучок параллельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, витки змеевиков которого введены между витками смежных змеевиков и расположены по равносторонней треугольной сетке с трубными решетками вводятся в кожух 2. На кожух 2 с противоположных сторон надеваются днища 5, 6, в которых предварительно выполняются отверстия, диаметр которых соответствует максимальному размеру трубных решеток 7, 8. Осуществляется сварка днищ с трубными решетками и кожухом. Максимальный диаметр трубных решеток не более 4/5 внутреннего диаметра кожуха. Змеевики расположены с шагом между витками в змеевике, определяемым по формуле

Теплообменник работает следующим образом.

Среда I контура поступает в межтрубное пространство и, двигаясь вдоль пучка змеевиков 1, отдает или получает тепло и отводится через патрубок 4.

Среда II контура поступает в камеру подвода среды, распределяется по змеевикам и, двигаясь навстречу среде I контура, получает или отдает тепло, собирается в камере и отводится.

Промышленная применимость очевидна. Испытания предлагаемого решения осуществлены в OOO НПЦ «Анод» и показали положительные результаты. Использование полезной модели не требует специального оборудования и может быть осуществлено на обычных металлорежущих станках.

Перечисленные признаки отличают предлагаемое техническое решение от прототипа и обуславливают соответствие этого решения требованиям полезной модели.

1. Теплообменник, содержащий расположенный в кожухе с эллиптическими днищами пучок параллельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, витки змеевиков которых введены между витками смежных змеевиков и расположены по равносторонней треугольной сетке до их взаимного касания, концы которых жестко закреплены в трубных решетках, отличающийся тем, что трубные решетки вварены в эллиптические днища, причем максимальный диаметр трубных решеток не превышает 4/5 внутреннего диаметра кожуха.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что шаг между витками в змеевике определяется неравенством

где Н - шаг между витками в змеевике;

d - наружный диаметр трубы змеевика;

Т - расстояние между осями смежных змеевиков;

D - диаметр витков по средней линии.