Трубный пучок газоохладителя

Авторы патента:

Полезная модель относится к области теплообмена, в частности, к конструкции трубчатых пучков, устанавливаемых в корпусе газоохладителя, в том числе воздухоохладителя, с помощью которого осуществляется охлаждение рабочего потока сжатого газа, в том числе воздуха, прошедшего через ступень компрессора. Технический результат на достижение которого направлена заявляемая полезная модель состоит в повышении интенсивности теплообмена за счет увеличения теплообменной поверхности и в увеличении доступности к элементам трубного пучка, что позволяет облегчить и повысить удобство обслуживания газоохладителей.. Для достижения указанного технического результата в трубном пучке, предназначенном для установки в охладителе газа, преимущественно воздуха, сжимаемого в ступени компрессора, содержащем трубки, в том числе оребренные, собранные в один объем и концы которых заделаны в трубные решетки, имеющие возможность расширения, стенки кожуха, установленные вдоль протяженных сторон объема трубок и соединенные с трубными решетками, и как минимум одну перегородку, устанавливаемую поперек трубок, каждая стенка кожуха выполнена с продольными плоскими гранями, образующими в поперечном разрезе выпуклую изломанную линию, при этом объем трубок выполнен заполняющим пространство до внутренних поверхностей стенок кожуха, причем по середине всего объема трубок установлена плоская, поперечная перегородка, набранная из металлических пластин и выходящая своими размерами наружу за пределы стенок кожуха, кроме того, каждая трубка выполнена сплошной по всему объему, и в месте расположения перегородки на нее надета, контактирующая с перегородкой втулка, а снаружи по каждой стороне, вдоль плоских наклонных граней стенок кожуха размещены с возможностью их расширения, по крайней мере по одной продольной балке, упирающейся в трубные решетки. При это продольные балки могут иметь цилиндрическую форму, в объеме трубок между трубной доской и перегородкой, установленной по середине объема трубок, может быть размещена, по крайней мере, одна дополнительная плоская, поперечная перегородка, набранная из металлических пластин и выходящая своими размерами наружу за пределы стенок кожуха, и тогда в месте расположения дополнительной перегородки на каждую трубку

надета, контактирующая с дополнительной перегородкой втулка, а оребренные трубки могут иметь переменный по длине шаг повторения расположения ребер. 1 н.п., 4 з.п. ф-лы,

Известно, что на характеристики теплообмена существенно влияет способ размещения труб в охладителе. Обычно трубки, в том числе оребренные, собирают в пучки типа параллелепипеда, ограничивая их стенками кожуха, и сквозь них пропускают охлаждаемый воздух (см., например, «Справочник по теплообмену», пер. с английского, под ред. О.Г.Мартыненко и др. 1987, т.2, стр.91).

Известно также, что, например, в воздухоохладителе центробежного компрессора, находящемся, под каждой ступенью компрессора, размещается по несколько трубных пучков (см., например, «Каталог компрессорных машин и турбин АООТ «Невский завод» ЦНИИТЭИтяжмаш, 2000, стр.22-24»). При этом во время эксплуатации трубные пучки забиваются грязью, выходят из строя и требуют довольно частой трудной по осуществлению очистки или замены целиком всего пучка.

Что касается конструкции трубных пучков, то также известно, что обычно трубки собирают в объем типа параллелепипеда, с параллельно размещенными трубками, которые могут быть и оребренные. По торцам такого объема устанавливают трубные доски, предназначенные для закрепления в них трубок, и которые в свою очередь закрыты крышками, а между трубками

располагают перегородки (см., например, Я.А.Берман и др. «Система охлаждения компрессорных установок», 1984, стр.44-49). Такие трубные пучки обеспечивают определенную степень теплообмена, но поскольку проходная для поступающего газа, в том числе воздуха, поверхность не достаточно большая, т.к. трубки достаточно короткие, то для достижения заданного значения теплообмена требуется установка нескольких трубных пучков, а это усложняет эксплуатацию газоохладителей. При этом простое удлинение трубок приводит к нежесткой конструкции, которая к тому же неудобна и сложна в эксплуатации.

Предлагаемая полезная модель решает задачу создания конструкции трубного пучка, устраняющей указанные недостатки и обеспечивающей более интенсивный теплообмен.

Технический результат на достижение которого направлена заявляемая полезная модель состоит в повышении интенсивности теплообмена за счет увеличения теплообменной поверхности и в увеличении доступности к элементам трубного пучка, что позволяет облегчить и повысить удобство обслуживания газоохладителей.

Для достижения указанного технического результата в трубном пучке, предназначенном для установки в охладителе газа, преимущественно воздуха, сжимаемого в ступени компрессора, содержащем трубки, в том числе оребренные, собранные в один объем и концы которых заделаны в трубные решетки, имеющие возможность расширения, стенки кожуха, установленные вдоль протяженных сторон объема трубок и соединенные с трубными решетками, и как минимум одну перегородку, устанавливаемую поперек трубок, каждая стенка кожуха выполнена с продольными плоскими гранями, образующими в поперечном разрезе выпуклую изломанную линию, при этом объем трубок выполнен заполняющим пространство до внутренних поверхностей стенок кожуха, причем по середине всего объема трубок установлена плоская, поперечная перегородка, набранная из металлических пластин и выходящая своими размерами наружу за пределы стенок кожуха, кроме того, каждая трубка выполнена сплошной по всему объему, и в месте расположения перегородки на нее надета, контактирующая с перегородкой втулка, а снаружи по каждой стороне, вдоль плоских наклонных граней стенок кожуха размещены с возможностью их расширения, по крайней мере по

одной продольной балке, упирающейся в трубные решетки. При это продольные балки могут иметь цилиндрическую форму, в объеме трубок между трубной доской и перегородкой, установленной по середине объема трубок, может быть размещена, по крайней мере, одна дополнительная плоская, поперечная перегородка, набранная из металлических пластин и выходящая своими размерами наружу за пределы стенок кожуха, и тогда в месте расположения дополнительной перегородки на каждую трубку надета, контактирующая с дополнительной перегородкой втулка, а оребренные трубки могут иметь переменный по длине шаг повторения расположения ребер.

Отличительными признаками заявляемого устройства являются выполнение каждой стенки кожуха с продольными плоскими гранями, образующими в поперечном разрезе выпуклую изломанную линию, при этом выполнение объема трубок заполняющим пространство до внутренних поверхностей стенок кожуха, причем по середине всего объема трубок установление плоской, поперечной перегородки, набранной из металлических пластин и выходящей своими размерами наружу за пределы стенок кожуха, кроме того, выполнение каждой трубки сплошной по всему объему, и в месте расположения перегородки размещение на ней, контактирующей с перегородкой втулки, а также размещение с возможностью их расширения снаружи по каждой стороне, вдоль плоских наклонных граней стенок кожуха, по крайней мере, по одной продольной балки, упирающейся в трубные решетки. Кроме того, возможное выполнение продольных балок цилиндрической формы, возможное выполнение в объеме трубок между трубной доской и перегородкой, установленной по середине объема трубок, по крайней мере, одной дополнительной плоской, поперечной перегородки, набранной из металлических пластин и выходящей своими размерами наружу также за пределы стенок кожуха, и размещение в этом случае в месте расположения дополнительной перегородки на каждой трубке контактирующей с дополнительной перегородкой втулки, а также возможное выполнение оребренных трубок с переменный по длине шагом повторения расположения ребер.

Благодаря наличию приведенных существенных признаков увеличивается поверхность теплообмена, понижается гидравлическое сопротивление в трубках, обеспечивается экономия энергии ступени

компрессора, т.к. требуется меньшая ее трата на преодоление сопротивления трубного пучка при входе в следующую ступень компрессора, обеспечивается свобода доступа и возможность чистки трактов обоих теплоносителей - воды и газа, а также повышается виброустойчивость элементов конструкции. Кроме того, появляется возможность на выходе газа, в том числе воздуха, из каждой ступени компрессора устанавливать в корпус газоохладителя вместо двух трубчатых пучков - один с требуемыми параметрами теплообмена.

На фиг.1 схематично изображен вид спереди трубного пучка, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - вид справа, на фиг.4 - сечение А-А, показывающее образующую в поперечном разрезе выпуклую изломанную линию расположения объема трубок, на фиг.5 - часть разрез Б-Б трубного пучка по перегородке, на фиг.6 - часть трубки с разным шагом оребрения.

Заявляемый трубный пучок содержит сплошные трубки 1, заделанные в трубные доски 2, одна из которых имеет возможность расширения при нагревании во время прохождения газа или воздуха между трубками 1. Трубные решетки 2 закрыты крышками 3. Трубки 1 собраны в объем 4, вдоль протяженных сторон которого установлены стенки 5 и 6 кожуха, соединенные с трубными решетками 2. При этом каждая стенка 5 и 6 кожуха выполнена с продольными плоскими гранями 7, 8, 9, 10, 11, образующими в поперечном разрезе выпуклую изломанную линию, а объем 4 трубок 1 выполнен заполняющим пространство между внутренними поверхностями стенок 5 и 6 кожуха и трубными решетками 2. Такое выполнение объема 4 позволяет разместить большее количество трубок 1 и, следовательно, увеличить поверхность теплообмена. По середине объема 4 трубок 1 выполнена плоская, поперечная, наборная перегородка 12, разделяющая прохождение разных по теплоте потоков газа или воздуха. Перегородка 12 выполнена из металлических пластин. В месте расположения перегородки 12 на трубки 1 надета, контактирующая с перегородкой 12 втулка 13. При этом, если перегородок 12 несколько, то и в месте их контакта с трубками 1 на них надеты втулки типа втулки 13. Снаружи стенок 5 и 6 кожуха, например, вдоль плоских наклонных его граней 8 выполнены продольные балки 14, упирающиеся в трубные решетки 2, имеющие возможность расширения. Продольные балки 14 могут иметь цилиндрическую форму. Они предназначены для придания жесткости конструкции и при необходимости их может более одной с каждой

стороны. Если трубки 1 выполнены оребренными, то они могут иметь переменный по длине шаг повторения расположения ребер, например, 15 и 16., что в свою очередь позволяет добиваться разного сопротивления проходящему газу или воздуху, а это влияет на степень теплообмена и работу ступени компрессора. Для входа и выхода охлаждающей воды, проходящей внутри трубок 1, предназначены штуцеры 17, 18.

При работе ступени компрессора отработанный горячий рабочий газ или воздух поступает в газоохладитель или воздухоохладитель, проходя сквозь заявляемый пучок между трубками 1, по которым протекает охлаждающая вода, в результате чего охлаждается и затем поступает в следующую ступень. При этом на определенные виды компрессоров благодаря заявляемой конструкции достаточного одного трубного пучка, взамен двух ранее используемых, а увеличенная поверхность теплообмена, низкое сопротивление по охлаждаемому газу или воздуху, позволяют снизить потери давления. Кроме того, при снятых крышках 3 трубки 1 становятся полностью доступными и могут быть очищены или заглушены.

1. Трубный пучок, предназначенный для установки в охладителе газа, преимущественно воздуха, сжимаемого в ступени компрессора, содержащий трубки, в том числе оребренные, собранные в один объем и концы которых заделаны в трубные решетки, имеющие возможность расширения, стенки кожуха, установленные вдоль протяженных сторон объема трубок и соединенные с трубными решетками, и как минимум одну перегородку, устанавливаемую поперек трубок, отличающийся тем, что каждая стенка кожуха выполнена с продольными плоскими гранями, образующими в поперечном разрезе выпуклую изломанную линию, при этом объем трубок выполнен заполняющим пространство до внутренних поверхностей стенок кожуха, причем по середине всего объема трубок установлена плоская, поперечная перегородка, набранная из металлических пластин и выходящая своими размерами наружу за пределы стенок кожуха, кроме того, каждая трубка выполнена сплошной по всему объему, и в месте расположения перегородки на нее надета контактирующая с перегородкой втулка, а снаружи по каждой стороне, вдоль плоских наклонных граней стенок кожуха размещены с возможностью их расширения по крайней мере по одной продольной балке, упирающейся в трубные решетки.

2. Трубный пучок по п.1, отличающийся тем, что продольные балки выполнены цилиндрической формы.

3. Трубный пучок по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в объеме трубок между трубной доской и перегородкой, установленной по середине объема трубок, размещена по крайней мере одна дополнительная плоская, поперечная перегородка, набранная из металлических пластин и выходящая своими размерами наружу за пределы стенок кожуха, при этом в месте расположения дополнительной перегородки на каждую трубку надета контактирующая с дополнительной перегородкой втулка.

4. Трубный пучок по пп.1 и 2, отличающийся тем, что оребренные трубки имеют переменный по длине шаг повторения расположения ребер.

5. Трубный пучок по п.3, отличающийся тем, что оребренные трубки имеют переменный по длине шаг повторения расположения ребер.

Техническим результатом является упрощение определения горизонтальности плоскости