Кожухотрубный теплообменник

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Прищепов Михаил Александрович Цубанов Игорь Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(56) Теплотехника / Под ред. А.П. Баскакова. - М. Энергоиздат, 1982. - . 175. БАРОТФИ И. и др. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах. - М. ВО Агропромиздат, 1988. - . 130.1416845 1, 1988.(57) 1. Кожухотрубный теплообменник, содержащий оборудованный распределительным и собирающим коллекторами теплого и холодного воздуха корпус, в котором расположены верхние и нижние трубные доски с выполненным двухсекционным пучком теплопередающих труб, дополнительные верхнюю и нижнюю трубные доски и дополнительный пучок теплопередающих труб, расположенный под второй секцией пучка теплопередающих труб, установленной с горизонтальным зазором по отношению к первой секции пучка теплопередающих труб, при этом верхняя трубная доска второй секции пучка теплопередающих труб примыкает к распределительному коллектору теплого воздуха, к нижней трубной доске второй секции пучка теплопередающих труб примыкает дополнительная верхняя трубная доска, а межтрубное пространство дополнительного пучка теплопередающих труб сообщено с наружным воздухом и собирающим коллектором холодного воздуха. 12336 1 2009.08.30 2. Кожухотрубный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные верхняя и нижняя трубные доски выполнены идентичными трубным доскам второй секции пучка теплопередающих труб. 3. Кожухотрубный теплообменник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что собирающие коллекторы теплого воздуха первой секции пучка теплопередающих труб и дополнительного пучка теплопередающих труб присоединены к собирающему коллектору теплого воздуха. 4. Кожухотрубный теплообменник по п. 3, отличающийся тем, что площадь теплообменной поверхности второй секции пучка теплопередающих труб составляет 30-40 теплообменной поверхности. 5. Кожухотрубный теплообменник по п. 4, отличающийся тем, что расход холодного воздуха через дополнительный пучок теплопередающих труб составляет 10-20 расхода холодного воздуха. Предлагаемое техническое решение относится к кожухотрубным теплообменникам,которые используются в отопительно-вентиляционных системах производственных помещений для нагрева холодного наружного воздуха теплотой воздуха, удаляемого из помещений. Известна конструкция кожухотрубного теплообменника, используемого в отопительно-вентиляционных системах животноводческих помещений 1. Теплообменник содержит корпус, в котором расположены верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих стеклянных трубок. Работает теплообменник следующим образом. Воздух, удаляемый из помещения вытяжным вентилятором, проходит через межтрубное пространство теплообменника, а наружный воздух, подаваемый в помещение приточным вентилятором, - через трубки пучка,при этом происходит подогрев наружного воздуха частью теплоты воздуха, удаляемого из помещения. При работе теплообменника на наружной поверхности трубок откладываются загрязнения, содержащиеся в удаляемом из помещения воздухе, и прочно прилипают к их поверхности за счет увлажнения конденсатом, который образуется при охлаждении удаляемого воздуха. Это приводит к уменьшению интенсивности теплопередачи, а следовательно, к уменьшению тепловой мощности теплообменника. Поэтому требуется периодически очищать теплообменную поверхность от слоя загрязнений. Кроме того,теплообменник имеет пониженную эффективность работы из-за уменьшения температурного напора между теплообменивающимися воздушными потоками при движении их через теплообменник. К недостаткам известной конструкции кожухотрубного теплообменника следует отнести сложность очистки наружной теплообменной поверхности пучка труб от загрязнений,а также пониженную эффективность работы из-за неравномерного охлаждения удаляемого воздуха в трубках трубного пучка. Наиболее близкой к заявленной конструкции кожухотрубного теплообменника является конструкция теплообменника, обеспечивающего подогрев наружного воздуха, подаваемого в топку котлоагрегата, за счет теплоты уходящих дымовых газов 2. Кожухотрубный теплообменник содержит корпус, в котором расположены верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих трубок, внутри которых движутся уходящие дымовые газы, а по их межтрубному пространству - холодный наружный воздух. Недостатком известной конструкции кожухотрубного теплообменника является пониженная эффективность работы, что обусловлено уменьшением температурного напора между теплообменивающимися потоками по ходу движения холодного воздуха через теплообменник. 2 12336 1 2009.08.30 Задачей изобретения является повышение эффективности работы теплообменника. Поставленная задача решается тем, что в оборудованном распределительными и собирающими коллекторами теплого и холодного воздуха корпусе кожухотрубного теплообменника расположены верхние и нижние трубные доски с выполненным двухсекционным пучком теплопередающих труб, дополнительные верхняя и нижняя трубные доски и дополнительный пучок теплопередающих труб, расположенный под второй секцией пучка теплопередающих труб, установленной с горизонтальным зазором по отношению к первой секции пучка теплопередающих труб, при этом верхняя трубная доска второй секции пучка теплопередающих труб примыкает к распределительному коллектору теплого воздуха, к нижней трубной доске второй секции пучка теплопередающих труб примыкает дополнительная верхняя трубная доска, а межтрубное пространство дополнительного пучка теплопередающих труб сообщено с наружным воздухом и собирающим коллектором холодного воздуха. При этом дополнительные верхняя и нижняя трубные доски выполнены идентичными трубным доскам второй секции пучка собирающие коллекторы теплого воздуха первой секции пучка теплопередающих труб и дополнительного пучка теплопередающих труб присоединены к собирающему коллектору теплого воздуха площадь теплообменной поверхности второй секции пучка теплопередающих труб составляет 30-40 теплообменной поверхности расход холодного воздуха через дополнительный пучок теплопередающих труб составляет 10-20 расхода холодного воздуха. Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим графическим изображением кожухотрубного теплообменника. На фигуре изображена схема кожухотрубного теплообменника, вертикальный разрез. Кожухотрубный теплообменник содержит распределительный коллектор 1 теплого воздуха, распределительный 2 и собирающий 3 коллекторы холодного воздуха, выполненный из двух секций 4 и 5 пучок теплопередающих труб, содержащие соответственно верхние 6 и 7 и нижние 8 и 9 трубные доски, пучки 11 и 10 теплопередающих труб. Кожухотрубный теплообменник содержит также дополнительный кожухотрубный теплообменник 12, который выполнен из дополнительных верхней 13 и нижней 14 трубных досок, пучка 15 теплопередающих труб, а также собирающего коллектора 16 теплого воздуха. Дополнительный пучок 15 теплопередающих труб установлен под второй секцией 5 с пучком 10 теплопередающих труб, при этом вторая секция 5 теплообменника установлена с горизонтальным зазоромотносительно первой секции 4, которая оборудована собирающим коллектором 17 теплого воздуха и присоединена к ней при помощи пластиныхомута 18, при этом верхняя трубная доска 7 второй секции 5 примыкает к распределительному коллектору 1 теплого воздуха теплообменника. К нижней трубной доске 9 второй секции 5 пучка теплопередающих труб примыкает дополнительная верхняя 13 трубная доска, а межтрубное пространство дополнительного пучка 15 теплопередающих труб сообщено с наружным воздухом и собирающим коллектором 3 холодного воздуха. Дополнительные верхняя 13 и нижняя 14 трубные доски выполнены идентичными трубным доскам 7 и 9 второй секции 5 пучка теплопередающих труб собирающие коллекторы 17 и 16 теплого воздуха соответственно первой секции 4 пучка теплопередающих труб и дополнительного пучка 15 теплопередающих труб присоединены к собирающему коллектору теплого воздуха теплообменника (на фигуре не показано), при этом площадь теплообменной поверхности второй секции 5 пучка теплопередающих труб составляет 3040 теплообменной поверхности теплообменника, а расход холодного воздуха через межтрубное пространство дополнительного пучка 15 теплопередающих труб составляет 1020 расхода холодного воздуха через теплообменник. 12336 1 2009.08.30 Горизонтальный зазор между секциями теплообменника выбирается из условия свободного подвода наружного воздуха в межтрубное пространство дополнительного пучка 15 теплопередающих труб. Заявленный кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. Приточный вентилятор (на фигуре не показан) обеспечивает движение холодного воздуха через межтрубные пространства секций 4, 5 пучка теплопередающих труб и дополнительного пучка 15, при этом расход холодного воздуха через секции 4, 5 составляет 8090 , а через дополнительный пучок 15 - 1020 от общего расхода. Вытяжной вентилятор (на фигуре не показан) обеспечивает движение удаляемого теплого воздуха через трубы пучка 11 секции 4 в количестве 70 и через трубы дополнительного пучка 15, соединенные последовательно с трубами ко второй секции 5 пучка теплопередающих труб, в количестве 30 от общего расхода теплого воздуха через теплообменник. Уменьшение расхода холодного воздуха на 1020 через секции 4, 5 теплообменника снижает его тепловую мощность на 24 , в то время как нагрев этого холодного воздуха при движении его через межтрубное пространство дополнительного пучка 15 теплопередающих труб, по которым движется теплый воздух в количестве 30 от общего расхода теплого воздуха через теплообменник, позволяет увеличить тепловую мощность теплообменника на 1520 . Основной нагрев холодного воздуха осуществляется теплотой удаляемого воздуха в секциях 4 и 5, при этом из-за уменьшения температурного напора между воздушными потоками теплый воздух в секции 5 охлаждается не до требуемой температуры. Дальнейшее охлаждение теплого воздуха, прошедшего через секцию 5, осуществляется в дополнительном теплообменнике 12 холодным воздухом в количестве 1020 от общего расхода холодного воздуха через теплообменник, который движется по межтрубному пространству дополнительного пучка 15 теплопередающих труб, при этом теплый воздух охлаждается до требуемой температуры. В результате увеличивается тепловая мощность теплообменника, т.е. повышается эффективность его работы. Таким образом, в процессе работы заявляемого кожухотрубного теплообменника происходит достижение поставленной технической задачи повышается эффективность работы теплообменника за счет охлаждения теплого воздуха, проходящего через последовательно соединенные трубы второй секции и дополнительного пучка теплопередающих труб, до требуемой температуры. Источники информации 1. Баротфи И. и др. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах. - М. Агропромиздат, 1988. - . 130. 2. Теплотехника / Под ред. А.П. Баскакова. - М. Энергоиздат, 1982. - . 175. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4