Кожухотрубный теплообменник

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Цубанова Ирина Александровна Синица Светлана Ивановна Андрейчик Алла Евгеньевна Клинцова Валентина Федоровна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Кожухотрубный теплообменник, содержащий две секции, установленные с горизонтальным зазором относительно друг друга и выполненные в виде теплообменников,содержащих кожухи, оборудованные распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков, причем первая секция выполнена в виде теплообменника из теплопередающих труб, закрепленных в верхней и нижней трубных досках, а вторая секция выполнена в виде теплообменника из тепловых труб, закрепленных в трубной доске, при этом распределительный и собирающий коллекторы соответственно холодного и теплого воздуха теплообменника из теплопередающих труб присоединены 13066 1 2010.04.30 соответственно к собирающему и распределительному коллекторам холодного и теплого воздуха теплообменника из тепловых труб, причем собирающий коллектор теплого воздуха теплообменника из теплопередающих труб присоединен к распределительному коллектору теплого воздуха теплообменника из тепловых труб при помощи перепускного короба, в котором расположен каплеулавливающий фильтр и выполнено отверстие для отвода конденсата в канализацию. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что тепловые трубы второй секции выполнены в виде термосифонов. Изобретение относится к теплообменникам, которые используются в отопительновентиляционных системах производственных помещений для предварительного подогрева приточного воздуха теплотой воздуха, удаляемого из помещений. Известна конструкция кожухотрубного теплообменника, применяемого в установках,обеспечивающих естественную приточно-вытяжную вентиляцию производственных помещений 1. Известный кожухотрубный теплообменник содержит корпус, в котором установлен вертикально пучок теплопередающих труб, движение теплого воздуха через которые обеспечивается естественной конвекцией и разряжением, создаваемым дефлектором. Теплообменник работает следующим образом. Внутренний теплый воздух из нижней,наиболее увлажненной и загазованной зоны помещения, под действием разряжения, создаваемого дефлектором, входит в трубы теплообменника, поднимается по ним вверх и удаляется из помещения. Холодный наружный воздух через воздухозаборник входит в кожух и движется по межтрубному пространству кожуха сверху вниз. При противоточном движении теплообменивающихся воздушных потоков происходит подогрев наружного воздуха частью теплоты удаляемого воздуха с одновременной конденсацией влаги, которая при низких температурах наружного воздуха превращается в слой снега-льда на внутренних поверхностях труб. Существенными недостатками известного теплообменника являются малая тепловая мощность, нестабильность расхода теплого воздуха через теплообменник и пониженная надежность работы. Малая тепловая мощность обусловлена низким коэффициентом теплопередачи теплообменника из-за небольших скоростей движения теплообменивающихся воздушных потоков через теплообменник. Расход теплого воздуха через теплообменник зависит от разрешения, создаваемого дефлектором, а также от подъемной силы, возникающей из-за разной плотности воздуха от температуры. Из-за этих факторов расход воздуха через теплообменник нестабилен,что сказывается отрицательно на тепло-газовлажностном режиме воздушной среды помещения. Пониженная надежность работы обусловлена тем, что при низких температурах наружного воздуха (ниже -10 С) слой снега-льда, толщина которого зависит от влажности теплого воздуха, глубины его охлаждения и способа удаления конденсата из трубок, может перекрыть проходное сечение труб и теплообменник становится неработоспособным. Наиболее близкой к заявляемой конструкции кожухотрубного теплообменника является теплообменник с перекрестным током теплообменивающихся воздушных потоков,содержащий оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков кожух, в котором расположены верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб, и широко применяемый в отопительновентиляционных системах производственных помещений с механической вентиляцией. Недостатком такого кожухотрубного теплообменника является пониженная эффективность работы из-за образования при низких температурах наружного воздуха (ниже -15 С) 2 13066 1 2010.04.30 слоя снега-льда на внутренних поверхностях теплопередающих труб, уменьшающего коэффициент теплопередачи теплообменника, а следовательно, его тепловую мощность. Кроме того, в таком теплообменнике конденсат, образующийся в трубах при охлаждении теплого воздуха, стекает вниз по внутренней поверхности труб и внизу превращается в слой снега-льда, который может перекрыть проходное сечение труб. Задачей изобретения является повышение эффективности работы кожухотрубного теплообменника с перекрестным током теплоносителей. Задача решается тем, что известный кожухотрубный теплообменник, содержащий две секции, установленные с горизонтальным зазором относительно друг друга и выполненные в виде теплообменников, содержащих кожухи, оборудованные распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков, причем первая секция выполнена в виде теплообменника из теплопередающих труб, закрепленных в верхней и нижней трубных досках, а вторая секция выполнена в виде теплообменника из тепловых труб, закрепленных в трубной доске, при этом распределительный и собирающий коллекторы соответственно холодного и теплого воздуха теплообменника из теплопередающих труб присоединены соответственно к собирающему и распределительному коллекторам холодного и теплого воздуха теплообменника из тепловых труб, причем собирающий коллектор теплого воздуха теплообменника из теплопередающих труб присоединен к распределительному коллектору теплого воздуха теплообменника из тепловых труб при помощи перепускного короба, в котором расположен каплеулавливающий фильтр и выполнено отверстие для отвода конденсата в канализацию. Для повышения надежности работы теплообменника тепловые трубы второй секции теплообменника выполнены в виде термосифонов. Сущность изобретения кожухотрубного теплообменника поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображена схема кожухотрубного теплообменника,вертикальный разрез по А-А на фиг. 2 на фиг. 2 изображена схема кожухотрубного теплообменника, горизонтальный разрез по В-В на фиг. 1. Кожухотрубный теплообменник выполнен в виде секций 1 и 2. Секция 1 содержит оборудованный распределительными 3, 4 и собирающими 5, 6 коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков кожух 7, в котором расположены верхняя 8 и нижняя 9 трубные доски, и пучок теплопередающих труб 10. Секция 2 выполнена в виде теплообменника из тепловых труб, содержащего кожух 11,оборудованный распределительными 12, 13 и собирающими 14, 15 коллекторами соответственно теплого и холодного воздуха, трубную доску 16 и пучок тепловых труб 17, которые закреплены в трубной доске 16. С целью упрощения монтажа и эксплуатации секция 2 установлена с горизонтальным зазором 8 относительно секции 1, при этом распределительный коллектор 4 холодного воздуха секции 1 присоединен к собирающему коллектору 15 холодного воздуха секции 2 при помощи соединительного короба 18, а собирающий коллектор 5 теплого воздуха секции 1 присоединен к распределительному коллектору 12 теплого воздуха секции 2 при помощи перепускного короба 19, в котором расположен каплеулавливающий фильтр 20 и выполнено отверстие для отвода конденсата в канализацию, при помощи трубы 21. Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. Теплый воздух через распределительный коллектор 3 поступает в теплопередающие трубы 10, концы которых закреплены в трубных досках 8, 9, и, двигаясь по ним сверху вниз, отдает часть своей теплоты холодному воздуху, предварительно подогретому в теплообменнике из тепловых труб 17 оставшейся частью теплоты теплого воздуха, поступающего в межтрубное пространство теплообменника из тепловых труб из собирающего коллектора 5 через перепускной короб 19, каплеулавливающий фильтр 20 и распределительный коллектор 12. 3 13066 1 2010.04.30 При движении теплого воздуха по межтрубному пространству теплообменника из тепловых труб 17 осуществляется предварительный подогрев холодного воздуха, поступающего в теплообменник через распределительный коллектор 13. Окончательный нагрев холодного воздуха осуществляется в секции 1 при прохождении его через межтрубное пространство секции, при этом в трубах 10 происходит конденсация водяных паров, содержащихся в теплом воздухе. Конденсат под действием сил гравитации и динамического давления воздуха поступает в перепускной короб 19 и затем через трубу 21 сливается в канализацию. Капли конденсата, содержащиеся в воздухе, который движется по перепускному коробу 19, улавливаются фильтром 20 и поступают в канализацию. В результате этого устраняется отрицательное воздействие конденсата на коэффициент теплопередачи теплообменника из тепловых труб, что способствует увеличению тепловой мощности и надежности работы кожухотрубного теплообменника. С удалением в канализацию конденсата, образующегося в трубах 10 секции 1, уменьшается толщина слоя снега-льда на испарительных участках тепловых труб 17 и поэтому увеличивается коэффициент теплопередачи секции 2, что приводит к увеличению тепловой мощности и надежности работы заявляемого кожухотрубного теплообменника. Таким образом, в процессе работы заявляемого кожухотрубного теплообменника происходит достижение поставленной технической задачи - повышение эффективности работы теплообменника за счет повышения коэффициента теплопередачи теплообменника путем уменьшения толщины слоя снега-льда на его теплообменной поверхности при удалении конденсата, образующегося в теплопередающих трубах первой секции, в канализацию. Источники информации 1. Баскаков А.П. и др. Теплотехника. - М. Энергоиздат,1982. - С. 173-176. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4