Кожухотрубный теплообменник

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Коротинский Виктор Андреевич Гаркуша Карина Эдуардовна Андрейчик Алла Евгеньевна Синица Светлана Ивановна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский аграрный технический университет(57) Кожухотрубный теплообменник, содержащий оборудованный основными с шиберами распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков корпус, в котором расположены основные верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными верхней и нижней трубными досками, пучком труб, распределительным и собирающим коллекторами холодного воздуха и шибером, при этом трубы дополнительного пучка установлены соосно и с кольцевыми зазорами внутри труб основного пучка, а их концы укреплены в дополнительных верхней и нижней трубных досках, которые с соответственно прикрепленными к ним дополнительными собирающим и распределительным коллекторами холодного воздуха присоединены соответственно к основным распределительному и собирающему коллекторам теплого воздуха, а дополнительный шибер расположен в дополнительном распределительном коллекторе холодного воздуха и примыкает к дополнительной нижней трубной доске теплообменника.(56) 1. Марочкин В.К. и др. Использование вторичных топливно-энергетических ресурсов в сельском хозяйстве. - Мн. Ураджай, 1989. - С. 180-181. 2. Басканов А.П. и др. Теплотехники Учебник для вузов. - М. Энергоиздат, 1982. С. 128. Предлагаемое техническое решение относится к теплообменникам, которые используются для нагрева газовоздушных сред теплотой вторичных газовоздушных энергетических ресурсов. Известна конструкция кожухотрубного теплообменника, предназначенного для нагрева приточного холодного воздуха частью теплоты вытяжного воздуха систем принудительной вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях промышленного и общественного назначения 1. Известный кожухотрубный теплообменник содержит оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков корпус, в котором расположены верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб. Теплообменник работает следующим образом. Приточный холодный воздух, проходящий внутри теплопередающих труб пучка, нагревается теплотой вытяжного воздуха,проходящего через межтрубное пространство теплообменника. При этом загрязнения, содержащиеся в вытяжном воздухе, откладываются на наружной поверхности труб пучка и прочно прилипают к поверхности труб из-за увлажнения их конденсатом, который образуется при охлаждении водяных паров, содержащихся в вытяжном воздухе. Наличие слоя грязи на наружных поверхностях теплопередающих труб пучка снижает тепловую мощность теплообменника. Поэтому периодически очищают поверхности труб пучка от слоя грязи, что затруднительно из-за сложного лабиринта пучка труб. Теплообменник имеет также пониженную эффективность работы из-за уменьшения температурного напора по длине теплообменника, в результате чего тепловая мощность рядов труб теплообменного пучка, расположенных около собирающего коллектора приточного холодного воздуха, в 1,21,5 раза меньше тепловой мощности рядов труб пучка, расположенных около распределительного коллектора приточного холодного воздуха. Кроме того, эффективность работы теплообменника снижается при увеличении температуры холодного воздуха, так как уменьшается температурный напор в теплообменнике. Наиболее близким к заявленной конструкции кожухотрубного теплообменника является теплообменник с перекрестным током теплообменивающихся воздушных потоков,содержащий оборудованный основными с шиберами коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков корпус, в котором расположены основные верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб 2. Недостатком такого кожухотрубного теплообменника является пониженная эффективность работы, которая обусловлена снижением тепловой мощности теплообменника при увеличении температуры холодного воздуха, а также из-за понижения температурного напора по длине теплообменника. Задачей полезной модели является повышение эффективности работы кожухотрубного теплообменника с перекрестным током теплоносителей. Задача решается тем, что известный кожухотрубный теплообменник, содержащий оборудованный основными с шиберами распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков корпус, в котором расположены основные верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб, снабжен дополнительными верхней и нижней трубными досками, пучком труб, распределительным и собирающим коллекторами холодного воздуха и шибером, при этом трубы дополнительного пучка установлены соосно и с кольцевыми зазорами внутри труб основного пучка, а 2 40592007.12.30 их концы укреплены в дополнительных верхней и нижней трубных досках, которые с соответственно прикрепленными к ним дополнительными собирающим и распределительным коллекторами холодного воздуха присоединены соответственно к основным распределительному и собирающему коллекторам теплого воздуха, а дополнительный шибер расположен в дополнительном распределительном коллекторе холодного воздуха и примыкает к дополнительной нижней трубной доске теплообменника. Сущность предлагаемой полезной модели кожухотрубного теплообменника с перекрестным током теплообменивающихся воздушных потоков поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображена схема предложенного кожухотрубного теплообменника, вертикальный разрез на фиг. 2 - вид по А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - вид по В-В на фиг. 1. Предложенный теплообменник содержит корпус 1, оборудованный основными распределительными 2, 3 и собирающими 4, 5 коллекторами с шиберами соответственно холодного и теплого воздуха, в котором расположены основные верхняя 6 и нижняя 7 трубные доски и пучок теплопередающих труб 8, дополнительные верхнюю 9 и нижнюю 10 трубные доски, дополнительный пучок труб 11, дополнительные распределительный 12 и собирающий 13 коллекторы холодного воздуха, дополнительный шибер 14. Трубы дополнительного пучка 11 установлены соосно (фиг. 3) и с кольцевыми зазорами внутри труб 8 основного пучка, и их концы укреплены в дополнительных верхней 9 и нижней 10 трубных досках, к которым соответственно прикреплены собирающий 13 и распределительный 12 дополнительные коллекторы холодного воздуха, при этом сами верхняя 9 и нижняя 10 трубные доски присоединены соответственно к основным распределительному 3 и собирающему 5 коллекторам теплого воздуха, а шибер 14 установлен в распределительном коллекторе 12 холодного воздуха и примыкает к дополнительной нижней трубной доске 10 теплообменника. Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. При закрытом шибере 14 теплый воздух через распределительный коллектор 3 поступает в трубы 8 трубного пучка, внутри которых установлены соосно и с зазорами трубы 11 дополнительного трубного пучка, и, двигаясь по межтрубным зазорам, отдает часть теплоты холодному воздуху, двигающемуся через межтрубное пространство от распределительного 2 к собирающему 4 коллекторам. Подогретый в теплообменнике холодный воздух поступает в собирающий коллектор 4, к которому присоединен приточный вентилятор (на схеме не показан). Теплый воздух, отдавший часть теплоты холодному, поступает в собирающий коллектор 5, к которому присоединен вытяжной вентилятор (на схеме не показан). В этом случае в теплообменнике осуществляется перекрестный ток теплообменивающихся воздушных потоков. Так как температурный напор в теплообменнике уменьшается от распределительного 2 к собирающему 4 коллекторам холодного воздуха,то в части рядов труб 8, расположенных около собирающего коллектора, теплый воздух охлаждается не до требуемой температуры, что приводит к снижению тепловой мощности теплообменника. Для повышения эффективности работы теплообменника шибер 14 приоткрывают(фиг. 1), и часть холодного воздуха поступает в трубы 11, расположенные в трубах 8 неэффективно работающих рядов теплообменника, и, двигаясь по ним к собирающему коллектору 13, нагревается теплым воздухом, который движется по межтрубным зазорам труб 8 и 11. В этом случае при встречном движении теплого воздуха по межтрубному пространству, а холодного по трубам 11 происходит дополнительное охлаждение теплого воздуха в неэффективно работающих рядах труб теплообменника. В результате этого повышается эффективность работы теплообменника в целом. 3 40592007.12.30 Если температурный напор в теплообменнике уменьшается из-за повышения температуры холодного воздуха, то для повышения эффективности работы открывают шибер 14 полностью. В этом случае при движении холодного воздуха через межтрубное пространство от распределительного 2 к собирающему 4 коллекторам и теплого от распределительного 3 к собирающему 5 через межтрубные зазоры труб 8 и 11 осуществляется перекрестный ток теплоносителей. В то же время при движении части холодного воздуха по трубам 11, а теплого по межтрубным зазорам труб 8 и 11 осуществляется при противотоке теплоносителей дополнительное охлаждение теплого воздуха, в результате чего повышается эффективность работы теплообменника. Повышение эффективности работы теплообменника при температуре холодного воздуха (- 30 С) достигнуто за счет дополнительного охлаждения теплого воздуха в части рядов труб, расположенных около собирающего коллектора 4, частью холодного воздуха(- 30 С), проходящего по трубам 11 от распределительного 12 к собирающему 13 коллекторам холодного воздуха. Увеличение эффективности работы теплообменника при более высоких температурах холодного воздуха (- 15 С) достигнуто дополнительным охлаждением теплого воздуха частью холодного воздуха, проходящего по всем трубам 11. В этом случае охлаждение теплого воздуха осуществляется частью холодного воздуха, проходящего через межтрубное пространство теплообменника от распределительного 2 к собирающему 4 коллекторам, и частью холодного воздуха, проходящего через трубы 11 трубного пучка. Таким образом, в процессе работы заявленного кожухотрубного теплообменника происходит достижение поставленной технической задачи повышение эффективности работы теплообменника за счет дополнительного охлаждения теплого воздуха частью холодного, двигающегося по трубам дополнительного трубного пучка. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4