Кожухотрубный теплообменник

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Коротинский Виктор Андреевич Гаркуша Карина Эдуардовна Зайцева Наталья Константиновна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Кожухотрубный теплообменник с перекрестным движением теплообменивающихся воздушных потоков, содержащий оборудованный распределительными и собирающими коллекторами воздушных потоков кожух, в котором расположены основные верхняя и нижняя трубные доски и пучок труб, отличающийся тем, что снабжен двумя дополнительными трубными досками, двумя теплоизоляционными пластинами, а пучок труб выполнен по высоте составным из верхнего и нижнего пучков, при этом дополнительные трубные доски размещены в кожухе одна - горизонтально, а другая - с наклоном в сторону задней стенки кожуха между основными трубными досками и с зазором между собой, в котором расположены нижние и верхние концы труб соответственно верхнего и нижнего пучков, трубы горизонтальных рядов которого смещены вправо на диаметр трубы пучка относительно труб горизонтальных рядов верхнего пучка, а теплоизоляционные пластины со стороны распределительного и со стороны собирательного коллекторов холодного воздуха прикреплены к торцам дополнительных трубных досок. 40732007.12.30 2. Кожухотрубный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные трубные доски выполнены из теплоизоляционного материала, например прессованного пенопласта. 3. Кожухотрубный теплообменник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в задней стенке кожуха между дополнительными трубными досками выполнено отверстие для отвода конденсата через трубу в дренажную систему. 4. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что нижние концы труб верхнего пучка расположены в зазоре между дополнительными трубными досками ниже верхних концов труб нижнего пучка.(56) 1. Богуславский Л.Д. и др. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. - М. Стройиздат, 1990. - С. 299-300. 2. Баскаков Б.В. и др. Теплотехника Учебник для вузов. - М. Энергоиздат, 1982. - С. 175. Предлагаемое техническое решение относится к теплообменникам, которые используются в отопительно-вентиляционных системах производственных помещений для нагрева приточного воздуха теплотой воздуха, удаляемого из помещений. Известна конструкция кожухотрубного теплообменника с перекрестным движением теплообменивающих воздушных потоков 1. Известный теплообменник содержит кожух, в котором расположены верхняя и нижняя трубные доски и между ними пучок теплопередающих труб поддон для сбора и отвода через конденсатоотводную трубу сконденсировавшихся водяных паров, находящихся в удаляемом теплом воздухе. Теплообменник работает следующим образом. Наружный воздух движется внутри труб, а удаляемый - в межтрубном пространстве по перекрестной схеме, при этом наружный воздух нагревается частью теплоты удаляемого воздуха. При работе теплообменника загрязнения, содержащиеся в удаляемом воздухе, откладываются на наружной поверхности пучка труб и прочно прилипают к поверхности труб из-за увлажнения их конденсатом, который образуется при охлаждении водяных паров, содержащихся в удаляемом воздухе. Слой грязи на поверхности труб снижает тепловую мощность теплообменника. Поэтому периодически очищают поверхности труб от слоя грязи, что связано с прекращением работы теплообменника и промывкой его химическим раствором. Это усложняет эксплуатацию теплообменника. Кроме этого, теплообменник имеет пониженную эффективность и надежность работы из-за образования в межтрубном пространстве слоя снега-льда при низких температурах наружного воздуха, толщина которого зависит от количества конденсата, способа его удаления из межтрубного пространства и изменения величины температурного напора по длине и высоте теплообменника. При низких отрицательных температурах наружного воздуха слой снега-льда может перекрыть межтрубное пространство и теплообменник прекратит работу. Наиболее близкой к заявляемой конструкции кожухотрубного теплообменника является теплообменник для подогрева холодного наружного воздуха теплотой удаляемого теплого воздуха 2. При использовании теплообменника в отопительно-вентиляционных системах производственных помещений он имеет при низких температурах наружного воздуха пониженную эффективность работы, которая обусловлена снижением тепловой мощности теплообменника из-за образования слоя снега-льда внутри труб трубного пучка, толщина которого зависит от количества выпадающего конденсата при охлаждении влажного уда 2 40732007.12.30 ляемого воздуха, степени охлаждения воздуха, способа удаления конденсата из труб трубного пучка. Максимальную толщину слой снега-льда имеет на выходе теплого воздуха из труб пучка, которая обусловлена намораживанием конденсата, стекающего из верхних теплообменных поверхностей трубок пучка. В этом случае слой снега-льда может перекрыть проходное сечение трубок и теплообменник прекратит работу. Задачей полезной модели является повышение эффективности и надежности работы кожухотрубного теплообменника. Задача решается тем, что известный кожухотрубный теплообменник с перекрестным движением теплообменивающихся воздушных потоков, содержащий оборудованный распределительными и собирающими коллекторами воздушных потоков кожух, в котором расположены основные верхняя и нижняя трубные доски и пучок труб, снабжен двумя дополнительными трубными досками, двумя теплоизоляционными пластинами, а пучок труб выполнен по высоте составным из верхнего и нижнего пучков, при этом две дополнительные трубные доски размещены в кожухе одна - горизонтально, а другая - с наклоном в сторону задней стенки кожуха между основными трубными досками и с зазором между собой, в котором расположены нижние и верхние концы труб соответственно верхнего и нижнего пучков, трубы горизонтальных рядов которого смещены вправо на диаметр трубы пучка относительно труб горизонтальных рядов верхнего пучка, а теплоизоляционные пластины со стороны распределительного и со стороны собирающего коллекторов холодного воздуха прикреплены к торцам дополнительных трубных досок. Дополнительные трубные доски выполнены из теплоизоляционного материала, например из прессованного пенопласта. В задней стенке кожуха между дополнительными трубными досками выполнено отверстие для отвода конденсата через трубу в дренажную систему, а нижние концы труб верхнего пучка расположены в зазоре между дополнительными трубными досками ниже верхних концов труб нижнего пучка. Сущность предлагаемой модели кожухотрубного теплообменника поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображена схема предложенного кожухотрубного теплообменника продольный разрез по А-А на фиг. 2 на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез по В-В на фиг. 1 на фиг. 4 - разрез по Г-Г на фиг. 2. Кожухотрубный теплообменник содержит кожух 1, распределительные 2, 3 и собирающие 4, 5 коллекторы соответственно холодного и теплого воздуха, верхнюю 6 и нижнюю 7 трубные доски, верхний пучок труб с трубами 8 и нижний пучок с трубами 9. Теплообменник снабжен двумя дополнительными трубными досками 10,11 двумя теплоизоляционными пластинами 12, 13, трубой 14 для отвода конденсата в дренажную систему. Дополнительные трубные доски 10 и 11 размещены в кожухе 1 между основными трубными досками 6 и 7 и с зазором между собой , при этом дополнительная трубная доска 10 установлена горизонтально, а трубная доска 11 - с наклоном в сторону задней стенки кожуха 1, в которой выполнено отверстие 15 для отвода конденсата через трубку 14 в дренажную систему. Со стороны распределительного коллектора 2 и собирающего 4 к торцам дополнительных трубных досок 10 и 11 прикреплены теплоизоляционные пластины 12 и 13, предотвращающие поступление холодного воздуха в зазор . В зазоре между дополнительными трубными досками 10 и 11 расположены нижние и верхние концы соответственно труб 8 и 9 верхнего и нижнего пучков, при этом нижние концы труб верхнего пучка расположены ниже верхних концов труб нижнего пучка. Для предотвращения замерзания конденсата в зазоредополнительные трубные доски 10 и 11 выполнены из теплоизоляционного материала, например из прессованного пенопласта. 3 40732007.12.30 Трубы 9 горизонтальных рядов нижнего пучка смещены вправо на диаметр трубы пучка относительно труб 8 горизонтальных рядов верхнего пучка, в результате чего предотвращается поступление конденсата из труб 8 в трубы 9. Заявляемый кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. Теплый воздух движется внутри труб 8 и 9, а холодный - в межтрубном пространстве верхнего и нижнего пучков труб, при этом холодный воздух нагревается теплым воздухом и на внутренней поверхности труб 8 и 9 конденсируются водяные пары, содержащиеся в теплом воздухе. Конденсат из труб 8 попадает в теплоизолированное пространство между дополнительными трубными досками 10, 11 и через отверстие 15 и трубу 14 удаляется в дренажную систему. Частично охлажденный теплый воздух в трубах 8 затем поступает в трубы 9 нижнего пучка, где дополнительно охлаждается холодным воздухом, который движется в межтрубном пространстве пучка по перекрестной схеме. В этом случае за счет смещения труб 9 горизонтальных рядов нижнего пучка на диаметр трубы пучка относительно труб 8 горизонтальных рядов верхнего пучка конденсат,который образовался в трубах 8, не попадает в трубы 9. В результате этого уменьшается слой снега-льда на внутренней поверхности труб 9, что сказывается на увеличении тепловой мощности теплообменника и на повышении надежности его работы. Тепловая мощность теплообменника увеличивается за счет увеличения его коэффициента теплопередачи при уменьшении толщины слоя снега-льда. Повышение надежности работы теплообменника достигается за счет уменьшения толщины слоя снега-льда, так как в этом случае проходное сечение труб 9 может быть перекрыто при более низких температурах наружного воздуха (-30 С). Таким образом, в процессе заявляемого кожухотрубного теплообменника происходит достижение поставленной технической задачи повышение эффективности и надежности работы теплообменника за счет уменьшения толщины слоя снега-льда на внутренних поверхностях теплопередающих труб, образующегося при охлаждении теплого воздуха холодным с низкой температурой. Фиг. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4