Кожухотрубный теплообменник

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский 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 аграрный технический университет(57) 1. Кожухотрубный теплообменник, содержащий оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков кожух, в котором расположены верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб, отличающийся тем, что он выполнен в виде двух секций, при этом вторая секция выполнена в виде теплообменника из тепловых труб, содержащего оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков кожух, внутри которого расположены трубная доска с закрепленными в ней тепловыми трубами, и установленного с горизонтальным зазором относительно первой секции, распределительный и собирающий коллекторы соответственно холодного и теплого воздуха которой присоединены соответственно к собирающему и распределительному коллекторам холодного и теплого воздуха теплообменника из тепловых труб. 2. Кожухотрубный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что собирающий коллектор теплого воздуха первой секции теплообменника присоединен к распределительному коллектору теплого воздуха теплообменника из тепловых труб при помощи перепускного короба, в котором выполнено отверстие для отвода конденсата в канализацию. 43582008.04.30 3. Кожухотрубный теплообменник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен каплеулавливающим фильтром, который установлен в перепускном коробе. 4. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что тепловые трубы второй секции выполнены в виде термосифонов.(56) 1. Богуславский Л.Д. и др. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. - М. Стройиздат, 1990. - С. 293294. 2. Баскаков А.Н. и др. Теплотехника Учебник для вузов. - М. Энергоиздат, 1982. - С. 175. Полезная модель относится к теплообменникам, которые используются в отопительно-вентиляционных 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 теплобменивающихся воздушных потоков через теплообменник. Расход теплого воздуха через теплообменник зависит от разряжения, 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-газо-влажностном 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 близким 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. 2 43582008.04.30 Недостатком такого кожухотрубного теплообменника является пониженная эффективность работы из-за образования при низких температурах наружного воздуха (ниже-15 С) 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 полезной модели является повышение эффективности работы кожухотрубного теплообменника с перекрестным током теплоносителей. Задача решается тем, что известный кожухотрубный теплообменник, содержащий оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков кожух, в котором расположены верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб, выполнен в виде двух секций, при этом вторая секция выполнена в виде теплообменника из тепловых труб, содержащего оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков кожух, внутри которого расположены трубная доска с закрепленными в ней тепловыми трубами, и установленного с горизонтальным зазором относительно первой секции, распределительный и собирающий коллекторы соответственно холодного и теплого воздуха которой присоединены соответственно к собирающему и распределительному коллекторам холодного и теплого воздуха теплообменника из тепловых труб. Собирающий коллектор теплого воздуха первой секции теплообменника присоединен к распределительному коллектору теплого воздуха теплообменника из тепловых труб при помощи перепускного короба, в котором выполнено отверстие для отвода конденсата в канализацию, где короб снабжен каплеулавливающим фильтром и установлен в перепускном коробе. Тепловые трубы второй секции теплообменника выполнены в виде термосифонов. Сущность полезной модели 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 зазоромотносительно 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 3 43582008.04.30 в межтрубное пространство теплообменника из тепловых труб из собирающего коллектора 5 через перепускной короб 19, каплеулавливающий фильтр 20 и распределительный коллектор 12. 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. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4