Многоходовой кожухотрубный теплообменник

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Коротинский Виктор Андреевич Михадюк Андрей Викторович Гаркуша Карина Эдуардовна Синяков Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Многоходовой кожухотрубный теплообменник, содержащий оборудованный входным и выходным патрубками для горячей жидкости кожух, в котором расположен вертикально пучок теплопередающих труб, соединенных последовательно и образующих основные змеевидные регистры, подключенные входами и выходами соответственно к основным распределительному и собирающему коллекторам холодной жидкости, отличающийся тем, что содержит дополнительные распределительный и собирающий коллекторы и дополнительные змеевидные регистры холодной жидкости, при этом дополнительные змеевидные регистры расположены между рядами пучка теплопередающих труб и подключены входами и выходами к дополнительным распределительному и 15162 1 2011.12.30 собирающему коллекторам холодной жидкости, которые присоединены соответственно входом и выходом соответственно к основным распределительному и собирающему коллекторам холодной жидкости. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что основные и дополнительные змеевидные регистры, распределительные и собирающие коллекторы холодной жидкости выполнены из коррозионно-стойкого материала, например из нержавеющей стали, а кожух выполнен из полимерного материала, например из армированного поливинилхлорида. Предлагаемое техническое решение относится к многоходовым кожухотрубным теплообменникам, которые используются в технологических процессах химических и пищевых производств. Известна конструкция многоходового кожухотрубного теплообменника, содержащая корпус с входным и выходным патрубками для межтрубной среды и размещенные в нем секции-пучки теплообменных трубок, имеющие каждая автономный ввод и вывод трубной среды и закрепленные с одной стороны в стенке корпуса, при этом секции-пучки теплообменных трубок установлены в корпусе встречно-параллельно относительно друг друга и содержат трубные доски, в которых закреплены теплопередающие трубы 1. Известный теплообменник работает следующим образом. Рабочая горячая среда подается в корпус через входной патрубок, где она движется по межтрубному пространству. Одновременно с этим в секциях-пучках по параллельным трубам циркулирует холодная среда. Перемещаясь в межтрубном пространстве секций-пучков рабочая горячая среда отдает часть своей теплоты холодной среде и на выходе из корпуса приобретает необходимую температуру, при этом обеспечивается равномерное охлаждение горячей среды на всем пути следования ее через теплообменник, в результате чего повышается эффективность работы теплообменника. Недостатком известного теплообменника является сложность его конструкции. Сложность конструкции обусловлена наличием в теплообменнике большого количества секций-пучков теплообменных трубок сложной конструкции, сложностью подачи холодной среды в трубы секций. Наиболее близким к заявляемой конструкции кожухотрубного теплообменника является многоходовой теплообменник для теплообменивающихся жидких сред 2. Теплообменник содержит оборудованный входным и выходным патрубками для горячей жидкости кожух, в котором расположена верхняя и нижняя трубные доски и вертикальный пучок теплопередающих труб, при этом трубы поперечных рядов пучка соединены при помощи перепускных камер, которыми оборудованы трубные доски, последовательно и образуют змеевидные регистры, подключенные входами и выходами соответственно к распределительному и собирающему коллекторам холодной жидкости. Известный теплообменник работает следующим образом. Горячая жидкость движется сверху вниз по межтрубному пространству трубного пучка. Холодная жидкость через распределительный коллектор поступает в трубы змеевидных регистров и движется в них благодаря перепускным камерам встречно и согласно направлению движения горячей жидкости, при этом холодная жидкость подогревается частью теплоты горячей жидкости и поступает в собирающий коллектор холодной жидкости. К недостаткам известной конструкции многоходового кожухотрубного теплообменника следует отнести сложность его конструкции и пониженную эффективность работы. Сложность конструкции теплообменника обусловлена наличием в его конструкции верхней и нижней трубных досок, оборудованных перепускными камерами для последовательного соединения труб поперечных рядов трубного пучка. 15162 1 2011.12.30 Пониженная эффективность работы обусловлена наличием в змеевидных регистрах теплопередающих труб, в которых осуществляется прямоточное движение холодной среды по отношению к направлению движения горячей среды, в результате чего из-за низкого температурного напора уменьшается тепловая мощность теплообменника. Задачей предлагаемого изобретения многоходового кожухотрубного теплообменника является упрощение конструкции и повышение эффективности работы теплообменника. Поставленная задача решается тем, что известный многоходовой кожухотрубный теллообменник, содержащий оборудованный входным и выходным патрубками для горячей жидкости кожух, в котором расположен вертикально пучок теплопередающих труб,соединенных последовательно и образующих основные змеевидные регистры, подключенные входами и выходами соответственно к основным распределительному и собирающему коллекторам холодной жидкости, согласно изобретению, содержит дополнительные распределительный и собирающий коллекторы и дополнительные змеевидные регистры холодной жидкости, при этом дополнительные змеевидные регистры расположены между рядами пучка теплопередающих труб и подключены входами и выходами к дополнительным распределительному и собирающему коллекторам холодной жидкости, которые присоединены соответственно входом и выходом к основным распределительному и собирающему коллекторам холодной жидкости. Для увеличения срока службы и упрощения эксплуатации теплообменника при осуществлении теплообмена между агрессивными жидкими средами основные и дополнительные змеевидные регистры, распределительные и собирающие коллекторы холодной жидкости выполнены из коррозийно-стойкого материала, например из нержавеющей стали, а кожух выполнен из полимерного материала, например из армированного поливинилхлорида. Сущность предлагаемого изобретения многоходового кожухотрубного теплообменника поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображен разрез теплообменника по - на фиг. 2 на фиг. 2 - вид теплообменника по - на фиг. 1 на фиг. 3 - продольный разрез теплообменника по - на фиг. 2. Многоходовой кожухотрубный теплообменник содержит кожух 1, оборудованный входным 2 и выходным 3 патрубками для горячей жидкости, в котором расположен пучок теплопередающих труб 4, трубы поперечных рядов которого соединены последовательно и образуют змеевидные регистры 5, подключенные входами и выходами соответственно к основным распределительному 6 и собирающему 7 коллекторам холодной жидкости. Теплообменник снабжен дополнительными распределительным 8 и собирающим 9 коллекторами и змеевидными регистрами 10 для холодной жидкости, которые выполнены, как и основные регистры, из сплошных отрезков теплопередающих труб, при этом дополнительные змеевидные регистры 10 расположены между продольными рядами труб трубного пучка и подключены входами и выходами к дополнительным распределительному 8 и собирающему 9 коллекторам холодной жидкости, которые присоединены соответственно к основным распределительному 6 и собирающему 7 коллекторам холодной жидкости. Для увеличения срока службы и упрощения эксплуатации теплообменника при осуществлении теплообмена между агрессивными жидкими средами основные и дополнительные змеевидные регистры 5 и 10, распределительные и собирающие коллекторы 6, 7,8, 9 выполнены из коррозийно-стойкого материала, например из нержавеющей стали, а кожух 1 - из полимерного материала, например из армированного поливинилхлорида. Выполнение основных змеевидных регистров 5 из сплошных отрезков теплопередающих труб связано с уменьшением теплообменной поверхности теплообменника, но компенсируется большой теплообменной поверхностью дополнительных змеевидных регистров 10, которыми оборудован теплообменник. 3 15162 1 2011.12.30 Заявляемый теплообменник работает следующим образом. Горячая жидкость подается в кожух 1 через входной патрубок 2 и движется к выходному патрубку 3 через межтрубное пространство основных и дополнительных змеевидных регистров 5 и 10. Одновременно с этим холодная жидкость из распределительного коллектора 6 поступает в основные змеевидные регистры 5 и через дополнительный распределительный коллектор 8, подключенный к коллектору 6, в дополнительные регистры 10. При этом холодная жидкость из основных регистров 5 и дополнительных регистров 10 через собирающий коллектор 9 поступает в основной собирающий коллектор 7. При движении горячей жидкости по межтрубному пространству и холодной жидкости по змеевидным регистрам 5, 10 осуществляется нагрев холодной частью теплоты горячей жидкости. В дополнительных регистрах 10 осуществляется перекрестноточное движение холодной жидкости относительно движения горячей жидкости, а в основных регистрах 5 по половине вертикальных труб - прямоточное движение, а по второй половине противоточное движение холодной жидкости относительно движения горячей жидкости. Средний температурный напор в основных регистрах 5 равен среднему температурному напору в дополнительных регистрах 10, а так как теплообменная поверхность дополнительных регистров 10 больше потерянной теплообменной поверхности регистров 5 от выполнения их из сплошных отрезков теплопередающих труб, то общая тепловая мощность заявляемого теплообменника больше тепловой мощности известного теплообменника при равенстве коэффициентов теплопередачи теплообменников. При изготовлении основных 5 и дополнительных 10 регистров из сплошных отрезков теплопередающих труб упрощается конструкция теплообменника, так как отпадает необходимость изготовления сложной конструкции верхней и нижней трубных досок для крепления труб трубного пучка. Таким образом, в процессе работы заявляемого многоходового кожухотрубного теплообменника происходит достижение поставленной цели упрощение конструкции и повышение эффективности работы теплообменника за счет оборудования теплообменника дополнительными распределительным и собирающим коллекторами и змеевидными регистрами для холодной жидкости и выполненных основных и дополнительных змеевидных регистров из сплошных отрезков теплопередающих труб. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5