Теплообменник

(51) Р 281) 7/02 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-производственное общество с ограниченной ответственностью ТАСПО (ВУ)(72) Авторы Дьяков Игорь Иванович Киселев Владимир Григорьевич Суконкин Владимир Николаевич Медведский Владимир Владимирович (ВУ)(73) Патентообладатель Научно-производственное общество с ограниченной ответственностью ТАСПО (ВУ)1. Теплообменник для нагрева или охлаждения потока газа теплоносителем, включающий раздающий и собирающий трубчатые коллекторы и короб для потока газа, в котором установлена плоская теплообменная поверхность, смонтированная из труб изогнутых в форме змеевика с наружным индивидуальным оребрением и с подающим и отводящим концевыми участками, отличающийся тем, что раздающий и собирающий коллекторы установлены в коробе параллельно друг другу, плоскости теплообменной поверхности и стенкам короба, примыкающим к верщинам гибов змеевика, а подающие и отводящие концевые участки каждой трубы снабжены патрубками, которые подключены соответственно к раздающему и собирающему коллекторам.2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между осями раздающего и собирающего коллекторов Ьк определяется из соотношенияЬ-К ЬК Ь-КГ,где Ь - расстояние между верщинами гибов, К - радиус раздающего и собирающего коллекторов, Кг - радиус гиба трубы. НСНСУ Н 11 1 Н 1111 73. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что на коллекторах установлены штуцера с концевыми конусами, к которым подключены патрубки, снабженные гайкой и ниппелем.4. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что плоская теплообменная поверхность из труб установлена в коробе под углом а к направлению потока газа, определяемым из соотношенияО ос агсг 3(1 П 2 К)/ЬК,где ЬК - расстояние между осями раздающего и собирающего коллекторов, К - радиус раздающего и собирающего коллекторов, 1 п - расстояние между плоской теплообменной поверхностью из труб и коллектором по направлению движения газа, при этом раздающий и собирающий коллекторы расположены по разные стороны от нее.5. Теплообменник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что внешняя поверхность коллекторов на участках между местами подключения патрубков к коллектору имеет оребрение.Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплообменникам для охлаждения или нагрева потока газа теплоносителем, теплообменная поверхность которых вь 1 полнена из труб в виде плоских змеевиков с наружным оребрением, и направлено на усовершенствование конструкции таких теплообменников.Известен теплообменник 1 с плоской теплообменной поверхностью, выполненной из труб в форме змеевиков с наружным оребрением и подающим и отводящим концевыми участками, которые подключены соответственно к раздающему и собирающему коллекторам, вне зоны движения потока газа. При этом подключение отводящих концевых участков всех труб к каждому коллектору выполнено в одном его сечении. Из-за технологических возможностей это ограничивает количество труб, которое может быть подключено к коллектору. Кроме того, в известной конструкции теплообменника на участках гибов труб создаются условия для проскока части потока газа за пределами оребренной поверхности, что снижает эффективность теплообмена. Таким образом, техническое решение по указанному патенту ограничивает возможности создания теплообменников с большим количеством труб в теплообменной поверхности и не обеспечивает высокую эффективность теплообмена.Известен теплообменник 2 с плоской теплообменной поверхностью, выполненной из труб в форме змеевиков с наружным оребрением и подающим и отводящим концевыми участками, которые подключены соответственно к раздающему и собирающему коллекторам вне зоны движения потока газа. В данном техническом решении для подключения отводящих концевых участков труб теплообменной поверхности предложено объединять их в пучок, что позволяет решить проблему подключения к коллекторам значительного количества труб теплообменной поверхности. Однако при этом значительно усложняется технологический процесс изготовления подсоединения, что ведет к увеличению затрат. Кроме того, в этой конструкции теплообменника, как и в предыдущей, на участках гибов труб создаются условия для проскока части потока газа за пределами оребренной поверхности, что снижает эффективность теплообмена. Таким образом, техническое решение по данному патенту усложняет процесс изготовления теплообменника и не обеспечивает вь 1 сокую его эффективность.Наиболее близким к заявляемому объекту по техническому существу и достигаемому эффекту является теплообменник 3. В соответствии с этим изобретением, теплообменник включает короб для прохода газов, в котором смонтирована конвективная поверхность, выполненная из труб, изогнутых в форме змеевика, с наружным индивидуальныморебрением И с подающим И отводящим концевыми участками, подключенными к раздающему И собирающему коллекторам. При этом для снижения проскока части потока газа за пределами оребренной поверхности труб предлагается оптимальное значение длины свободных от оребрения участков по обе стороны от вершины гиба. Однако в такой конструкции теплообменника проскок части холодного воздуха полностью не исключается И имеет место не только на участках гибов, но И на участках И стыковки отдельных труб теплообменной поверхности между собой. Это снижает эффективность нагрева или охлаждения воздуха. Кроме того, конструкция теплообменника не обеспечивает его ремонтопригодность, так как конвективная поверхность выполнена как единый элемент.Данное изобретение решает техническую задачу усовершенствования конструкции теплообменников с теплообменными поверхностями, собранными из оребренных труб в виде плоских змеевиков И установленными в коробе для потока газа И обеспечивает повышение эффективности нагрева или охлаждения потока газа, а, в случае необходимости,ремонтопригодность теплообменника.Решение этой технической задачи обеспечивается тем, что в теплообменнике, содержащем раздающий И собирающий трубчатые коллекторы И короб для потока газа, в котором установлена плоская теплообменная поверхность, смонтированная из труб, изогнутых в форме змеевика, с наружным индивидуальным оребрением И с подающим И отводящим концевыми участками, раздающий И собирающий коллекторы установлены в коробе параллельно друг другу, плоскости теплообменной поверхности И стенкам короба, примь 1 кающим к вершинам гибов змеевика, а подающие И отводящие концевые участки каждой трубы снабжены патрубками, которые подключены соответственно к раздающему И собирающему коллекторам.Расстояние между осями раздающего И собирающего коллекторов определяется соотношениемЬ-К 1 К 1-Кг,где ЬК - расстояние между осями раздающего И собирающего коллекторов, Ь - расстояние между вершинами гибов, К - радиус раздающего И собирающего коллекторов, Кг - радиус гиба трубы.На коллекторах установлены штуцера с концевыми конусами, к которым подключены патрубки, снабженные гайкой И ниппелем.Плоскость теплообменной поверхности установлена в коробе под углом к направлению потока газа, определяемым из соотношенияО а агсг 3(1 П 2-К)/ЬК,где ЬК - расстояние между осями раздающего И собирающего коллекторов, К - радиус раздающего И собирающего коллекторов, 1 П - расстояние между трубой И коллектором по направлению потока газа, при этом раздающий И собирающий коллекторы расположены по разные стороны от нее, внешняя поверхность коллекторов на участках между местами подключения патрубков к коллектору имеет оребрение.Сущность изобретения поясняют чертежи, на которых представленына фиг. 1 - вид теплообменника со стороны канала для прохода газана фиг. 2 - вид оребренной трубы в форме змеевикана фиг. 3 - вид теплообменника сбоку с условно снятой боковой стенкойна фиг. 4 - вид теплообменника сбоку с условно снятой боковой стенкой при увеличенной площади теплообменной поверхностина фиг. 5 - вид разъемного соединения патрубков с коллектором теплообменникана фиг. 6 - фрагмент коллектора, показывающий размещение на нем оребрения.Заявляемый теплообменник содержит короб 1 для прохода газового потока, в котором установлена плоская теплообменная поверхность, смонтированная из труб 2, изогнутых вформе змеевика, с наружным индивидуальным оребрением. В рассматриваемом примере осуществления изобретения приняты плоские алюминиевые трубы, поверхность теплообмена которых по глубине теплообменника изменяется не за счет числа рядов, а за счет увеличения Ширины трубы. Трубы 2 включают подающий 3 и отводящий 4 Концевые участки, которые подключены соответственно к раздающему 5 и собирающему 6 коллекторам. Раздающий 5 и собирающий 6 коллекторы установлены в коробе 1 параллельно друг другу, плоскости теплообменной поверхности и стенкам 7 короба 1, примыкающим к вершинам гибов змеевика, а подающие 3 и отводящие 4 концевые участки каждой трубы снабжены патрубками 8, которые подключены соответственно к раздающему 5 и собирающему 6 коллекторам. Такое выполнение теплообменника позволяет для нагрева потока воздуха использовать не только плоскую теплообменную поверхность, состоящую из труб 2, но и поверхность коллекторов 5 и 6, что повышает эффективность нагрева или охлаждения воздуха.Для устранения снижения эффективности теплообменника за счет проскока воздуха в предлагаемом техническом решении расстояние между осями раздающего и собирающего коллекторов определяется соотношениемЬ-К 1 К 1-Кг,где ЬК - расстояние между осями раздающего и собирающего коллекторов, Ь - расстояние между вершинами гибов, К - радиус раздающего и собирающего коллекторов, Кг - радиус гиба трубы.Это обеспечивает размещение в зоне проскока воздуха коллекторов 5 и 6, что увеличивает в этой зоне площадь теплообмена за счет площади поверхности коллекторов и повышает эффективность теплообменника.Эффективность теплообменника при проскоке воздуха повышается также за счет того,что на поверхности коллекторов 5 и 6 на участках между местами подключения патрубков 8 к коллекторам 5 и 6 установлены ребра 9. Это увеличивает поверхность теплообмена и эффективность теплообменника.Установка плоскости теплообменной поверхности из труб 2 в коробе 1 под углом к направлению потока газа, определяемым из соотношенияО а агсгд(1 п 2 К)/ЬК,где ЬК - расстояние между осями раздающего и собирающего коллекторов, К - радиус раздающего и собирающего коллекторов, 111 - расстояние между трубой и коллектором по направлению потока газа, и размещение раздающего и собирающего коллекторов 5, 6 по разные стороны от нее позволяет разместить в тех же габаритах короба 1 большую площадь теплообменной поверхности, что увеличивает эффективность нагрева или охлаждения потока воздуха.Для обеспечения ремонтопригодности теплообменника подключение патрубков 8 к коллекторам 5 и 6 выполнено разъемным. Для этого коллектора 5 и 6 снабжены штуцерами с концевыми конусами 10, к которым с помощью ниппеля 11 и гайки 12 подключены патрубки 8. Это позволяет в случае необходимости производить замену отдельного элемента теплообменной поверхности - трубы 2, изогнутой в форме змеевика.Работа заявляемого теплообменника отличается от работы известных только условиями протекания теплообменных процессов, своей эффективностью и заключается в следующем.Через короб 1 пропускается поток газа, который омывает внешнюю поверхность труб 2. Теплоноситель подается в раздающий коллектор 5 и с помощью патрубков 8 распределяется по внутренним каналам труб 2, после прохождения которых с помощью патрубков 8 направляется в собирающий коллектор 6 и выводится за пределы теплообменника. При циркуляции теплоносителя происходит его теплообмен через стенку трубы 2 с потоком газа. При этом поток газа, в зависимости от направления его движения или предваритель 4