RU2309354C1

RU2309354C1 - Sectional heater

Info

Publication number: RU2309354C1
Application number: RU2006101808/06A
Authority: RU
Inventors: Валентин Дмитриевич Каревский (RU); Валентин Дмитриевич Каревский; Константин Васильевич Краснов (RU); Константин Васильевич Краснов; Сергей Владимирович Сидоренко (RU); Сергей Владимирович Сидоренко
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2007-10-27

Abstract

FIELD: petrochemical industry; hear and power industry; other industries; production of the sectional heaters for the fluid mediums.

SUBSTANCE: the invention is intended for heating of the fluid medium and may be used in the different technological equipment. The sectional heater contains the number of the connected among themselves by means of the layer pads sections composed of two collectors linked to each other by the pipes. The collectors of each section from two ends are supplied with the flanges and clamped among themselves by the transverse cross bars, tubes have the U-shaped form and are rigidly connected among themselves by the plates, and between the flanges of the collectors of the adjacent sections and the adjacent to them layer pads there are the installed annular washers and plugs made with the equal thickness with the washers. The washers and the plugs are arranged in the staggered order through the even quantity of the collectors. The invention ensures the rise of the heat transfer coefficient of the heater, the improved maintenance ability and the expansion of its technological capabilities.

EFFECT: the invention ensures the rise of the heat transfer coefficient of the heater, the improved maintenance ability and the expansion of its technological capabilities.

2 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к нагревательным устройствам для текучей среды, в частности к нагревателям, применяемым для нагрева склонных к образованию накипи растворов в различном технологическом оборудовании.The invention relates to heating devices for a fluid medium, in particular to heaters used for heating scale-prone solutions in various processing equipment.

Известен теплообменник с фиксированными трубными досками (см. «Справочник по теплообменникам» перев. с англ. под ред. О.Г.Мартыненко и др., рис.1, М., Энергоатомиздат, 1987 г, стр.274), содержащий кожух с приваренными к нему трубными досками с пучком труб и патрубками для подвода теплоносителя, головку с патрубками для подвода и отвода нагреваемой среды, закрепленную к одной из трубных досок, и головку, закрепленную к другой трубной доске. В этом теплообменнике загрязняющие поверхность и склонные к образованию накипи жидкости направляются через трубы, а теплоноситель поступает в межтрубное пространство.Known heat exchanger with fixed tube boards (see. "Guide to heat exchangers" translated from English under the editorship of OG Martynenko et al., Fig. 1, M., Energoatomizdat, 1987, p. 274), containing a casing with tube plates welded to it with a tube bundle and nozzles for supplying coolant, a head with nozzles for supplying and discharging a heated medium, fixed to one of the tube plates, and a head fixed to another tube plate. In this heat exchanger, surface contaminants and liquids prone to scale are sent through the pipes, and the coolant enters the annulus.

Недостатком теплообменника является его громоздкость, необходимость применения насосного устройства для прокачки нагреваемой жидкости через теплообменник, а также насосного устройства с емкостью, трубопроводами и арматурой для химической очистки внутренних поверхностей труб теплообменника от загрязнений и накипи, что приводит к увеличению материальных затрат и в условиях действующего непрерывного производства неудобно. Механическая очистка также сопряжена со значительными трудностями и трудоемка.The disadvantage of the heat exchanger is its bulkiness, the need to use a pumping device for pumping the heated fluid through the heat exchanger, as well as a pumping device with a tank, pipelines and fittings for the chemical cleaning of the inner surfaces of the heat exchanger tubes from contamination and scale, which leads to an increase in material costs and in the conditions of continuous operation production is inconvenient. Mechanical cleaning is also difficult and time-consuming.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является «Секционный радиатор» по патенту РФ №2172901, МКИ F24H 3/06, 2001 г., который содержит герметично скрепленные между собой секции, каждая из которых представляет собой корпус, выполненный методом литья под давлением из алюминиевого сплава и включающий вертикальный и горизонтальные каналы. В вертикальном и горизонтальных каналах каждой секции размещены стальные трубы, герметично сваренные между собой для образования каналов для теплоносителя, при этом стальная труба, размещенная в вертикальном канале, выполнена с S-образным изгибом, а секции скреплены между собой посредством ниппелей и установленных на них прокладок, при этом стыковочные поверхности двух секций снабжены соответственно одна - кольцевым выступом, а другая - кольцевой впадиной.The closest in technical essence to the proposed technical solution is the "Sectional radiator" according to the patent of Russian Federation No. 2172901, MKI F24H 3/06, 2001, which contains sections that are hermetically fastened together, each of which is a body made by injection molding from aluminum alloy and including vertical and horizontal channels. In the vertical and horizontal channels of each section there are steel pipes hermetically welded together to form channels for the coolant, while the steel pipe placed in the vertical channel is made with an S-shaped bend, and the sections are fastened together by means of nipples and gaskets installed on them while the connecting surfaces of the two sections are equipped respectively with one - an annular protrusion, and the other - an annular cavity.

Недостатком известного секционного радиатора является относительная сложность конструкции секций, выполняемых методом литья под давлением. Существенным недостатком является и то, что все секции соединены между собой параллельно, т.е. теплоноситель проходит одновременно по всем вертикальным трубкам всех секций, при этом коэффициент теплопередачи от теплоносителя к нагреваемой среде существенно ниже чем при прохождении теплоносителя последовательно через вертикальные трубы каждой секции. Кроме того, радиатор предназначен в основном для нагрева воздуха помещений и не приспособлен для нагрева растворов, имеющих загрязнения или склонных к образованию накипи.A disadvantage of the known sectional radiator is the relative complexity of the design of sections performed by injection molding. A significant disadvantage is that all sections are interconnected in parallel, i.e. the coolant passes simultaneously through all the vertical tubes of all sections, while the heat transfer coefficient from the coolant to the heated medium is significantly lower than when the coolant passes successively through the vertical pipes of each section. In addition, the radiator is designed primarily for heating indoor air and is not suitable for heating solutions that are contaminated or prone to scale formation.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение коэффициента теплопередачи нагревателя, улучшение ремонтообслуживания и расширение его технологических возможностей.The technical problem solved by this invention is to increase the heat transfer coefficient of the heater, improve repair service and expand its technological capabilities.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в секционном нагревателе, содержащем ряд соединяемых между собой с помощью прокладок секций, состоящих из двух коллекторов, связанных между собой трубками, коллекторы каждой секции с двух концов снабжены фланцами и скреплены между собой поперечинами, трубки имеют U-образную форму и жестко связаны между собой пластинами, а между фланцами коллекторов соседних секций и прилегающими к ним прокладками установлены кольцевые шайбы и заглушки, выполненные одинаковой с шайбами толщины, причем и шайбы и заглушки размещены в шахматном порядке через четное количество коллекторов. Кроме того, секционный нагреватель может быть выполнен из нескольких рядов соединяемых между собой секций, установленных под углом друг к другу, при этом между рядами секций установлены фланцевые колена, соединяющие коллекторы крайних в ряду секций.The stated technical problem is achieved in that in a sectional heater containing a series of sections interconnected by gaskets, consisting of two collectors interconnected by tubes, the collectors of each section are flanged at both ends and fastened together by cross members, the tubes are U-shaped the form and are rigidly interconnected by plates, and between the flanges of the collectors of adjacent sections and adjacent gaskets installed ring washers and plugs made of the same thickness as the washers, comb and washers and plugs are placed in a staggered manner over an even number of collectors. In addition, the sectional heater can be made of several rows of interconnected sections installed at an angle to each other, while flange elbows are installed between the rows of sections connecting the collectors of the extreme in a row of sections.

На фиг.1 представлен описываемый секционный нагреватель, общий вид; на фиг.2 - секционный нагреватель, вид в плане; на фиг.3 - поперечный разрез секции нагревателя; на фиг.4 - продольный разрез секции нагревателя; на фиг.5 - фланцевое соединение коллекторов секций друг с другом с установленными между ними заглушкой и прокладками; на фиг.6 - фланцевое соединение коллекторов секций друг с другом с установленными между ними кольцевой шайбой и прокладками; на фиг.7 - фланцевое соединение коллекторов секций друг с другом или фланцевым коленом с установленной между ними прокладкой; на фиг.8 - фланцевое соединение коллектора секции с глухим фланцем и установленной между ними прокладкой; на фиг.9 - нагреватель с установленными заглушками через четыре коллектора, вид в плане; на фиг.10 - нагреватель из нескольких рядов секций, вид в плане.Figure 1 presents the described sectional heater, General view; figure 2 - sectional heater, a view in plan; figure 3 is a cross section of a heater section; figure 4 is a longitudinal section of a heater section; figure 5 - flange connection of the collectors of the sections with each other with a plug and gaskets installed between them; figure 6 - flange connection of the collectors of the sections with each other with a ring washer and gaskets installed between them; Fig.7 - flange connection of the collectors of the sections with each other or flange elbow with a gasket installed between them; on Fig - flange connection of the collector section with a blind flange and a gasket installed between them; figure 9 - heater with plugs installed through four collectors, a view in plan; figure 10 - heater from several rows of sections, a plan view.

Секционный нагреватель содержит ряд секций 1, соединяемых между собой с помощью прокладок 2. Каждая секция 1 имеет два коллектора 3 и 4, нагнетательный и обратный соответственно, связанные между собой U-образными трубками 5, коллекторы 3 и 4 с двух концов снабжены фланцами 6 и скреплены между собой поперечинами 7, трубки 5 жестко связаны между собой пластинами 8.Sectional heater contains a number of sections 1, interconnected using gaskets 2. Each section 1 has two collectors 3 and 4, discharge and return, respectively, interconnected by U-shaped tubes 5, collectors 3 and 4 are equipped with flanges 6 at both ends and fastened together by cross members 7, tubes 5 are rigidly interconnected by plates 8.

Между фланцами нагнетательных 3 и обратных 4 коллекторов с помощью двух прокладок 2 установлены заглушки 9, а между фланцами обратных 4 и нагнетательных 3 коллекторов аналогично установлены кольцевые шайбы 10, причем заглушки 9 и кольцевые шайбы 10 выполнены одинаковой толщины, а заглушки расположены между секциями 1 в шахматном порядке через четное количество коллекторов 3 и 4. В начале нагревателя обратный коллектор 4 и в конце нагревателя нагнетательный коллектор 3 секций 1 снабжены установленными с помощью прокладок 2 глухими фланцами 11.Plugs 9 are installed between the flanges of the discharge 3 and reverse 4 collectors using two gaskets 2, and ring washers 10 are similarly installed between the flanges of the reverse 4 and discharge 3 collectors, and the plugs 9 and ring washers 10 are made of the same thickness, and the plugs are located between sections 1 in staggered through an even number of collectors 3 and 4. At the beginning of the heater, the return manifold 4 and at the end of the heater, the discharge manifold 3 of sections 1 are equipped with blind flanges 11 installed by means of gaskets 2.

В зависимости от назначения нагреватель может быть выполнен прямолинейной формы (фиг.1 и 2), когда секции 1 собираются последовательно друг с другом в ряд, при этом заглушки 9 устанавливаются между фланцами 6 нагнетательных 3 и обратных 4 коллекторов в шахматном порядке через четное количество, например 2, 4 или 6, коллекторов.Depending on the purpose, the heater can be made in a rectilinear form (Figs. 1 and 2), when sections 1 are assembled sequentially with each other in a row, while plugs 9 are installed between the flanges 6 of the discharge 3 and return 4 collectors in a checkerboard pattern through an even number for example 2, 4 or 6, collectors.

Нагреватель может также изгибаться под углом (фиг.10), в этом случае он состоит из нескольких рядов соединяемых между собой секций, установленных под углом друг к другу, а между рядами секций размещены фланцевые колена 12 и глухие фланцы 11.The heater can also be bent at an angle (Fig. 10), in this case it consists of several rows of interconnected sections installed at an angle to each other, and flange elbows 12 and blind flanges 11 are placed between the rows of sections.

Наиболее эффективным по коэффициенту теплопередачи и эффективности нагрева, например, ванн с раствором, является нагреватель замкнутой формы с чередованием заглушек 9 через 2 коллектора.The most effective in terms of heat transfer coefficient and heating efficiency, for example, baths with a solution, is a closed-type heater with alternating plugs 9 through 2 collectors.

Секции 1 нагревателя могут быть установлены в ванну с раствором с помощью, например, кронштейнов 16, закрепленных на стенке ванны.Section 1 of the heater can be installed in the bath with the solution using, for example, brackets 16 mounted on the wall of the bath.

Секционный нагреватель с чередованием заглушек 9 через два коллектора работает следующим образом.Sectional heater with alternating plugs 9 through two collectors works as follows.

Теплоноситель поступает в нагнетательный коллектор 3 секции 1, и так как выход из коллектора 3 закрыт заглушкой 9, то весь объем теплоносителя продавливается через U-образные трубки 5 и поступает в обратный коллектор 4 этой секции 1, откуда через кольцевую шайбу 10 поступает в нагнетательный коллектор 3 следующей секции 1, а оттуда, так как выход из него закрыт следующей заглушкой 9, то аналогично весь объем теплоносителя продавливается в ее обратный коллектор 4 и т.д. Таким образом, теплоноситель проходит последовательно через все коллекторы 3 и 4 и U-образные трубки 5 секций 1 нагревателя, обеспечивая максимальную отдачу тепла нагреваемой среде.The coolant enters the discharge manifold 3 of section 1, and since the outlet of the collector 3 is closed by a plug 9, the entire volume of the coolant is forced through the U-shaped tubes 5 and enters the return manifold 4 of this section 1, from where it enters the discharge manifold through the ring washer 10 3 of the next section 1, and from there, since the exit from it is closed by the next plug 9, then similarly the entire volume of the coolant is forced into its return manifold 4, etc. Thus, the coolant passes sequentially through all the collectors 3 and 4 and the U-shaped tubes 5 of the heater sections 1, providing maximum heat transfer to the heated medium.

Нагреватель с чередованием заглушек 9 через четыре коллектора работает следующим образом.The heater with alternating plugs 9 through four collectors works as follows.

Теплоноситель поступает в нагнетательные коллекторы 3 двух смежных секций 1, и т.к. выход коллектора второй секции 1 закрыт заглушкой 9, то теплоноситель продавливается через U-образные трубки 5 в обратные коллекторы 4 этих секций. Далее теплоноситель из этих коллекторов через кольцевую шайбу 10 поступает в нагнетательные коллекторы 3 следующих двух секций 1, и т.к. выход коллектора второй из этих секций 1 закрыт заглушкой 9, то теплоноситель продавливается через U-образные трубки 5 в обратные коллекторы 4 этих секций, оттуда - в нагнетательные коллекторы 3 следующих двух секций 1 и т.д. Данный секционный нагреватель обеспечивает параллельное продавливание теплоносителя через U-образные трубки 5 через каждые две секции 1 и характеризуется в сравнении с нагревателем с чередованием заглушек 9 через два коллектора более равномерным нагревом раствора, но с меньшим коэффициентом теплопередачи.The coolant enters the discharge manifolds 3 of two adjacent sections 1, and since the collector outlet of the second section 1 is closed by a plug 9, then the coolant is forced through the U-shaped tubes 5 into the return manifolds 4 of these sections. Next, the coolant from these collectors through the ring washer 10 enters the discharge manifolds 3 of the next two sections 1, and since the collector outlet of the second of these sections 1 is closed by a plug 9, then the coolant is forced through the U-shaped tubes 5 to the return manifolds 4 of these sections, from there to the discharge manifolds 3 of the next two sections 1, etc. This sectional heater provides a parallel forcing of the coolant through the U-shaped tubes 5 every two sections 1 and is characterized in comparison with the heater with alternating plugs 9 through two collectors more uniform heating of the solution, but with a lower heat transfer coefficient.

Аналогично секционный нагреватель с чередованием заглушек 9 через шесть коллекторов обеспечивает параллельное продавливание через U-образные трубки 5 через каждые три секции 1.Similarly, a sectional heater with alternating plugs 9 through six collectors provides parallel punching through U-shaped tubes 5 every three sections 1.

Если заглушки 9 между коллекторами не устанавливать, то обеспечивается параллельное продавливание через все секции, но в этом случае коэффициент теплоотдачи будет низким.If the plugs 9 between the collectors are not installed, then parallel forcing through all sections is provided, but in this case the heat transfer coefficient will be low.

Конструктивное выполнение секций 1 делает их взаимозаменяемыми, кроме того, их относительно небольшая масса и наличие фланцев 6 позволяет в процессе эксплуатации нагревателя легко демонтировать эти секции, отправлять на специализированную химическую или механическую очистку от накипи и вновь монтировать, что особенно важно для нагрева растворов, обладающих повышенной способностью к образованию накипи при нагреве.The structural design of sections 1 makes them interchangeable, in addition, their relatively small mass and the presence of flanges 6 make it possible to easily dismantle these sections during operation of the heater, send them to specialized chemical or mechanical descaling and reassemble, which is especially important for heating solutions having increased ability to form scale when heated.

Скрепление коллекторов 3 и 4 между собой поперечинами 7 и жесткая связка U-образных трубок 5 между собой с двух сторон пластинами 8 позволяет секциям 1 избежать деформации в процессе эксплуатации, транспортировки и монтажа.The fastening of the collectors 3 and 4 to each other by the cross members 7 and the rigid bundle of U-shaped tubes 5 between each other on both sides of the plates 8 allows sections 1 to avoid deformation during operation, transportation and installation.

Выполнение кольцевых шайб 10 и заглушек 9 одинаковой толщины позволяет обеспечить нормальную сборку секций между собой, при необходимости заглушки могут быть заменены кольцевыми шайбами, что позволяет подобрать оптимальный режим работы нагревателя, расширяя его технологические возможности.The implementation of the ring washers 10 and plugs 9 of the same thickness allows for normal assembly of the sections between each other, if necessary, the plugs can be replaced by ring washers, which allows you to choose the optimal mode of operation of the heater, expanding its technological capabilities.

Выполнение секционного нагревателя из нескольких рядов соединяемых между собой секций 1, установленных под углом друг к другу (фиг.10), и с размещенными между рядами секций 1 фланцевыми коленами 12 позволяет выполнить секционный нагреватель замкнутой формы и с успехом применять его для эффективного нагрева раствора различных ванн, аппаратов, установок очистки, например установок промывки, агрегатов подготовки поверхности перед окраской и т.п., при этом секционный нагреватель может быть расположен у всех стенок ванн или агрегатов, максимально используя их свободный объем.The implementation of the sectional heater from several rows of interconnected sections 1 installed at an angle to each other (Fig. 10), and with the flanged elbows 12 located between the rows of sections 1, allows the sectional heater to be closed and successfully used to efficiently heat a solution of various bathtubs, apparatuses, treatment plants, for example, washing plants, surface preparation units before painting, etc., while a sectional heater can be located on all walls of bathtubs or units, the maximum but using their free volume.

Claims

1. Sectional heater, comprising a series of sections interconnected by gaskets, consisting of two collectors, interconnected by tubes, characterized in that the collectors of each section are flanged at both ends and fastened by cross members, the tubes are U-shaped and the plates are rigidly interconnected, and between the flanges of the collectors of adjacent sections and the adjacent gaskets, ring washers and plugs are installed, made of the same thickness as the washers, and the washers and plugs are placed in staggered through an even number of collectors.

2. The sectional heater according to claim 1, characterized in that it is made of several rows of interconnected sections installed at an angle to each other, while flange elbows are installed between the rows of sections connecting the collectors of the outermost sections in a row.