RU2639423C2

RU2639423C2 - Heat exchanger inlet chamber

Info

Publication number: RU2639423C2
Application number: RU2016107923A
Authority: RU
Inventors: Андрей Станиславович Шилов; Татьяна Николаевна Шилова
Original assignee: Андрей Станиславович Шилов
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-12-21
Also published as: RU2016107923A

Abstract

FIELD: machine engineering.SUBSTANCE: distribution screen located in the gap between the casing and the tube bundle in the form of a shell with grooves of variable width, increasing proportionally to the distance from the inlet branch pipe.EFFECT: increased reliability of a thick-walled heat exchanger by equalizing the flow rate, reducing the tubes vibration without increasing the metal capacity.2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в химической и энергетической промышленности, например, при изготовлении подогревателей питательной воды высокого давления в производстве синтеза аммиака.The invention relates to heat exchangers and can be used in the chemical and energy industries, for example, in the manufacture of high-pressure feed water heaters in the production of ammonia synthesis.

Известна входная камера теплообменника, содержащая трубный пучок, размещенный в корпусе, патрубок входа межтрубной среды и распределительный экран, выполненный в виде перфорированной перегородки, охватывающей часть трубного пучка со стороны входа среды (патент США №2655350, кл. 165-160, опублик. в 1953 г.).A well-known input chamber of a heat exchanger containing a tube bundle located in the housing, an inlet pipe of the annular medium and a distribution screen made in the form of a perforated partition covering a part of the tube bundle from the medium inlet side (US patent No. 2655350, class 165-160, published in 1953).

Недостатком известной входной камеры является повышенное гидравлическое сопротивление, сильно турбулизованный поток межтрубной среды на выходе ее из отверстий перегородки, направленный на трубы пучка, кавитационный износ труб, низкая интенсивность теплообмена удаленных от входного патрубка труб, что снижает надежность и срок службы теплообменного аппарата.A disadvantage of the known inlet chamber is the increased hydraulic resistance, a highly turbulent annular flow at its outlet from the bore openings directed to the beam pipes, cavitation wear of the pipes, low heat exchange intensity of the pipes removed from the inlet pipe, which reduces the reliability and service life of the heat exchanger.

Известна входная камера теплообменника, содержащая трубный пучок, размещенный в корпусе, патрубок входа межтрубной среды и охватывающий трубный пучок кольцевой гофрированный экран с отверстиями, которые расположены в стенках гофров, преимущественно в зоне их вершин, обращенных к корпусу (авторское свидетельство СССР №1591606, МПК F28F 9/00, опублик. в 1995 г.).A well-known input chamber of a heat exchanger containing a tube bundle located in the housing, an inlet pipe of the annulus and enveloping the tube bundle is an annular corrugated screen with holes that are located in the walls of the corrugations, mainly in the area of their peaks facing the body (USSR copyright certificate No. 1591606, IPC F28F 9/00, published in 1995).

Недостатком известной камеры является увеличение металлоемкости теплообменника для размещения гофрированного экрана, занимающего большую площадь сечения, чем цилиндрическая обечайка, что является существенным недостатком для аппаратов высокого давления.A disadvantage of the known chamber is an increase in the metal consumption of the heat exchanger for accommodating a corrugated screen occupying a larger cross-sectional area than a cylindrical shell, which is a significant drawback for high-pressure apparatuses.

Наиболее близким решением к изобретению является входная камера теплообменника, содержащая теплообменный трубный пучок, заключенный в корпус с патрубком для подвода рабочей среды. В камере трубный пучок охватывает экран, состоящий из двух перфорированных обечаек, установленных коаксиально с зазором между собой и корпусом и с взаимным смещением отверстий (авторское свидетельство СССР №777391, МПК F28F 9/00, опублик. в 1980 г.)The closest solution to the invention is the inlet chamber of the heat exchanger containing a heat exchange tube bundle enclosed in a housing with a pipe for supplying a working medium. In the chamber, the tube bundle covers a screen consisting of two perforated shells mounted coaxially with a gap between themselves and the body and with mutual displacement of the holes (USSR author's certificate No. 777391, IPC F28F 9/00, published in 1980)

Недостатком известной камеры является ее большое гидравлическое сопротивление и увеличение металлоемкости теплообменника для размещения коаксиальных обечаек и организации распределительной полости, что является существенным недостатком для толстостенных аппаратов высокого давления.A disadvantage of the known chamber is its large hydraulic resistance and an increase in the metal consumption of the heat exchanger to accommodate coaxial shells and the organization of the distribution cavity, which is a significant disadvantage for thick-walled high-pressure apparatuses.

Целью изобретения является повышение надежности теплообменника путем снижения и выравнивания скорости теплоносителя на входе, снижения гидравлического сопротивления экрана и динамической нагрузки на теплообменные трубы без увеличения металлоемкости входной камеры.The aim of the invention is to increase the reliability of the heat exchanger by reducing and equalizing the velocity of the coolant at the inlet, reducing the hydraulic resistance of the screen and the dynamic load on the heat transfer pipes without increasing the metal consumption of the inlet chamber.

Указанная цель достигается тем, что во входной камере теплообменника, содержащей корпус с патрубком для подвода рабочей среды, охватывающей трубный пучок, закрепленный в трубной решетке, и экран для снижения и выравнивания скорости входного потока, размещенный между корпусом и трубным пучком и выполненный в виде обечайки, обечайка выполнена с пазами переменной ширины и увеличение ширины пазов пропорционально удаленности от патрубка входа среды, при этом обечайка плотно соединена своими противоположными торцами соответственно с корпусом и трубной решеткой.This goal is achieved by the fact that in the inlet chamber of the heat exchanger containing a housing with a nozzle for supplying a working medium, covering a tube bundle fixed in the tube sheet, and a screen for reducing and equalizing the velocity of the inlet stream, placed between the body and the tube bundle and made in the form of a shell , the shell is made with grooves of variable width and the increase in the width of the grooves is proportional to the distance from the medium inlet pipe, while the shell is tightly connected with its opposite ends, respectively, to the body ohm and tube sheet.

Указанный технический результат достигается тем, что входящему потоку определено направление, выравнивающее скорость среды и дозированное воздействие на периферийные теплообменные трубы, что является сущностью изобретения.The specified technical result is achieved by the fact that the incoming stream determines the direction that equalizes the speed of the medium and the dosed effect on the peripheral heat transfer pipes, which is the essence of the invention.

На фиг. 1 изображен продольный разрез входной камеры теплообменника, на фиг. 2 изображено сечение А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a longitudinal section through the inlet chamber of a heat exchanger; FIG. 2 shows section AA in FIG. one.

Входная камера теплообменника содержит корпус 1 с патрубком 2 для подвода рабочей среды. Корпус 1 охватывает трубный пучок 3, который содержит трубы 4, закрепленные своими концами в трубной решетке 5. Трубный пучок 3 охватывает экран 6, выполненный в виде обечайки со специальными переменными по ширине пазами.The input chamber of the heat exchanger contains a housing 1 with a pipe 2 for supplying a working medium. The housing 1 covers a tube bundle 3, which contains pipes 4, fixed at their ends in the tube sheet 5. The tube bundle 3 covers a screen 6, made in the form of a shell with special grooves with variable widths.

Входная камера теплообменника работает следующим образом.The input chamber of the heat exchanger operates as follows.

Рабочая среда через патрубок 2 поступает в кольцевой зазор 7, образованный экраном 6 и корпусом 1, глухой со стороны патрубка входа, и распределяется по нему, теряя скорость. Встречает на пути движения пазы переменного по ширине профиля 8, при этом ширина пазов увеличивается по мере потери скорости входящей средой, что снижает ударное действие потока среды на трубы и, соответственно, их вибрацию, а также способствует равномерному проникновению среды к теплообменным трубам, удаленным от входного патрубка.The working medium through the pipe 2 enters the annular gap 7, formed by the screen 6 and the housing 1, deaf from the side of the inlet pipe, and is distributed over it, losing speed. It encounters grooves of variable along the profile width 8 along the path of movement, while the width of the grooves increases as the incoming medium loses speed, which reduces the shock effect of the medium flow on the pipes and, accordingly, their vibration, and also promotes uniform penetration of the medium to heat transfer pipes remote from inlet pipe.

Пониженная и выровненная по сечению скорость рабочей среды на входе в пучок 3 и отсутствие прямого ударного воздействия потока рабочей среды на трубы 4 снижает динамическую нагрузку на теплообменные трубы, уменьшает возможность возникновения вибрации труб 4 и их кавитационного износа, обеспечивает равномерное омывание наружных поверхностей, удаленных от входного патрубка труб, что повышает надежность теплообменника.The reduced and aligned cross-sectional velocity of the working medium at the entrance to the beam 3 and the absence of direct impact of the working medium flow on the pipes 4 reduces the dynamic load on the heat transfer pipes, reduces the possibility of vibration of the pipes 4 and their cavitation wear, and ensures uniform washing of external surfaces remote from pipe inlet, which increases the reliability of the heat exchanger.

Claims

The inlet chamber of the heat exchanger, comprising a housing with a nozzle for supplying a working medium, covering a tube bundle fixed in the tube sheet, and a screen for reducing and equalizing the input flow rate, located between the body and the tube bundle and made in the form of a shell, characterized in that the shell is made with grooves of variable width, and an increase in the width of the grooves is proportional to the distance from the medium inlet pipe, and the shell is tightly connected with its opposite ends, respectively, to the body and pipe sieve Coy.