CS261175B1

CS261175B1 - Two-stroke heat exchanger

Info

Publication number: CS261175B1
Application number: CS871836A
Authority: CS
Inventors: Vojtech Hlavacka; Radim Ledecky
Original assignee: Vojtech Hlavacka; Radim Ledecky
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS183687A1

Abstract

Dvoutahové pláštové trubkové výměníky v důsledku směšování proudu látky v mezitrubkové části vykazují poměrně nízkou termickou účinnost. Tento nedostatek do značné míry odstraňuje řešení výměníku spočívající v tom, že souběžná nepropustná oddělovací přepážka tvořená tepelně i izolačním materiálem a umístěná pouze v centrální části trubkového svazku mezi souproudým tahem a protiproudým tahem je spojena s trubkovnicí závěsy, přičemž mezi souběžnou nepropustnou oddělovací přepážkou a trubkovnicí je volný průřez.Double-pass shell and tube heat exchangers have relatively low thermal efficiency due to the mixing of the medium flow in the intertube section. This shortcoming is largely eliminated by the exchanger solution consisting in the parallel impermeable separating partition formed of thermal and insulating material and located only in the central part of the tube bundle between the co-current draft and the countercurrent draft being connected to the tube sheet by hangers, with a free cross-section between the parallel impermeable separating partition and the tube sheet.

Description

Vynález se týká dvoutahového výměníku tepla s kombinací souproudu a protiproudu.The present invention relates to a two-pass heat exchanger with a combination of countercurrent and countercurrent.

Typy výměníků s U-trubicemi používající oddělovací přepážku jsou bud čistě souproudě nebo protiproudé a oddělovací přepážka má ještě další funkci: bud upevňuje vodicí členy, nebo dovoluje pro svou konstrukci použiti materiálu odlišného od ostatní konstrukce. Svým případným asymetrickým uložením vytváří dva různé kanály. Jednak kanál s menším průřezem a tudíž vyšší rychlostí proudění a s vyšším součinitelem přestupu tepla a jednak kanál s vnitřním průřezem, u něhož se zvyšuje turbulence proudu a tim i přestupní součinitel vlivem podélných žeber připevněných k přepážce. U dosud známých plášřových vícetahových trubkových výměníků tepla s trubkami ve tvaru U s kombinaci souproudu a protiproudu dochází k příčnému směšování teplonosné látky v mezitrubkovém prostoru, což spolu se souproudně protiproudým průtokovým uspořádáním vede k značné degradaci středního teplotního spádu ve výměníku a tím i k poměrně nízké termické účinnosti.The types of U-tube exchangers using a separating partition are either purely co-current or countercurrent, and the separating partition has yet another function: it either fixes the guide members or allows the use of a material different from the other construction. By its possible asymmetrical arrangement it creates two different channels. On the one hand, a channel with a smaller cross-section and thus a higher flow velocity and a higher heat transfer coefficient, and on the other hand a channel with an internal cross-section, which increases the flow turbulence and hence the transition coefficient due to longitudinal ribs attached to the partition. In the prior art multi-draft shell heat exchangers with U-shaped tubes with a combination of countercurrent and countercurrent, the heat transfer medium cross-mixes in the inter-tube space, which together with the countercurrent flow arrangement leads to considerable degradation of the medium temperature gradient in the exchanger. efficiency.

Uvedené nevýhody odstraňuje dvoutahový trubkový výměník podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že souběžná nepropustná oddělovací přepážka tvořená tepelně izolačním materiálem a umístěná pouze v centrální části trubkového svazku mezi souproudým tahem a protiproudým tahem je spojena s trubkovnicí závěsy. Spojení je provedeno tak, že mezi souběžnou nepropustnou oddělovací přepážkou, která je uvnitř dutá nebo vyplněna tepelně izolační hmotou, a trubkovnicí je volný průřez.These drawbacks are overcome by the two-pass tube heat exchanger according to the invention, characterized in that the parallel impermeable separating partition formed by the thermally insulating material and located only in the central part of the tube bundle between the co-current tension and the counter-current tension is connected to the hollow tube sheet. The connection is made in such a way that there is a free cross-section between the parallel impermeable separating partition, which is hollow inside or filled with thermal insulation material, and the tube sheet.

Vytvořením souběžné nepropustné oddělovací tepelně izolační přepážky se zabrání směšování látky v mezitrubkovém prostoru a zároveň je vytvořena tepelná izolace vůči sdílení tepla mezi souproudým a protiproudým tahem. V případě, že látka s větši tepelnou kapacitou protéká mezitrubkovým prostorem a látka s menši tepelnou kapacitou proudí uvnitř trubek, zvyšuje se termická účinnost při řešení podle vynálezu až o 20 % oproti provedení výměníku bez přepážky. To se s výhodou může uplatnit zejména u výměníků k využití odpadního tepla spalin k ohřevu, například vzduchu, neboř tepelná kapacita spalin je téměř vždy větší než tepelná kapacita vzduchu v běžné teplotechnické praxi. Průtok spalin v mezitrubkovém prostoru je žádoucí i z důvodu snazšího čištění teplosměnné plochy při vyjmutí svazku trubek z pláště výměníku.By providing a parallel impermeable separating thermal insulation barrier, mixing of the substance in the inter-tube space is prevented and at the same time thermal insulation is created against the heat transfer between the upstream and downstream tension. If the fabric with a higher heat capacity flows through the inter-tube space and the fabric with a smaller heat capacity flows inside the tubes, the thermal efficiency of the solution according to the invention increases by up to 20% compared to the non-barrier heat exchanger. This can advantageously be applied, in particular, to heat exchangers for utilizing the waste heat of the flue gas for heating, for example air, since the heat capacity of the flue gas is almost always greater than the air heat capacity in conventional thermal engineering practice. The flue gas flow in the inter-tube space is also desirable in order to facilitate the cleaning of the heat exchange surface when the tube bundle is removed from the shell of the exchanger.

Na připojených výkresech je nakreslen přiklad dvoutahového trubkového výměníku tepla podle vynálezu, kde na obr. 1 je vertikální řez výměníkem a na obr. 2 je příčný řez A-A výměníkem s pláštěm obdélníkového průřezu.In the accompanying drawings, an example of a two-pass tube heat exchanger according to the invention is shown, in which Fig. 1 is a vertical section of the exchanger and Fig. 2 is a cross-section A-A of a rectangular shell shell.

Dvoutahový trubkový výměník tepla je tvořen trubkovým svazkem i ve tvaru U uloženým v plášti 2 výměníku, trubkového nebo obdélníkového průřezu. Souběžná nepropustná oddělovací přepážka 2 í^e umístěna mezi souproudým tahem S a protiproudým tahem P a spojena s trubkovnicí 4 přes závěsy 5 tak, že mezi souběžnou nepropustnou oddělovací přepážkou 3 a trubkovnicí £ je volný průřez. Dále je přepážka 2 vyjímatelná s trubkovým svazkem 2 ^a trubkovnicí £ a její poloha je uvnitř trubkového svazku 2 vymezena distančními vložkami 6. Látka s větší tepelnou kapacitou vstupuje do výměníku vstupem 7_, protéká odděleně souproudým tahem S a protiproudým tahem P a po smíšení za souběžnou nepropustnou oddělovací přepážkou 2 opouští mezitrubkový prostor výstupem 2· Látka s menší tepelnou kapacitou natéká do vstupního hrdla 2 rozděleného víka výměníku, protéká trubkami 10 do výstupního hrdla 11. Průtok látky v mezitrubkovém prostoru může být budto přímý, jak je znázorněno v levé části obr. 1, nebo usměrněný příčnými přepážkami 12, i³^ Ó^e znázorněno v pravé části obr. 1.The two-pass tube heat exchanger consists of a U-shaped tube bundle embedded in the shell 2 of the exchanger, of tube or rectangular cross-section. Concurrent impermeable baffle 2 ^te positioned between cocurrent and countercurrent with the pulling tension P and connected to tube 4 via hinges 5, so that the parallel-impermeable baffle and tubesheet 3 £ is free cross section. Furthermore, the partition 2 is removable with the tube bundle 2 ^{and the} tube sheet 6 and its position is defined by the spacers 6 inside the tube bundle 6. The substance with greater heat capacity enters the exchanger through the inlet 7, flows separately by the co-current tension through the impermeable separating partition 2 it leaves the inter-tube space through the outlet 2. The substance with lower heat capacity flows into the inlet neck 2 of the divided exchanger cover, flows through the tubes 10 to the outlet throat 11. 1, or rectified by transverse partitions 12 and ^3-on ^e as shown in the right part of FIG. 1.

Tyto alternativní možnosti jsou patrné též na obr. 2. Termická účinnost výměníku se nezmění, jestliže látka s větší tepelnou kapacitou vstupuje výstupem 8 a vystupuje vstupem 7_, nebo když látka s menši tepelnou kapacitou vstupuje výstupním hrdlem 11 a vystupuje vstupním hrdlem 2· Uspořádání vstupů a výstupů podle obr. 1 přináší však určitou výhodu danou zrovnoměrněním teploty trubek.These alternatives are also evident in Fig. 2. The heat exchanger thermal efficiency does not change if a substance with a higher heat capacity enters the outlet 8 and exits the inlet 7, or when a substance with a lower heat capacity enters the outlet throat 11 and exits the inlet throat 2. and the outlets of FIG. 1, however, provide some advantage due to the uniformity of the temperature of the tubes.

Claims

object of the invention

A two-pass heat exchanger consisting of U-shaped tubes with a shell of circular or rectangular cross-section with a single neck located opposite the bend of the tube bundle and a parallel impermeable separating partition in the tube bundle, characterized in that the parallel impermeable separating partition (3) is thermally insulating material and located only in the central part of the tube bundle (1) between the co-current pull (S) and the counter-current pull (P), is connected to the tube sheet (4) by hinges (5), between the parallel impermeable separating partition (3) and tube sheet (4) is a free cross section.

Two-pass heat exchanger according to claim 1, characterized in that the parallel impermeable separating partition (3) is hollow inside or filled with a thermal insulating material.