Теплообменник

 

ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий коаксиально размещенные обечайки, в кольцевой полости между которьпчи tf. ti 9ifi.t расположен спиральный трубчатый змеевик с оребрением на наружной поверхности , отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик путем интенсификации теплообмена и снижения гид равлического сопротивления при. дви:жении кипящего двухфазного потока, змеевик вьтолнен с шагом, увеличивающимся в направлении движения двухфазного потока по закону (.ntjj) где tjj - начальньй щаг змеевика , п - порядковый номер нитка, а оребрение змеевика выполнено в виде винтовых канавок с шагом, равным

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5i) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ ОБИДЕ П:ЛЬОТВУ

ЩОУДАРОТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3676122/24-06 (22) 22.12.83 (46) 15.01.85. Бюл. Р 2 (72) Б.К.Богатков, Г.П.Малышев,.

А.A.Ðÿêèí и И.Ю.Славин (71) Всесоюзный научно-исследовательский и экспериментально-конструкторский институт. торгового машиностроения (53) 621. 565. 58 (088. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

В 542992, кл. P 28 D 7/02ü 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

676844, кл. Г 28 В 7/10, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 800566, кл. P 28 D,7/10, 1981.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 328314, кл. F 28 D 7/08, 1972. (54) (57) ТЕПЛООБИЕННИК, содержащий коаксиально размещенные обечайки, в кольцевой полости между которыми..SU„„34877 А расположен спиральный трубчатый зме евик с оребрением на наружной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик путем интен сификации теплообмена и снижения гидравлического сопротивления при дви жении кипящего двухфазного потока, змеевик выполнен с шагом, увеличивающимся в направлении движения двухфазного потока по закону t =t + о,2-о,e о

+(лба) ; где „- начальный шаг змеевика, и — порядковый номер витка, а оребрение змеевика выполнено в виде винтовых канавок с шагом, равным (0,25-0,80)й„, ширина и глубина кото- I рых равна соответственно (0,85-3,00) (а,,-а ) и (0,30-0,50)(d„а,), где ® й, — йаружный диаметр трубки змеевика; d 2 — внутренний диаметр трубки змеевика.

1134877 2

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, применяемым, в частности,-в холодильной технике, например, в качестве испарителя каскадной холодильной машины.

Известен трубчатый спиральный теплообменник, в котором для обеспечения интенсификации теплообмена и компактности конструкции трубки, навитые на сердечник, имеют проволочное 10 спиральное оребрение f13.

Недостатком этого теплообменника является то, что применение его в качестве конденсатбра -испарителя, где имеет место кипение хладагента 15

B межтрубном пространстве, малоэффективно из-за незначительных местных скоростей течения потока в межтрубном пространстве.

Известен теплообменник типа "тру- щ ба в трубе", снабженный по наружной поверхности внутренней трубы многозаходными спиральными ребрами, выполненными из капнллярно-пористого материала и установленными с зазором 2$ относительно внутренней поверхности наружной трубы (21.

Недостатками этого теплообменника являются низкая степень, турбулизации пристеннои паровой пленки. обусловленная наличием сплошных щелевых зазоров пс всей образующей внешней обечайки и, н итоге, недостаточно интенсивный теплообмен.

Известен также теплообмениик типа

"труба в трубе" со спиральным оребрением внутренней трубки, в котором с целью интенсификации теплообмена и снижения гидравлического сопротивления прорези выполнены на части ореб- 4 рения с образованием на поверхности внешней трубы турбулизирующих перемычек (3 ).

Недостатком этого устройства явля- 45 ется неравномерность скоростных характеристик паровой фазы вдоль потока, что обуславливает низкий уровень процесса теплообмена.

Известен теплообменник,содержащий 50 коаксиально размещенные обечайки, в кольцевой полости между которыми расположен спиральный трубчатый змеевик с оребрением по наружной поверхности (43.

Недостатком известного теплообменника являются низкие эксплуатационные характеристики..

Цель изобретения — повышение эксплуатационных характеристик путем интенсификации теплообмена и снижения гидравлического сопротивления при движении кипящего двухфазного потока.

Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем коаксиально размещенные обечайки, в кольцевой полости между которыми расположен спиральный трубчатый змеевик с оребрением на наружной поверхности, змеевик выполнен с шагом, увеличивающимся в направлении движения двухфазного потока по закону t„ =t +

+(nt ) где t - начальный mar змеевика, и — порядковый номер витка, а оребрение змеевика выполнено в ви-. де винтовых канавок с шагом, равным (0,25-0,80)d,, Ширина и глубина которых равна соответственно (0,85"3,00) (d„-d ) и (0,30-0,50) (d„-d ), где

d — наружный диаметр трубкй змееви1 ка, d2 — внутренний диаметр трубки змеевйка.

На фиг.1 изображен предлагаемый теплообменник; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 — узел Т на фиг.1.

Теплообменный аппарат (фиг.1) содержит наружную обечайку 1, внутреннюю обечайку 2 и спиральный трубчатый змеевик 3, на наружной поверхности которого имеется оребрение в виде винтовых канавок 4 (каналов), выполненных, например, методом нарезки или накатки.

Бинтовые канавки выполнены с шагом

Ь, равным 0,25-0,80 наружного диамет" ра Й„ трубки змеевика, шириной а и глубиной h равными соответственно

0,85-3,00 и 0,30-0,50 разности наружного и внутреннего диаметров Й -d трубки змеевика.

Таким образом, между обечайками

1 и " и змеевиком 3 с канавками 4 образуются каналы 5 для двухфазной среды, причем за счет того, что шаг спирального змеевика изменяется— увеличивается от входного патрубка 6 к выходному патрубку 7, соответственно увеличивается и сечение канала 5 вдоль оси Х теплообменного агпарата.

Шаг t изменяется по закону t>=t + о) д о спирального змеевика 3, n — - порядковый номер витка. При этом величина t может изменяться (увеличиваться) либо плавно от витка к витку, либо участками по несколько витков,в каж1134877 дом при сохранении условия, когда

1 2 з

В теплообменном аппарате имеются также крышки 8 и 9 и заглушки 10.

Теплообменник работает следующим образом.

Прямой поток, например, верхнего каскада каскадной холодильной машины по мере продвижения по змеевику 3 конденсируется.и выходит из теплооб- 1п менника. Обратный поток хпадагента (например, нижнего каскада холодильной машины) поступает через входной патрубок 6 и кипит по иере продвиже" ния по каналам 5. 15

Через выходной патрубок 7 обратный поток выходит из теплообменника.

Движущийся в каналах 5 кипящий хлапагент снимает тепло с поверхности змеевика 3 . Винтовые канавки 4 . способствуют турбулизацни пристенного пограничного слоя и. разрушению образующейся пленки пара у стенки канала за счет доэированного отсасывания пара через микрощели, образован- 25 ные между обечайками 1 и 2 и винтовыми канавками 4. Это способствует ннтенсификации процессов теплообмена.

Основная масса двухфазного потока движется по каналу 5, сечение которого (шаг змеевика) плавно или дискретно (ступенчато) увеличивается по направлению движения кипящего двухфазного потока.

Так как по ходу движения этого потока происходит увеличение объемного расхода, увеличение сечения канала

5 вдоль оси теплообменника обеспечи вает движение потока по этим каналам примерно с постоянной скоростью. В результате, местные гидравлические сопротивления остаются незначительными, и паровые пробки не образуются.

Такой характер движения способствует более равномерному изменению коэффициентов теплоотдачи, обеспечивает снижение напора в циркуляционном контуре всей машины в целом.

При исгольэовании изобретения улучшаются,.эксплуатациснные характеристики теплообменника путем интенсификации теплообмена и снижения гидравлического сопротивления при дви жении кипящего двухфазного потока. фаад. 2