Теплообменный элемент

 

1. ТЕППООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ в виде трубы с внутренним и наружным пористыми Насадками, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, насадки выполнены с продольными каналами, открытыми с одного конца и закрытыми с противоположного.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕС1 1УБЛИН (s )4 F 28 F 1/42

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоьРетений и ОтнРытий (21) 3649646/24-06 (22) 06. 10, 83 (46) 23. 11.85, Бюл. Н 43 (71) Физико-- технический институт низких температур АК УССР (72) Н.Н.Бычихин и В.H.Çàìîøíèêîâ (53) 621.565.94(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 712641, кл, F 28 F 3/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 872937, кл. F 28 F 1/44, 1979.

„„SU„„» азВ (54) (57) 1, ТЕПЛООБМЕННЬЙ ЭЛЕИЕКТ в ниде трубы с внутренним и наружным пористыми насадками, о т л и ч а ю - шийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, насадки выполнены с продольными каналами, открытыми с одного конца и закрытыми с противоположного.

11

2. Элемент по п.1, о т. л и ч а юшийся тем, что продольные каналы внутренней и наружной насадок ориентированы встречно.

3. Элемент по п.1,2, о т л и— ч а ю шийся тем, что внутренний насадок выполнен в виде стакана с продольными ребрами на наружной

93429 поверхности, образующими каналы, а наружный насадок — в виде муфты с соответствующими продольными ребрами на внутренней поверхности.

4. Элемент по п,3 о т л и ч а юшийся тем, что в ребрах стакана и муфты дополнительно выполнены продольные канавки.

15

30

Изобретение относится к теплообмепной аппаратуре и может быть использовано в энергетической промышленности, Известен теплообменный элемент с многослойным оребрением пластин в виде шаров разного диаметра в смежГ- ных слоях (lj .

Педостатками теплообменного элемента являются значительные габариты, недостаточная интенсификация теплообмена и повышенное гидравлическое сопротивление из-за большой длины элемента в направлении движения теплоносителя.

Наиболее близким к изобретению является теплообменный элемент в виде трубы с внутренним и наружным пористыми насадками (2) .

Недо"татками известного теплообгленного элемента являются низкая интенсивность теплообмена из-за отсутствия циркуляции теплоносителя через

" пористые насадки и небольшого коэффициента оребрения, а также большие габариты ввиду большой длины перфо- . рированных пластин в направлении двглжеиия теплоносителя, приводящие к повышенным гидравлическим сопротивлениям, Цель .изобретения — интенсификация теплообмена.

Указанная цель достигается тем, что в известном теплообменном эле- менте в виде трубы с внутренним и наружным пористыми насадками, насадки выполнены с продольными каналами, открытыми с одного конца и закрытыми .с. противоположного. Кроме того, продольные каналы внутренней и наружной насадок могут быть ориентированы встречно, внутренний насадок может быть выполнен в виде стакана с продольными ребрами на наружной поверхности, образугощими каналы, наружный насадок — в виде муфты с соответствующими продольными ребрами на в поверхности, а в ребрах стакана и муфты дополнительно могут быть вьпголнены продольные канавки.

Пористый материал для насадок изготавливают из сферического порошка бронзы, меди, железа, нержавеющей стали и других материалов с высокой теплопроводностью, Для стабилизации характеристик пористого материала дисперсность размера частиц в порошке должна быть минималной. Сферический порошок сортируют на ситах по диаметру на фракпии: 63; 100; 200;

400; 600; 800 и 1000 мкм. Перед формовкой н прессованием порошок одной фракции, например — 1000-800 мкм, смешивают с пластификатором, например парафином. формовку пористых заготовок для теплообменных элементов выполняют в пресс-формах на вибростоле свободной засыпкой. Для получе ния тговышенных механических свойств заготовок ответственного назначения штучные заготовки: диски, кольца, втулки формуют и прессуют в прессформах, трубы и стержни длиной до

500 мм прессуют через мундштук, ленты шириной до 300-400 мм прокатывают между валками.

Заключительными операциями изготовления пористых иэделий являются спекание в восстановительной среде, т.е. нагрев и выдержка в течение

1,5 ч при температуре спекания, меньшей на 20 — 30% температуры плавления, и очистка пор от выгоревшего пластификатора. Для повышения коэффициента теплопередачи в контакте трубу и пористые насадки пропаивают . по всей поверхности сопряжения, например, припоем ПОС-30 или ПОС-40.

Процесс. пайки состоит из следуюших основных операций: механической обработки деталей пористых насадок с зазором 0,05 мм на сторону, при ко- торой на обработанной поверхности закрываются поры; размерного лужения трубы и обработанных поверхностей насадок, сборки и нагрева в восстановительной среде теплообменных элементов до температуры плавления припоя.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый теплообменный элемент с продольными каналами в пористых насадках; на фиг.2 — то же, поперечное сечение; на фиг.3 — теплообменный элемент со встречно ориентированными продольными каналами внутренней и наружной насадок; на фиг.4 — то же, с внутренним насадком в виде стакана и с наружным насадком в виде муфты; на фиг,5 — то же, поперечное сечение; на фиг.6 — теплообменный элемент с . дополнительными продольными канавками в ребрах стакана и муфты; на фиг.7— то же, поперечное сечение.

Теплообменный элемент содержит трубу 1, внутренний пористый насадок

2, наружный пористый насадок 3 и выполненные в насадках 2 и 3 продольные каналы 4, открытые с одного конца и закрытые с противоположного.

Внутренний насадок 2 может быть вы-: полнен в виде стакана 5 .с продольными ребрами 6 на наружной поверхности, образующими каналы 4, а наружный насадок 3 — в виде муфты 7 с соответствующими продольными ребрами 8 на внутренней поверхности, Стакан 5 состоит из днища 9 и фланца 10, а муфта 7 — из фланца 11 и внутреннего кольцевого выступа 12. В ребрах 6

193429 4 стакана 5 могут быть дополнительно выполнены продольные канавки 13, а в ребрах 8 муфты 7 — продольные канавки 14.

Теплообменный элемент работает следующим образом.

Поток рабочего тепла поступает по трубе 1 во внутреннюю полость стакана 5, проходит через поры стенки в

1О радиальном направлении, собирается снаружи в глухих каналах 4 стакана 5 и направляется по этим каналам далеепо трубе 1 к выходу из теплообменного элемента. В процессе прохода через поры стакана 5 рабочее тепло pas" деляется на мелкие струйки и интенсивно охлаждается, соприкасаясь с развитой поверхностью пористого материала, который передает это тепло за

2б счет теплопроводности трубе 1, которая в свою очередь передает тепло sa счет теплопроводности муфте 7. Поток холодоносителя из межтрубного прост- ранства теплообменника поступает в

25 глухие каналы 4 муфты 7 через поры стенки в радиальном направлении, собирается в глухих каналах 4 и выводится в коллектор теплообменяика.

В процессе прохода через поры

30 муфты 7 холодоноситель также разделяется на мелкие струйки и, соприкасаясь с развитой поверхностью лорис. того материала, интенсивно отбирает тепло от муфты 7.

Использование развитой поверхности фильтрации пористого материала для оребрения трубы позволяет увеличить коэффициент оребрения трубы и интенсифицировать теплообмен в це4О лом. Для уменьшения гидравлических потерь предлагаемый теплообменный элемент имеет развитую поверхность .фильтрации и небольшую толщину стенок, через которые проходят рабочее

4> тепло и холодояоситель. Пористость материала подбирают в зависимости от вязкости рабочего тепла и холодоносителя, 1193429

Фиг,2

1193429

11,93429

Фиг.7

Составитель В,Косенко

Редактор N.Áëaíàð Техред М.Пароцай Корректор N.Äåì÷èê

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул, Проектная, 4

Заказ 7303/40 Тираж 622

ВНИИЛИ Государственного по делам изобретений

113035 Москва, Ж-35, Подписное комитета СССР и открытий

Раушская наб., ц. 4/5