Теплообменная труба

 

Изобретение м.б. использовано в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Цель изобретения - интенсификация теплообмена . Поперечные ребра 2 трубы 1 состоят из центрального плоского участка 3 и сопряженного с ним периферийного гофрированного участка 4. Ширина участка 4 равна 0,3-0,5 ширине ребра, высота гофр равна О,. 15-0,55 расстояния между ребрами. Гофры расположены с шагом, равным 3-5 высоты гофр. Такая конструкция турбулизирующих устройств на входных участках коротких межреберных каналов способствует снижению термического сопротивления теплоотдаче пограничных слоев, что в целом повышает эффективность с 9 (Л

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (504 Р28 Р1 24

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

Т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4169236/24-06 (22) 26,12.86 (46) 15.07.88. Бюл. Ф 26 (71) Институт проблем машиностроения

AN УССР и. Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по оборудованию для кондиционирования воздуха и вентиляции (72) Б.В.Анипко, А.А.Тарелин, И.Л.Иванов, Б.И.Бялый, В.А .Динцин, В.Н.Бондаренко, А.В.Ободянский, Ю.В.Чернявский и Ю.С.Филиповский (53) 62 1.565.94(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 5I7775 ° кл. F 28 F 1124э 1974 °

Патент CIIIA N 2667337, . кл 165-184, опублик. 1954. (54) ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА (57) Изобретение м.б. использовано в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Цель изобретения — интенсификация теплообмена. Поперечные ребра 2 трубы 1 состоят из центрального плоского участка

3 и сопряженного с ним периферийного гофрированного участка 4. Ширина участка 4 равна 0,3-0 5 ширине ребра, высота гофр равна 0,.15-0,55 расстояния между ребрами. Гофры расположены с шагом, равным 3-5 высоты гофр. Такая конструкция турбулизирующих устройств на входных участках коротC ких межреберных каналов способству- S ет снижению термического сопротивления теплоотдаче пограничных слоев, что в целом повышает эффективность элемента. 3 ил.

1409845

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системах отопления, вентиляции и кондиционирования.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена.

На фиг. 1 изображена теплообменная труба; на фиг ° 2 — разрез А-А на, фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на, фиг. 1.

Теплообменная труба 1 с поперечными ребрами 2 состоит из центрального плоского участка З.и сопряженного с ним периферийного гофрированного участка 4, концентрично расположенных относительно оси трубы 1.

Гофрированный участок 1 имеет ширину 1 (0,3-0,5) Ъ, где h р — ширина ребра 2. Гофры имеют высоту S = 20 ! (О, 15-0,55) ф, где ф — расстояние между ребрами 2 на свету, и расположены с шагом = (3-5) S.

В процессе работы теплоносителя Т и Т одновременно циркулируют в меж-! реберных каналах и внутри трубы 1.

При этом теплопередача осуществляется

:через поверхность трубы 1 и ребра 2.

Процесс теплообмена осуществляется в межреберных коротких каналах со сложным скоростным полем течения потока воздуха .(газа). В этих условиях на поверхности оребрения формируется пограничный слой, который является основным термическим сопротивлением

* 35 теплопередачи, Кроме того, на структуру пограничного слоя, который находится в сложном скоростном поле, существенное влияние оказывает состояние потока на входе в межреберный канал. В случае плавного входа и однородного поля скорости на входном участке короткого межреберного канала (1/(1 (30) формируется ламинарный пограничный слой. По достижении определенной толщины, соответствующей критическому числу Рейнольдса, характерному для заданной геометрии канала при определенной интенсивности возмущений потока на входе, ламинарный слой разрушается и переходит в турбулентный. Последний более интенсивно растет. вдоль потока и при толщине, равной половине поперечного размера межреберного канала в свету, смыкается со слоем, который развивается с противоположной стороны. B условиях постоянства расхода газового потока скорость в ядре потока возрастает да момента смыкания пограничных слоев.

Ускоренное течение, которое в связи с этим имеет место в центральной части межреберного канала, в свою очередь оказывает влияние на развитие пограничных слоев на входном участке канала. В этих условиях рост турбулентности в центральной части потока, складывающийся из локальной генерации и диффузии от стенки, происходит медленно. К моменту .смыкания пограничных слоев интенсивность продольнмх пульсаций достигает половины того значения, которое характерно для стабилизированного течения. Дальнейшее развитие поля скорости приводит к вытягиванию профиля и повышению интенсивности пульсаций при больших градиентах скорости. Рост уровня турбулентности повышает турбулентный обмен импульсам, и вытягивание профиля сменяется его уплощением, -т.е. замедлением потока в центральной ега части и ускорением.в пристеночной, Таким образом, эффект продольных перетечек тепла по жидкости и стенкам канала проявляется в основном на начальном участке.

В случае, когда пограничные слои не смыкаются (Re d > > 2300; Ке, 4t р(п р+1)

= udge/ Й = — - — -- — -) течение в.

Э

P межреберном канале подразделяется на четыре характерных области:,перваяобласть значительного торможения потока и течения в направлении набегающего потока, при этом пограничный слой ламинарен; вторая — область небольших ускорений потока, воздух в межреберной полости движется по закону потенциального обтекания цилиндра с учетом вытесняющего действия пограничного слоя, который также ламинарен; третья — область потенциального обтекания, как и во второй области, но пограничный слой турбулентен; четвертая — область отрыва потока. При этом давление по торцам кольцевых ребер 2, обтекаемых потоком, распределяется аналогично обтеканию гладкой цилиндричесхой трубы, От лобовой точки идет резкое снижение давления, а вблизи миделева сечения . происходит отрыв потока. За местом отрыва давление повышается, а затем стабилизируется, что обусловлено незначительным изменением скорости в межреберной полости, Максимум теплоотдачи при этом смещается в зону, где начинается отрыв по4.

45 коротких каналах эффект от интенсификации теплоотдачи в значительной степени зависит от тербулизаторов по периферии (на входном участке) ребристой поверхности.

Формула и з о б р е т е н и я

g-А иг2

Составитель О, Акимова

Техред М.Ходанич Корректор М. Шароши, Ред акт ор М. Петр ова

Тираж 606 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3469/36

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 14098 тока. Длина участка, занятая ламинарным пограничным слоем, также зависит . от конструкции входного участка канала, т. е. от турбулизирующих устройств на входе в канал, которые способству5 ют немонотонному развитию профиля усредненной скорости потока и оказывают существенное влияние на формирование пограничного слоя. При этом теплоотдача и сопротивление возрастают за счет искусственно организованной турбулизации потока на входном участке межреберного канала, Изменение теплоотдачи по длине межреберного канала происходит немонотонно с характерными минимумами и максимумами, соответствющими началу и концу переходного режима течения в пограничном слое: продольный градиент давления стабилизируется за местом от.. рыва, более слабо стабилизируется профиль скорости и наиболее слабо — турбу лентная структура потока; пристеночный,слой на поверхности ребра 25 находится в сложном скоростном поле, влияющем на его формирование. При таком гипотическом теплоаэродинамическом процессе в межреберных

Предлагаемая конструкция турбулиэирующих устройств на входных участках коротких межреберных каналов способствует снижению термического сопротивления теплоотдаче пограничных слоев, что в целом повышает эффективность теплообменного элемента.

Теплообменная труба с поперечными ребрами, состоящими из центрального плоского участка и сопряженного с ним периферийного гофрированного участка, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, у каждого ребра гофрированный участок имеет ширину, равную

0,3-0,5 ширины ребра, гофры имеют высоту, равную 0,15-0,55 расстояния между ребрами, и расположены с шагом, равным 3-5 высоты гофр.