Трубный пучок

 

Изобретение касается утилизации тепла вентиляционных или других энергетических выбросов систем с целью теплоснабжения различных объектов. Цель изобретения -повышение эффективности теплообмена. Указанная цель достигается тем, что в пучке, содержащем вер™кальный пакет труб с винтовой резьбой на наружной поверхности, на которых расположены диски с ребрами, последние установлены на части длины труб с возможностью их перемещения вдоль оси труб по резьбе. Кроме того, смежные трубы имеют противоположные направления нарезки резьбы, а кромки ребер на дисках первого ряда труб по ходу теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, расположены параллельно осям труб, а в каждом последующем ряду труб угол наклона кромок ребер на дисках увеличивается. Эффективность теплообмена улучшается за счет изменения поверхности теплообмена при изменении расхода. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К) 3

0 (л) (21) 4757376/06 (22) 09,11.89 (46) 15.02.92. Бюл. N 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по транспорту природного газа (72) Н,И.Середа (53) 621.565,58 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1460581, кл. F 28 F 13/14, 1986, Авторское свидетельство СССР

N 1458682, кл. F 28 F 1/14, 1986.

Патент США ¹ 1818727, кл. 257- 263, опублик. 1931. (54) ТРУБНЫЙ ПУЧОК (57) Изобретение касается утилизации тепла вентиляционных или других энергетических выбросов систем с целью теплоснабжения различных объектов, Цель изобретения—

Изобретение относится к теплообменной технике, а именно к газожидкостным теплообменникам, и может найти применение для утилизации тепла вентиляционных или других энергетических выбросов.

Известно турбулизирующее устройство для теплообменной трубы, содержащее установленные на оси с шагом в 5 — 8 внутрен- них диаметров трубы завихрителем с лопастями, при этом соседние завихрители выполнены попеременно жестко и шарнирно связаны с осью.

К недостаткам данного устройства относятся неэффективность эксплуатации изза значительных энергозатрат . на

„„. Ы„„1712763 А1 (я)5 F 28 D 7/16, F 28 F 1/14, 1/24, 13/14 повышение эффективности теплообмена, Указанная цель достигается тем, что в пучке, содержащем вертикальный пакет труб с винтовой резьбой на наружной поверхности, на которых расположены диски с ребрами, последние установлены на части длины труб с воэможностью их перемещения вдоль оси труб по резьбе, Кроме того, смежные трубы имеют противоположные направления нарезки резьбы, а кромки ребер на дисках первого ряда труб по ходу теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, расположены параллельно осям труб, а в каждом последующем ряду труб угол наклона кромок ребер на дисках увеличивается. Эффективность теплообмена улучшается за счет изменения поверхности теплообмена при изменении расхода, 2 з.п. ф-лы, 4 ил. перемещение теплоносителя вследствие постоянного загромождения сечения канала и отсутствия возможности регулирования теплосъема.

Известен пучок теплообменных труб для использования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха с внутренними продольными ребрами, которые выполнены в виде вкладышей с выступами, высота и количество которых увеличивается от вкладыша к вкладышу по длине трубы в направлении движения среды.

Недостатком данного устройства является неэкономичность эксплуатации из-за значительных энергозатрат на перемеще1712763 ние теплоносителя вследствие постоянного загромождения сечения канала и отсутствия регулирования теплосъема.

Известен теплообменник с резьбой на наружной поверхности труб и набором ди- 5 сков с ребрами.

Недостатком данного устройства является неэффективность теплообмена из-за значительных энергозатрат на перемещение теплоносителя вследствие постоянного 10 загромождения сечения канала отсутствия регулирования и дополнительной турбулизации теплообменной среды.

Цель изобретения — повышение эффективности теплообмена, 15

Указанная цель достигается тем, что в устройстве трубного пучка, содержащем вертикальный пакет труб с винтовой резьбой на наружной поверхности, на которых расположены диски с ребрами, согласно 20 предлагаемому изобретению диски установлены на части длины труб с возможностью их перемещения вдоль оси труб по резьбе, смежные трубы имеют противоположные направления нарезки резьбы, кром- 25 ки ребер на дисках первого ряда труб по ходу теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, расположены параллельно осям труб, а в каждом последующем ряду труб угол наклона кро- 30 мок ребер на дисках увеличивается.

На фиг,1 схематически изображен предлагаемый трубный пучок; на фиг.2 — то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3- то же, разрез

Б-Б на фиг.2; на фиг,4 — увеличение угла 35 наклона кромок ребер на дисках по ходу теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве.

Устройство содержит вертикальный пакет труб 1, размещенных в канале 2 газового 40 теплоносителя (ГТ) и закрепленных концами в трубных досках 3 и 4, с входной 5 и выходной 6 камерами с подводящими 7 и отводящими 8 штуцерами, снабженных набором дисков 9 с ребрами 10, установлен- 45 ных на части длины труб, Каждая труба имеет наружную винтовую резьбу 11, по которой оребренные диски могут перемещать- . ся вдоль оси трубы вверх или вниз, Смежные трубы пучка имеют противоположные на- 50 правления нарезки резьбы.

Кромки ребер на дисках первого ряда труб по ходу ГТ расположен.ы параллельно осям труб, а в каждом последующем ряду труб угол наклона кромок ребер на дисках 55 увеличивается.

Трубный пучок работает следующим образом.

Жидкостный теплоноситель (ЖТ) через подводящий штуцер 7 поступает во входную камеру 5 с трубной доской 3, где распределяется по трубам 1 пучка, протекая через которые, ЖТ, в зависимости от назначения теплообменника, нагревается или охлаждается, и поступает через трубную доску

3 в выходную камеру 6, откуда ЖТ выводится через отводящий штуцер 8.

Снаружи трубы омываются ГТ, который, проходя по каналу 2 в межтрубном пространстве, отдает или получает тепло от ЖТ, проходящего по трубам.

Регулирование теплосъема в трубном пучке осуществляют следующим образом.

При увеличении массового расхода ГТ и достижении определенного порогового значения скорости ГТ диски 9 с ребрами 10 начинают вращаться и по наружной винтовой резьбе труб перемещаются вверх.

Максимальный теплосъем в трубном пучке достигается при подъеме всех оребренных дисков на трубах до крайнего верхнего положения, минимальный — при размещении всех дисков у нижних концов труб, Использование в трубном пучке труб с наружной винтовой резьбой и набором оребренных дисков, расположенных на части длины труб с возможностью их вертикального перемещения вдоль оси труб, позволяет повысить эффективность теплообмена за счет адекватного, изменению расходу ГТ изменения поверхности нагрева, коэффициента теплопередачи и аэродинамического сопротивления при движении оребренных дисков вверх или вниз под действием потока ГТ, обеспечивая, таким образом, саморегулируемость теплосъема.

При относительно небольших расходах и скоростях газового теплоносителя оребренные диски под действием сил тяжести удерживаются у нижних концов труб, и трубный пучок эксплуатируется в режиме поперечного обтекания свободных от ребер труб, что обеспечивает экономичность его эксплуатации за счет рациональных энергозатрат на перемещение газового теплоносителя, Применение в трубном пучке для регулирования теплосъема изменяемой теплообменной поверхности нагрева, обеспечивающей переход от труб с развитым оребрением до гладких, коэффициенты теплопередачи и аэродинамического сопротивления которых различаются на порядок, позволяет значительно расширить диапазон и уменьшить кривизну кривой регулирования, в отличие, например, от шиберного регулирования и тем самым увеличить экономичность работы пучка.

1712763

Саморегулируемость теплосъема в пучке позволяет, кроме того, отказаться от использования для системы регулирования датчиков, регуляторов и исполнительных механизмов, Противоположность направлений -на- 5 резки резьбы на трубах и соответственно противоположность направлений вращения оребренных дисков на смежных трубах пучка обеспечивает эффективную турбулизацию газового теплоносителя и 10 значительное увеличение коэффициента теплопередачи при одновременном снижении габаритов и массы на единицу тепловой мощности пучка, Увеличение угла наклона к осям труб 15 кромок ребер на дисках в направлении движения теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, обеспечивает снижение коэффициента аэродинамического сопротивления пучка и позволяет до- 20 стичь наиболее рациональной с точки зрения затрат на перемещение теплоносителя компоновки поверхности нагрева.

Применение предлагаемого устройства позволяет: увеличить эффективность теп- 25 лообмена за счет снижения энергозатрат на перемещение газового теплоносителя, поскольку конструкция обеспечивает необходимое и адекватное изменению расходу

30 газового теплоносителя изменение поверхности нагрева и загромождения канала ГТ, повысить экономичность эксплуатации за счет улучшения регулировочных характеристик, отказаться or применения системы регулирования за счет возможности саморегулирования теплосьема и аэродинамического сопротивления в трубном пучке.

Формула изобретения

1. Трубный пучок, содержащий вертикальные трубы с винтовой резьбой на наружной поверхности, на которых установлены диски с ребрами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности теплообменника, диски установлены на части длины труб с возможностью перемещения по резьбе вдоль оси труб под действием потока.

2. Лучок поп.1, атл и ча ющийся тем, что в смежных трубах резьба имеет противоположное направление нарезки.

3. Пучок по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что кромки ребер на дисках первого по ходу теплоносителя ряда труб расположены параллельно оси труб, а в последующих рядах ребра расположены под углом к оси труб, увеличивающимся от ряда к ряду в направлении движения теплоносителя, 1712763

Г7

1712763

45

Составитель О.Акимова

Редактор M.Êoáûëÿíñêàÿ Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Демчик

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 527 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб„4/5