Теплообменная труба

 

COt03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()5 F 28 F 1/40, 13/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГOCRATEHT СССР) (21) 4875833/06 (22) 22.10,90 (46) 15.02.93. Бюл. К 2 (71) Ленинградский институт машиностроения . (72) Г.H.Ерченко, И.А.Богов и Н,Г.юрченко (56) Авторское свидетельство СССР

t) 1746196, кл. F. 28 F 1/40, 1991, (54) ТЕПЛООБИЕННАЯ ТРУБА (57) Использование. в теплообменных аппаратах и конденсаторах паровых турбин. Сущность изобретения: теплообменная. труба 1 содержит ленточную

Изобретение относится к кожухотрубным теплообменникам и может быть использовано в теплообменных аппара.тах и в конденсаторах паровых турбин, Изобретение является усовершенствованием "теплообменной трубы" по авт. св. М 1746196.

Целью изобретения является увеличение коэФФициента теплоотдачи и уменьшение гидравлического сопротивления за счет устранения черезмерно интенсивного перемешивания ядра по.тока и загромождения проходного сеценил теплообменной трубы на спиральных участках.

Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции теплообменной трубы на спиральных участках на всей их длине выполнены симметрично оси вставки вырезы, ширина. Ы „„1788424 А1 вставку 2 с чередующимися спиральными и прямолинейными участками, причем последние выполнены с чередующимися впадинами 5 и выступами 6 в

Форме эллиптического параболоида, и на спиральных участках по всей их длине выполнены симметричные относи- тельно оси трубы вырезы 7, ширина которых одинакова в каждом сечении участка. Между двумя смежными вырезами могут быть выполнены перемычки, имеющие в поперечном сечении Форму дуги. Ширина выреза уменьшается от участка к участку в направлении движения потока. 2 з.п. Ф-лы. 4 ил. не которых в каждом сечении участка одинакова. При этом на спиральном участке может быть выполнено по крайней мере два выреза, между которыми об-. разована перемычка, соелиняющая смеж- 4 ные внутренние кромки участка, à пе- PO редняя и задняя кромки перемычки в Q) поперечном сечении имеют Форму дуг, фь а также ширина выреза на каждом по" ) следующем. участке в направлении дви- ф, мения среды может быть: меньше шири ны предыдущего участка.

Эаяаляемая теллообменняя труба отличается тем, что на спиральных

° Ваяй участках на.всей их длине выполнены симметрично оси вставки вырезы, внутри которых могут быть перемычки, раз" деляющие последние на отдельные вырезы, а также ширина которых на каждом последующем участке в направлении

1788 >24 рви>«ения средь> может быть меньше ширинь> прерырущего участка.

Таким образом, заявляемое техни.еское решение соответствует критерию

"новизна", Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, т,.е,. теплообменных труб ко жухотрубных теплообменников, позво" ляет сделать вь<вод об отсутствии в них призн l>

На фиг.i представлена предложенная теплообменная труба; на фиг.2 — теплообменная труба с перемычками на спиральных участках; на фиг.3 - поперечное сечение перемычки спирального участка; на фиг.4 - теплообменная труба с изменяющейся шириной вырезов на спиральных участках.

В теплообменной трубе 1 р змещена внутри ленточной спиральная встав- 25 ка 2, имеющая чередующиеся спиральные

3 и прямолинейные 4 участки, причем на последних выполнены черерующиеся впадины 5 и выступы 6 в форме элл <итического г>араболоира, большая ось 30 которого совпадает с осью трубы, на спиральных участках на всей их длине выполнены симметрично оси вставки вырезы 7, ширина которых в каждом сечении участка одинакова (фиг. 1).

Кроме того, на спиральном участке может быть выполнено по крайней мере два выреза 7 (фиг, 2), межру которыми образована перемычка 8, соединяюц<ая смежные кромки 9 участка, а передняя 10 и задняя 11 кромки перемычки в поперечном сечении имеют форму дуги (фиг. 3). Также ширина "b" выреза на каждом последующем в направлении движения среды участка может быть меньше >иирины предыдущего участка (фиг. 4), Ориентировочно, оптимальное значение ширины "b" лежит в пределах, опререляемых по формуле Б = (0,4-0,7). Наибольшее значение Ь = 0,7 определяется .границей дальнейшего резкого уменьшения коэффициента теплоотдачи„, т,е. когда спиральная вставка по существу превращается в проволочную спираль, а минимальное значение b = 0,4 определяется существенным увеличением гирравлического сопротивления при практически неизменном коэффициенте теплоотдачи, так как с уменьшением

"Ьп зона закрутки потока все больше прибли>«ается к его ядру, тем самым увеличивая гидравлическое сопротивление трубы при пренебрежно малом увеличении козАициент а теплоотда чи, ьлагораря тому, что в теплообменной трубе 1 с размещенной внутри ленто<ной спиральной вставкой 2, имеющей чередующиеся спиральные 3 и прямолиней l<>e 4 участки, причем на последних выполнены черерующиеся впарины > и выступы 6 в форме эллиптического параболоида, большая ось которого совпадает с осью трубы, на спиральных участках на всей их длине выполнены симметрично оси вставки вырезы 7, ширина которых в каждом сечении участка одинакова (фиг. 1). полностью устраняется черезмерно интенсивное перемешивание ярра потока и загромождение проходного сечения теплообиенной трубы на спиральных участках 3 по сравнению с прототипом, в результате чего резко уменьшается гирравлическое сопротивление трубы,, В указанном случае осуществляется последовательное закручивание на спиральных участках 3 части потока, расположенного в периферийной зоне, т.е. у внутренней поверхности трубы 1, в то же время остальная часть свободно прохорит вропь вырезов указанных участков без осуществления закрутки последней, что приводит к резкому уменьшению гидравлического сопротивления трубы. Закрутка потока в периферийной зоне приводит к перемешиванию жидкости в последней, величина которой определяется размером ширины выреза участка 3, и к разрыву пристенного ламинарного слоя, благораря чему за счет некоторого уменьшения шага спирального участка при одновременном снижении гидравлического сопротивления увеличивается коэффициент теплоотдачи между средой и внутренней поверхностью трубы, В прототипе не имеет место большое гирравлическое сопротивление из-за загроможрения проходного сечения трубы на спиральных участках и черезмерно интенсивного перемешивания яр.ра потока.

В свою oUet>epb участки увеличенHb1x и пониженных скоростей на конфу178",4 зорно-диффузорных участках, т„е. прямолинейных участках с выполненны1 ми на них чередующимися впадинами и выступами в Форме эллиптического параболои> а, большая ось которого совпадает с осью трубы, приводят к интенсивному смешиванию всех слоев жидкости за счет возникновения кавитационного режима течения в сопловых 10 сечениях„ Около стенок трубы скорость прохождения среды особенно увеличивается на стороне выступов, что разрушает неподвижный слой жидкости на стенках и интенсифицирует теплооб- 15 мен.

В ряде случаев, когда длина спирального участка относительно велика, которая определяется из условия 20 достижения оптимального значения коэффициента теплоотдачи при допустимой величине гидравлического сопротивления, с целью обеспечения неизменности по длине участка ширины выреза вследствие возможной де- .

Формации или искривления при монтаже на спиральном участке может быть выполнено по кра"íåé мере два выреза 7, между которыми образована перемычка 30

8, соединяющая смежные внутренние кромки 9 участка, а передняя 10 и задняя 11 кромки перемычки в поперечном сечении имеют Форму дуги (Фиг.3).

Перемычки выполняются указанной формы 35 и в поперечном сечении с целью улучшения их обтекаемости и,соответственно,уменьшения гидравлического сопротивления. В целом влияние перемычек на гидравлическое сопротивление теплообменной трубы пренебрежно мало.

При уменьшении температурного напора между теплообменивающимися средами по ходу течения жидкости происходит уменьшение количества передаваемой теплоты от одной среде к другой через единицу длины трубы, поэтому в этом случае при прочих равных геометрических характеристиках спиральных участков целесообразно ширину выреза 50 на каждом последующем в направлении

24 6 движения среды участке вь1полнять меньше ширины предыдущего участка (Фиг. 4), что обеспечивает увеличение количества среды, подвергающейся закручивающему воздействию и соответственно увеличивает коэффициент теплоотдачи на этих участках.

Таким образом, наличие на спи" ральных участках ленточной спиральной вставки вырезов, имеющей чередующиеся спиральные и прямолинейные, участки с выступами и впадинами,обеспечивает за счет некоторого уменьшения шага спирального участка при одновременном снижении гидравлического сопротивления увеличение коэффициента теплоотдачи между средой и внутренней поверхностью трубы. Технология изготовления предложенной теплообменной трубы по сравнению с прототипом при наличии несложной оснастки усложняется незначительно, что является важным ее преимуществом.

Формула изобретения

1. Теплообменная труба с размещенной по ее оси ленточной вставкой с чередующимися спиральными и прямолинейными участками, причем последние выполнены с чередующимися впадинами и выступами в форме эллиптического параболоида, большая ось которого совпадает с осью трубы, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, на спиральных участках rio всей их длине выполнены симметричные относительно оси трубы вырезы, ширина которых одинакова в каждом сечении участка.

2. Труба по п,1, о т л и ч а ю ." щ а я с я тем, что при выполнении на спиральном участке двух вырезов, между последними расположена перемйчка, имеющая в поперечном сечении форму дуги.

3. Труба по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что ширина вырезов уменьшается от участка к участку в направлении движения потока.

1785424

4Ьгз

Составитель Г . юрченко

Техред M.Mopãåíòàë Корректор И.Петрова

Pt p,àêòîð

Ь Ю Ю ° Ф Ф ° Ф

Ф

Заказ 1196 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при l(HT СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., p. 4/5

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