Элемент теплообменника

 

Использование: для изготовления теплообменников. Сущность изобретения: элемент теплообменника выполнен в виде трубчатого корпуса 1 и расположенной вдоль его оси в контакте с внутренней поверхностью металлической спиральной вставкой 2, размещенной на осевом стрежне 3 в виде жестко закрепленной спиральной ленты. Длина вставки соответствует длине корпуса, ее крышки снабжены покрытием. На поверхности вставки могут быть выполнены отверстия или поперечные выступы и гофры. 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к производству теплопередающих устройств и может быть использовано для изготовления теплообменников.

Известна теплообменная труба (а.с. СССР N 1025988, кл.F 28F 21/40, 1983, БИ N 24), содержащая попарно размещенные вдоль ее оси турбулизаторы, один из которых выполнен в виде жестко закрепленной спиральной ленты длиной, соответствующей 3-5 внутренним диаметрам трубы, а другой турбулизатор выполнен в виде установленного с возможностью вращения лопастного завихрителя. При использовании тепловой трубы увеличиваются критические тепловые нагрузки и за счет этого повышаются мощности парогенерируемого канала, однако недостаточно эффективны условия теплоотдачи.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является теплообменник типа "труба в трубе" (а.с. СССР N 985693, кл. F 28 D7/10, 1982, БИ N 48), внутренняя из которых снабжена спиральными ребрами, примыкающими к наружной трубе, на боковых поверхностях которых выполнены углубления. Недостатком теплообменника является невысока интенсивность теплообменника ввиду недостаточной турбулентности потока.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в увеличении эффективности теплоотдачи.

Поставленная задача решается за счет того, что в элементе теплообменника, содержащем трубчатый корпус и размещенную на осевом стержне по всей длине корпуса металлическую вставку, выполненную в виде жестко закрепленной спиральной ленты, на поверхности которой выполнены элементы, обеспечивающие неоднородность поверхности, кромки вставки, прилегающие к внутренней поверхности корпуса, выполнены с покрытием. При этом на поверхности спиральной вставки выполнены сквозные отверстия, поперечные выступы или гофры, а также их комбинации.

Изобретение поясняется чертежами, на которых схематично представлен элемент теплообменника. На фиг. 1 и фиг. 2 представлена конструкция теплообменника с расположенной на осевом стержне спиральной вставкой. На фиг. 3 показано выполнение выступов (а), отверстий (б) и гофр (в) на поверхности вставки.

Элемент теплообменника (фиг. 1) представляет собой трубчатый гладкостенный корпус 1, внутри которого по всей длине расположена металлическая вставка 2, размещенная на осевом стержне 3 в виде жестко закрепленной спиральной ленты. Спиральная вставка плотно прилегает к внутренней поверхности корпуса теплообменника за счет выполнения кромок вставки с покрытием, например, из фторопласта. Вставка теплообменника выполнена в виде жестко закрепленной спиральной ленты на осевом стержне из сплошной (фиг.1) или полой заготовки (фиг. 2). Выполнение осевого стержня вставки из полой заготовки еще больше увеличивает поверхность теплопередачи. На поверхности вставки выполнены поперечные выступы, сквозные отверстия или гофры (фиг.3) или их комбинации. Плотное прилегание кромок спирали к внутренней поверхности корпуса теплообменника обеспечивает движение теплоносителя по спирали.

Элемент теплообменника работает следующим образом. Движение потока теплоносителя в корпусе 1 осуществляется вдоль спиральной вставки 2 (фиг.1), при этом происходит закручивание потока по спирали, необходимое для интенсификации теплообмена. Тепловому потоку, попадающему на спиральный участок, сообщается тангенциальная составляющая скорости, обеспечивающая вихревое движение потока. Происходит интенсивное перемешивание слоев теплоносителя.

При изготовлении вставки ленту навивают с определенным шагом спирали H и углом подъема спирали, что приближает поток теплоносителя к поверхности корпуса теплообменника с одновременным созданием турбулентного движения и разрушением пристенного гидродинамического подслоя на поверхности корпуса.

При контакте с выступами и гофрами или проходе через отверстия происходит дополнительная турбулизация потока теплоносителя в пристенных зонах. Таким образом, обеспечивается стабильная степень закрутки теплового потока и повышается эффективность теплоотдачи. При этом путь, по которому проходит теплоноситель, увеличивается в n раз, а величина n определяется из выражения где D диаметр теплообменника, мм, H шаг спирали, мм.

Реализация предлагаемого элемента теплообменника, например, в системах отопления позволит повысить надежность и долговечность теплообменников, а также увеличить эффективность теплообмена.

Формула изобретения

1. Элемент теплообменника, содержащий трубчатый корпус и размещенную на осевом стержне по всей длине корпуса металлическую вставку, выполненную в виде жестко закрепленной спиральной ленты, на поверхности которой выполнены элементы, обеспечивающие неоднородность поверхности, отличающийся тем, что кромки вставки, прилегающие к внутренней поверхности корпуса, выполнены с покрытием.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что на поверхности вставки выполнены сквозные отверстия.

3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что на поверхности вставки выполнены поперечные выступы.

4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что на поверхности вставки выполнены гофры.

5. Элемент по п.1, отличающийся тем, что на поверхности вставки выполнены комбинации из отверстий, поперечных выступов и гофр.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3