Стреловидное оребрение теплообменного трубопровода
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. В оребренной теплообменной трубе на каждом ребре прессованием или штамповкой выполнено множество стреловидных фигурных элементов, при этом стреловидный фигурный элемент образован двумя пересекающимися клиновидными секциями. Прессованные стреловидные фигурные элементы сгруппированы в пары размещенных друг в друге элементов, при этом один из стреловидных элементов из пары выполнен позитивным прессованием относительно плоскости ребра, а другой из фигурных элементов из пары выполнен негативным прессованием относительно плоскости ребра. Пары стреловидных элементов расположены рядами параллельно направлению потока воздуха, при этом пары стреловидных элементов одного ряда расположены предпочтительно в шахматном порядке относительно пар стреловидных элементов в соседнем ряду вдоль ребра в направлении потока воздуха. Технический результат – повышение жесткости ребер и интенсивности теплопередачи. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится в общем к оребрению труб крупномасштабных устанавливаемых на месте промышленных пароконденсаторов с воздушным охлаждением или сухих градирен или конденсаторов.
Предпосылки к созданию настоящего изобретения
В конструкции современных оребренных труб, используемых в большинстве крупномасштабных устанавливаемых на месте промышленных пароконденсаторах с воздушным охлаждением (АСС), используется уплощенная труба длиной приблизительно 11 мм и 200 мм шириной (также называемая «участком движения воздуха»), имеющая полукруглую переднюю и заднюю кромку, и высота по наружному контуру которой составляет 18,7 мм (перпендикулярно участку движения воздуха). Толщина стенки трубы составляет 1,35 мм. Ребра прикреплены посредством пайки к обеим плоским сторонам каждой трубы, а их продольная часть выполнена перпендикулярно продольной оси трубы. На одном дюйме расположено 11 ребер, высотой, как правило, 18,5 мм. Для повышения интенсивности теплопередачи, а также жесткости ребер, на поверхности ребра выполнен волнистый рисунок. Трубы расположены на установленном стандартом расстоянии друг от друга - от центра до центра - 57,2 мм. Сами трубы образуют приблизительно одну третью часть площади поперечного сечения (перпендикулярно направлению потока воздуха); при этом ребра образуют практически две трети площади поперечного сечения. Между концевыми частями ребер присутствует небольшой зазор - 1,5 мм. В летнее время года максимальная скорость перемещения пара по трубам может достигать 28 м/с, более конкретно 23-25 м/с.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предоставляется новое исполнение оребрения с целью усовершенствования теплопередачи между текучей средой, находящейся внутри трубы, и текучей средой (воздухом), проходящей по ребрам или через них. В целом, ребро имеет плоскую форму и находится в непосредственном контакте с уплощенной трубой АСС. Внутренний размер трубы в направлении, параллельном плоским сторонам (также называется «участком движения воздуха»), как правило, составляет 200 мм. Высота трубы по наружному контуру (перпендикулярно участку движения воздуха), как правило, составляет 18,7 мм, однако, ребра в соответствии с настоящим изобретением могут использоваться для теплообменных труб любого размера. Охлаждаемая текучая среда движется в трубе, перпендикулярной плоскости ребра. Охлаждающий воздух движется параллельно плоскости плоской стороны трубы и перпендикулярно продольной оси трубы.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения на каждом ребре прессованием или штамповкой выполнено множество стреловидных фигурных элементов. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения стреловидный фигурный элемент образован двумя пересекающимися клиновидными секциями. Объемные фигурные элементы, описанные штампованной металлической поверхностью и плоскостью плоского ребра, можно охарактеризовать как элементы, по форме напоминающие призму. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения клиновидные секции имеют треугольное поперечное сечение, расположенное под прямым углом к их длине. В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления две пересекающиеся клиновидные секции образуют на передней кромке стреловидного фигурного элемента заостренный конец, а на задней кромке стреловидного фигурного элемента - вилкообразный конец.
В соответствии с более предпочтительным вариантом осуществления высота каждого клина в направлении, перпендикулярном плоскости ребра, составляет 50% или приблизительно 50% от расстояния между смежными ребрами. Передняя и задняя кромки предпочтительно имеют угол наклона предпочтительно 30° или приблизительно 30° относительно направления воздушного потока или продольной оси ребра. Передняя и задняя кромки верхней (относительно расположения трубы) клиновидной секции, образующей стреловидный фигурный элемент, наклонены под углом 30° вверх, а передняя и задняя кромки нижней клиновидной секции каждого стреловидного фигурного элемента наклонены под углом 30° вниз.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления стреловидные фигурные элементы, выполненные прессованием в соответствии с настоящим изобретением, сгруппированы попарно, где первый стреловидный фигурный элемент из пары расположен непосредственно перед вторым стреловидным фигурным элементом из пары. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления заостренный конец второго стреловидного фигурного элемента размещен в заднем конце (или в «вилкообразном конце») первого стреловидного фигурного элемента. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления один из стреловидных элементов из пары выполнен позитивным прессованием относительно плоскости ребра, а другой из фигурных элементов из пары выполнен негативным прессованием относительно плоскости ребра.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения пары стреловидных элементов расположены рядами параллельно направлению потока воздуха и на расстоянии друг от друга перпендикулярно направлению потока воздуха, равном двум ширинам ребра. Пары стреловидных элементов одного ряда расположены предпочтительно в шахматном порядке относительно пар стреловидных элементов в соседнем ряду вдоль ребра в направлении потока воздуха. Следовательно, первый стреловидный элемент во втором ряду смещен далее по направлению движения воздуха вдоль ребра на половину расстояния между парами стреловидных элементов вдоль рядов.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения пары стреловидных элементов одного ряда расположены на расстоянии друг от друга в направлении потока воздуха в соответствии с кратностью шага ребер, предпочтительно 6-12 раз шага ребер и более предпочтительно 8 или 9 раз шага ребер.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения размеры стреловидных элементов зависят от высоты ребра. Ширина стреловидного элемента (перпендикулярно потоку в плоскости ребра) предпочтительно номинально равна 2-3 расстояниям между ребрами (0,209''=2,3×0,091''). Длина стреловидного элемента (параллельно потоку) предпочтительно равна 5-8 расстояниям между ребрами (0,091×6,5=0,591)(0,41+0,181)=0,591.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения все прессованные стреловидные элементы в заданной точке ребра проходят в том же направлении, что и поток. На каждом следующем ребре прессованные стреловидные элементы, расположенные в направлении потока, чередуются с элементами, направленными в противоположном потоку направлении.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 показан вид в перспективе ребра согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 показан вид сбоку ребра согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 показаны технические чертежи, на которых изображен вариант осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4 показан фрагмент фиг. 3, на котором изображен вид сбоку варианта осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 5 показан фрагмент фиг. 3, на котором изображен вид с торца варианта осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 6 показан фрагмент фиг. 3, на котором изображен вид в поперечном сечении варианта осуществления настоящего изобретения, выполненного по линии А-А согласно фиг. 3.
На фиг. 7 показан фрагмент фиг. 3, на котором изображен вид в поперечном сечении варианта осуществления настоящего изобретения, выполненного по линии В-В согласно фиг. 3.
На фиг. 8 показан фрагмент фиг. 3, на котором показан местный вид Е согласно фиг. 3.
На фиг. 9 показан фрагмент фиг. 3, на котором изображен вид в поперечном сечении варианта осуществления настоящего изобретения, выполненного по линии F-F согласно фиг. 3.
На фиг. 10 показан вид сбоку согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 11 показан вид в перспективе согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
На фигурах, в частности, на фиг. 1, 2, 4, 10 и 11 показано множество стреловидных фигурных элементов 2, выполненных прессованием или штамповкой на каждом ребре 4. Каждый стреловидный фигурный элемент 2 образован двумя пересекающимися клиновидными секциями 6a, 6b. Объемные фигурные элементы, описанные штампованной металлической поверхностью и плоскостью плоского ребра, можно охарактеризовать как элементы, по форме напоминающие призму. Клиновидные секции 6a, 6b имеют треугольное поперечное сечение, расположенное под прямым углом к их длине.
Две пересекающиеся клиновидные секции 6a, 6b образуют на переднем конце стреловидного фигурного элемента 2 заостренный конец 8, а на заднем конце стреловидного фигурного элемента 2 - вилкообразный конец 10.
Высота каждого клиновидного элемента 6a, 6b (в направлении, перпендикулярном плоскости ребра) составляет 50% или приблизительно 50% от расстояния между соседними ребрами 4 (см фиг. 5-7 и 9). Передние кромки 12 и задние кромки 14 предпочтительно имеют угол наклона предпочтительно 30° или приблизительно 30° относительно направления воздушного потока или продольной оси ребра 4. Передняя 12 и задняя 14 кромки верхней (относительно расположения трубы) клиновидной секции 6a, образующей стреловидный фигурный элемент 2, наклонены под углом 30° вверх, а передняя и задняя кромки нижней клиновидной секции 6b каждого стреловидного фигурного элемента 2 наклонены под углом 30° вниз.
В частности, на фиг. 1 и 2 показаны прессованные стреловидные фигурные элементы 2, сгруппированные попарно 16, где первый стреловидный фигурный элемент 16a из пары расположен непосредственно перед вторым стреловидным фигурным элементом 16b из пары. Заостренный конец второго стреловидного фигурного элемента 16b может быть размещен в заднем конце (или в «вилкообразном конце») первого стреловидного фигурного элемента 16a. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения на фиг. 1 показан один из стреловидных элементов пары, выполненный позитивным прессованием относительно плоскости ребра (в направлении наружу плоскости ребра), и другой из фигурных элементов пары, выполненный негативным прессованием относительно плоскости ребра (в направлении внутрь плоскости ребра).
На фиг. 1, 4, 10 и 11 показаны пары стреловидных элементов, расположенные двумя рядами параллельно направлению потока воздуха. Ряды находятся на расстоянии друг от друга перпендикулярно направлению потока воздуха, равном двум ширинам ребра. Пары стреловидных элементов одного ряда изображены в шахматном порядке относительно пар стреловидных элементов в соседнем ряду вдоль ребра в направлении потока воздуха, так что первый стреловидный элемент во втором ряду смещен далее по направлению движения воздуха вдоль ребра на половину расстояния между парами стреловидных элементов вдоль рядов.
На фиг. 1, 2, 4, 10 и 11 пары стреловидных элементов одного ряда показаны расположенными на расстоянии друг от друга в направлении потока воздуха в соответствии с кратностью шага ребер, предпочтительно 6-12 раз шага ребер и более предпочтительно 8 или 9 раз шага ребер.
Размеры стреловидных элементов предпочтительно зависят от высоты ребер. Ширина стреловидного элемента (перпендикулярно потоку в плоскости ребра) предпочтительно номинально равна 2-3 расстояниям между ребрами (0,209''=2,3×0,091''). Длина стреловидного элемента (параллельно потоку) предпочтительно равна 5-8 расстояниям между ребрами (0,091×6,5=0,591)(0,41+0,181)=0,591.
Все прессованные стреловидные элементы в заданной точке ребра проходят в том же направлении, что и поток. На каждом следующем ребре прессованные стреловидные элементы, расположенные в направлении потока, чередуются с элементами, направленными в противоположном потоку направлении.
1. Ребро теплообменной трубы, содержащее штампованные или прессованные стреловидные фигурные элементы, расположенные вдоль продольной оси указанного ребра.
2. Ребро по п. 1, в котором каждый из указанных стреловидных фигурных элементов содержит два пересекающихся клиновидных фигурных элемента, выполненных штамповкой или прессованием в указанном ребре.
3. Ребро по п. 1, в котором указанные стреловидные фигурные элементы расположены попарно, где заостренный конец одного стреловидного фигурного элемента из пары размещен в вилкообразном конце второго стреловидного фигурного элемента из пары.
4. Ребро по п. 1, в котором стреловидные фигурные элементы расположены двумя или более рядами, при этом указанные ряды находятся на одной линии с продольной осью указанного ребра.
5. Ребро по п. 1, в котором первое множество указанных стреловидных фигурных элементов выполнено прессованием в первом направлении перпендикулярно плоскости указанного ребра, а второе множество указанных стреловидных фигурных элементов выполнено прессованием во втором направлении перпендикулярно указанной плоскости указанного ребра, при этом указанное второе направление является противоположным указанному первому направлению.
6. Ребро по п. 3, в котором первый стреловидный фигурный элемент одной пары стреловидных элементов выполнен прессованием в первом направлении перпендикулярно плоскости указанного ребра, а второй стреловидный фигурный элемент указанной пары стреловидных элементов выполнен прессованием во втором направлении перпендикулярно указанной плоскости указанного ребра, при этом указанное второе направление является противоположным указанному первому направлению.
7. Теплообменная труба, содержащая ребро, прикрепленное к ней, при этом указанное ребро содержит выполненные штамповкой или прессованием стреловидные фигурные элементы, расположенные вдоль продольной оси указанного ребра.
8. Устанавливаемый на месте промышленный пароконденсатор с воздушным охлаждением, содержащий множество оребренных теплообменных труб, при этом каждая из указанных теплообменных труб содержит множество ребер, прикрепленных снаружи плоской поверхности трубы, расположенных перпендикулярно продольной оси указанной трубы, при этом на указанных ребрах штамповкой или прессованием выполнены стреловидные фигурные элементы, расположенные вдоль продольной оси указанного ребра.
