Теплообменный элемент
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22)Заявлено 03.03.80 (21) 2927909/24-06 с присоединением заявки М (23)Прноритет—
Опубликовано 30 .05 . 82 . Бюллетень J4 20
Дата опубликования описания 30 . 05. 82 (53)М. Кл.
F 28 F 13/12
Гасударственный квинтет
СССР но делам нзебретеннй и открытий (53) УДК 621.565..94:66.045.1 (088.8) (72) Авторы изобретения
1 р -4 *
С.А.Замятин и В.M.Áóäîâ
Горьковский ордена Трудового Красного Зн политехнический институт им. А.А.Жда (71) Заявитель — / (. т4) ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть применено в высоконапряженных теплообменных аппаратах .
Известна труба теплообменника с
5 размещенным по ее оси стержнем, снабженным турбулизирующими элементами, размещенными с заданным интервалом . по длине трубы. Турбулизирующий элемент выполнен в виде упругого веерообразного пучка проволок, а свободные концы проволок примыкают к внутренней поверхности трубы 5 13.
Недостатком такого типа теплообменных элементов является меньшая интен15 сификация теплообмена при достаточно высоком гидравлическом сопротивлении трубы, чем у теплообменных элементов, содержащих турбулиэирующие устройства в виде винтовых эавихрителей потока.
Известен также теплообменный элемент, содержащий винтовое турбули зирующее устройство, выполненное с диаметром, большим максимально возможного в пределах поля допусков внутреннего диаметра трубы, и имеющее тонкую винтовую кромку для устранения зазоров ее деформацией при введении вставки в трубу (23.
Недостатком таких теплообменных элементов является большое гидравлическое сопротивление теплообменной трубы, в которую онат заведены. Это сопротивление обусловлено в значительной мере наличием зоны обратных токов за трубулизирующей вставкой, Существование зоны обратных токов приводит также к пульсации расхода, 1 что является причиной возникновения дополнительных термических напряжений в стенках теплообменной трубки, снижающих эксплуатационную надежность теплообменника, Наиболее близким к предлагаемому является элемент, содержащий трубу с турбулизирующей цилиндрической вставкой, снабженной внутри винтовы-
3 93219 ми ребрами, имеющими контакт с внутренней стенкой трубы l3 3.
Известному элементу присущи те же недостатки. При этом значительная доля гидравлических потерь обусловлена наличием зоны обратных токов, образующихся за турбулизатором. Эти потери не используются для интенсификации теплообмена в трубе, а приводят к бесполезной диссипации энер- щ гии. Наличие зоны обратных токов является причиной возникновения переменных термических напряжений в стенках теплообменной трубки.
Цель изобретения — интенсификация теплообмена путем разрушения зоны обратных токов теплоносителя.
Поставленная цель достигается тем, что в теплообменном элементе, содержащем трубу с турбулизирующей цилиндри- ческой вставкой внутри, снабженной винтовыми ребрами, имеющими контакт с внутренней стенкой трубы, вставка выполнена с осевым отверстием, имеющим диаметр, равный 0„13-0,15 внутреннего zs диаметра трубы.
На чертеже изображен теплообменный элемент.
Элемент содержит трубу 1, турбулизирующую цилиндрическую вставку 2 с винтовыми ребрами 3. Боковые поверхности ребер 3, внутренняя поверхность трубы 1 и поверхность цилиндрической вставки 2 образуют змеевиковый канал
4 для прохождения теплоносителя. Вдоль турбулизирующей вставки 2 выполнено сквозное осесимметричное отверстие 5. .Работа теплообменного элемента осуществляется следующим образом. о
Поток теплоносителя, двигаясь в теплообменной трубе 1, заходит в змееьиковый канал 4. Проходя по канацу 4 вдоль винтовых ребер 3, поток закручивается что необходимо для интенси1
45 фикации процесса теплообмена. Часть пЖ тока проходит через отверстие 5 не закручиваясь. Теплоноситель, выходящий из осесимметричного отверстия 5, разрушает зону обратных токов, обра50 зующуюся за турбулизирующим устройством за счет закрутки основной части потока. Чтобы не снижались интенсифицирующие свойства элемента, отношение диаметра осесимметричного отверс2 4 тия 5, выполненного во вставке 2, к внутреннему диаметру теплообменной трубы 1 равно 0,13-0,15. Такой размер отверстия 5 обеспечивает расход теплоносителя, достаточный для разрушения зоны обратных токов и не снижающий интенсифицирующие свойства турбулизатора.
Применение предлагаемого теплорбменного элемента позволяет уменьшить диссипацию энергии в зоне обратных токов, уменьшить гидравлическое сопротивление теплообменной трубы и теплообменника в целом, а также избавиться от пульсаций расхода, которые обусловлены изменением во времени осевой составляющей скорости потока за турбулизатором.
В высоконапряженных теплообменниках реализация такого устройства позволяет при сохранении интенсификации теплообмена уменьшить напор и мощность обслуживающих насосов, габариты и зат1раты энергии, потребляемой насосами.
Предлагаемое техническое решение дает также положительный эффект в части повышения эксплуатационной ресурсной надежности при незначительных экономических затратах.
Формула изобретения
Теплообменный элемент, содержащий трубу с турбулизирующей цилиндрической вставкой внутри, снабженной винтовыми ребрами, имеющими контакт с внутренней стенкой трубы, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена путем разрушения зоны обратных токов теплоносителя, циркулирующего в элементе, вставка выполнена с осевым отверстием, имеющим диаметр, равный О, l3-0,15 внутреннего диаметру трубы.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР й" 478992, кл. Г 28 Г 1/40, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР
N 222409, кл. Е 28 Е 1/ 30, 1967.
3. Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. И., Машиностроение, 1970, с. 174. 932192
Составитель С.Замятин
Редактор А.Фролова .Техред Л. Пекарь Корректор И.Муска
Заказ 3723/54 Тираж 684 . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
ll3035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. /5
4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,
