ТРУБА-ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1994 года по МПК F28F1/24 

Изобретение относится к теплотехнике.

Известна труба-теплообменник, содержащая плоские поперечные ребра, расположенные друг от друга на равном расстоянии, выполненные с перпендикулярно отогнутыми относительно их поверхности турбулизаторами в форме треугольников с неравными сторонами, расположенными своей плоскостью под углом к условной плоскости симметрии трубы, совпадающей с направлением потока, поперечно обтекающего последнюю, и с увеличением высоты каждого турбулизатора в направлении движения упомянутого потока.

В известном решении турбулизаторы способствуют заданному направлению движения воздуха и не является вихреобразователями.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что в трубе-теплообменнике, содержащей плоские поперечные ребра, расположенные на равном расстоянии друг от друга, выполненные с перпендикулярно отогнутыми относительно их поверхности турбулизаторами в форме треугольников с неравными сторонами, расположенными своей плоскостью под углом α к условной плоскости симметрии трубы, совпадающей с направлением потока, поперечно обтекающего последнюю, и с увеличением высоты каждого турбулизатора в направлении движения упомянутого потока, турбулизаторы расположены на своем ребре с продольным и поперечным смещением относительно друг друга.

Угол α между турбулизаторами и упомянутой условной плоскостью симметрии трубы составляет 10-30^о, преимущественно 15^о. Турбулизаторы выполнены с отношением их длины к максимальной высоте, составляющей 1,5-3, преимущественно 3-1.75. Кромки турбулизаторов расположены относительно плоскости ребра под углом, меньшим 90^о. Турбулизаторы расположены симметрично относительно упомянутой условной плоскости симметрии трубы.

Изобретение поясняется чертежами, на которых показано:
На фиг. 1 - участок длины оребренной клиновидной трубы-теплообменника в перспективе; на фиг. 2 - вид спереди трубы-теплообменника согласно фиг. 1; на фиг. 3 - в увеличенном изображении в перспективе зона поверхности поперечного ребра с турбулизатором; на фиг. 4 - зона между тремя соседними поперечными ребрами с турбулизаторами согласно следующей форме осуществления.

Труба-теплообменник 1 оснащена большим числом расположенных на расстоянии А друг от друга плоских поперечных ребер 2. Поперечные ребра 2 выполнены прямоугольными.

Фиксирование поперечных ребер 2 на трубе-теплообменнике 1 осуществляется путем погружного цинкования.

Для улучшения условий теплопередачи из поперечных ребер 2 отогнуты турбулизаторы 3, которые имеют в основном треугольное поперечное сечение с неравными сторонами и образуются из плоскостей ребер 2 за счет вырубания и отгибания на угол приблизительно 90^о. Они проходят под углом α , равным 15^о, к продольной плоскости трубы RLE, проходящей через ось трубы RA, а также параллельно направлению потока текучей среды FSR. Кроме того, они имеют кромки 4, повышающиеся в направлении потока текучей среды FSR, а также в направлении поверхности трубы.

Длина L турбулизаторов 3 выбрана по отношению к ее максимальной высоте Н, как 3: 1,75. Максимальная высота Н приблизительно соответствует расстояние между ребрами А. Турбулизаторы 3 расположены со смещением друг относительно друга как в направлении потока текучей среды FSR, так и поперек него, и могут быть расположены симметрично по обеим сторонам.

В полости трубы протекает парообразная текучая среда, а снаружи трубу обтекает более холодная газообразная текучая среда.

За счет турбулизаторов 3 образуются обладающие малым трением продольные завихрения 5, обеспечивающие в зонах позади турбулизаторов 3 локально высокую теплопередачу. Благодаря создаваемому ими сильному завихрению, они разрывают граничные слои на поперечных ребрах 2 и приводят их в циркулирующее движение, причем близкие ребрам 2 горячие или холодные слои текучей среды постоянно заменяются далекими от ребер 2 холодными, соответственно горячими, слоями текучей среды.

Позицией 6 обозначены зоны разрежения граничных слоев, образованные кромками набегания 12 вырубленных зон 10.

При выполнении торцевых кромок 7 турбулизаторов под углом меньшим 90^о с поверхностями 8 поперечных ребер 2 фиксируется расстояние, между смежными поперечными ребрами, так как вершины 9 турбулизаторов вследствие затылований приходят к прилеганию к соседнему поперечному ребру 2 вне вырубленной зоны 10. (56) Заявка Японии N 61-91493, кл. F 28F 1/32, опублик. 1986.

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: на плоских поперечных ребрах 2 трубы-теплообменника расположены проходящие под углом к продольной плоскости трубы RLE, проходящей через ось трубы, а также параллельно направлению потока текучей среды FSR турбулизаторы треугольной формы, которые вырублены из плоскостей ребер и затем отогнуты примерно на 90. Они имеют кромки, повышающиеся в направлении потока текучей среды, а также в направлении трубы-теплообменника. За счет этого позади турбулизаторов 4 производятся продольные вихри, создающие здесь циркуляцию граничных слоев и улучшающие теплопередачу. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ТРУБА-ТЕПЛООБМЕННИК, содержащая плоские поперечные ребра, расположенные друг от друга на равном расстоянии, выполненные с перпендикулярно отогнутыми относительно их поверхности турбулизаторами в форме треугольников с неравными сторонами, расположенными своей плоскостью под углом α к условной плоскости симметрии трубы, совпадающей с направлением потока, поперечно обтекающего последнюю, и с увеличением высоты каждого турбулизатора в направлении движения потока, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса теплообмена, турбулизаторы расположены на своем ребре с продольным и поперечным смещением относительно друг друга. 2. Труба-теплообменник по п. 1, отличающаяся тем, что угол α между турбулизаторами и условной плоскостью симметрии трубы составляет 10 - 30^o, преимущественно 15^o. 3. Труба-теплообменник по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что турбулизаторы выполнены с соотношением их длины и максимальной высоты 1,5 : 3,0, преимущественно 1,75 : 3,0. 4. Труба-теплообменник по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что кромки турбулизаторов расположены относительно плоскости ребра под углом, меньшим 90^o. 5. Труба-теплообменник по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что турбулизаторы расположены симметрично относительно условной плоскости симметрии трубы.