ТЕПЛООБМЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ Российский патент 1999 года по МПК F28F1/10 

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для обогрева жилых, производственных помещений и промышленных установок.

Известна теплообменная поверхность, содержащая выступающие теплоотводящие элементы (SU 590035, 30.01.78, F 28 F 1/10).

Недостатком такой теплообменной поверхности является низкий теплосъем с единицы поверхности, возникающие сложности при креплении и замене наружных и внутренних выступающих, теплоотводящих элементов.

Задачей настоящего изобретения является повышение теплосъема с единицы теплообменной поверхности, повышение удобства, скорости крепления и замены наружных или внутренних, или одновременно наружных и внутренних выступающих, теплообводящих, вспомогательных теплообмену или защищающих элементов в виде ребер, турбулизаторов, шероховатости и защитных накладок, а также повышение возможности их экспериментальной оптимизации.

Поставленная задача решается тем, что в теплообменной поверхности, содержащей выступающие теплоотводящие элементы, которые согласно изобретению выполнены или наружными, или внутренними, или одновременно наружными и внутренними, причем поверхность дополнительно содержит наружные или внутренние, или одновременно наружные и внутренние вспомогательные теплообмену или защищающие элементы, а соединение теплоотводящих или защищающих элементов с теплообменной поверхностью выполнено посредством магнитных материалов.

Кроме того, вышеуказанные элементы выполнены в виде ребер или турбулизаторов, или шероховатости, или накладок и изготовлены из магнитных материалов, причем магнитные материалы выполнены в виде сплошных или дискретных слоев, элементы расположены относительно друг друга противоположными полюсами.

Сущность изобретения проиллюстрирована на фиг. 1 - 8.

На фиг. 1 показана плавниковая труба с ребрами из магнитного материала.

На фиг. 2 показана теплообменная труба с поперечным наружным и продольным внутренними оребрениием.

На фиг. 3 показана плоская теплообменная поверхность с нанесенной на нее шероховатостью из магнитного материала.

На фиг. 4 показан пучок теплообменных труб (экономайзера котла) с установленными на них накладками из магнитного материала, предохраняющими теплообменные трубы от изнашивающего действия золы.

На фиг. 5 показана теплообменная труба с турбулизатором из магнитного материала.

На фиг. 6 показана гладкая металлургическая труба с нанесенными на нее слоями магнитного материала с наружной и внутренней сторон, сориентированных относительно друг друга противоположными полюсами.

Показаны также плавниковые ребра и внутренние ребра.

Слои магнитного материала могут быть дискретными или сплошными, в соответствии с нанесенным оребрением ребра устанавливают дискретно (разрозненно) или вплотную (впритык друг к другу).

На фиг. 7 - в производственных прессах, нагреваемых изнутри, возможна неравномерность температур по площади пресса. В этом случае избыточную температуру с локальной зоны плиты пресса можно снять съемным магнитным оребрением.

На фиг. 8 показана батарея центрального отопления в производственном или бытовом помещении. При нанесении на нее магнитного оребрения возможно увеличить температуру воздуха внутри помещения.

Необходимо отметить, что температурный предел использования магнитных материалов без потери ими магнитных свойств составляет 980^oC.

На теплообменной трубе 1 установлены теплоотводящие элементы 2, имеющие форму плавников, изготовленных из магнитного материала (фиг. 1).

На теплообменной трубе 1 снаружи установлены теплоотводящие элементы 3 в форме поперечных ребер, изготовленных из магнитов, изнутри установлены теплоотводящие элементы 4 в форме продольных ребер, изготовленных из магнитов. Ребра 3 и 4 сориентированы относительно друг друга противоположными полюсами S и N южным и северным для более сильного прижатия их к теплообменной поверхности (S-suden-южный, N-norden-северный) (фиг. 2).

На плоской теплообменной поверхности 5 с обоих сторон установлены вспомогательные теплообмену элементы шероховатости 6, изготовленные из магнитов, сориентированных относительно друг друга противоположными полюсами S и N (фиг. 3).

На теплообменных трубах 1 установлены защитные элементы 7, выполненные в форме накладок из магнитов, предохраняющие теплообменные трубы 1 (экономайзера) от изнашивающего действия золы (фиг. 4).

В теплообменную трубу 1 вставлен турбулизатор 8 из магнита, способствующий интенсификации теплообмена (фиг. 5).

На теплообменной трубе 1 снаружи установлены дискретные слои 9 магнитного материала. На слоях 9 магнитного материала установлены металлические плавники 11. Внутри теплообменной трубы 1 установлен сплошной слой магнитного материала 10. На слое магнитного материала 10 установлены продольные внутренние ребра 12. Ориентация слоев материала 9 и 10 - противоположными полюсами (фиг. 6).

На плите пресса 13 имеется неравномерность температур в локальной зоне. Для устранения неравномерности температур в локальной зоне устанавливают съемные магнитные ребра 14 (фиг. 7).

На батарее центрального отопления 15 устанавливают магнитные ребра 16 для увеличения теплообмена от батареи в помещение (фиг. 8).

Из теплообменных труб 1 с установленными на них теплоотводящими элементами 2, имеющими форму плавников, изготовленных из магнитного материала, изготавливают теплообменную поверхность - пучок теплообменных труб. Снаружи теплообменную поверхность омывают поперечно газами, внутрь теплообменных труб подают жидкий теплоноситель. Из-за наличия магнитного оребрения 2 увеличивается теплосъем теплообменной поверхности (фиг. 1). Возможна экспериментальная оптимизация высоты и толщины ребер, шага дискретных ребер, т.к. ребра легко снимают и устанавливают. Повышается удобство, скорость крепления и замены ребер при изготовлении теплообменной поверхности по сравнению с теплообменной поверхностью, имеющей приваренные плавники.

Из теплообменных труб 1 (фиг. 2) изготавливают пучок - теплообменную поверхность. Внутри теплообменных труб пропускают дымовые газы. Снаружи теплообменные трубы омывают поперечно воздухом. Известно, что наличие наружного 3 и внутреннего 4 оребрения увеличивает теплосъем с теплообменной поверхности. Возможна экспериментальная оптимизация высоты и толщины ребер, шага ребер, т.к. ребра легко устанавливают и снимают. Наружные 3 и внутренние 4 ребра устанавливают навстречу друг другу противоположными полюсами, что повышает силу крепления их на теплообменной поверхности. Повышается производительность труда, удобство, скорость крепления и замены ребер при изготовлении теплообменной поверхности по сравнению с теплообменной поверхностью, имеющей наружные приварные и внутренние нарезные ребра.

Плоская теплообменная поверхность 5 (фиг. 3), имеющая шероховатость 6, омываемая с обоих сторон теплоносителями, имеет больший теплосъем, чем плоская теплообменная поверхность. Магнитную шероховатость 6 устанавливают на теплообменной поверхности с обеих сторон противоположными полюсами, что увеличивает их силу крепления на теплообменной поверхности. Возможна экспериментальная оптимизация высоты, толщины, конфигурации и шага шероховатости, т. к. шероховатость легко снимают и устанавливают. Повышается производительность труда, удобство, скорость крепления и замены и крепления шероховатости при изготовлении теплообменной поверхности по сравнению с теплообменной поверхностью, имеющей шероховатость, нанесенную механическим путем.

Пучок теплообменных труб - теплообменная поверхность, находящаяся в потоке дымовых газов (фиг. 4), изнашивается золой. Для предохранения теплообменных труб 1 от изнашивающего действия зоны на трубах устанавливают защищающие элементы - накладки 7. Возможна экспериментальная оптимизация высоты, ширины, конфигурации накладок, т.к. накладки легко снимают и устанавливают. Повышается удобство, скорость крепления и замены защитных накладок при изготовлении теплообменной поверхности.

В теплообменные трубы (фиг. 5) теплообменной поверхности устанавливают магнитный спиральный турбулизатор 8, повышающий эффективность теплообмена внутритрубной среды. Возможна экспериментальная оптимизация шага, ширины, толщины, диаметра турбулизатора, т. к. турбулизатор легко снимают и устанавливают. Повышается удобство, скорость крепления и замены турбулизаторов при изготовлении теплообменной поверхности.

Теплообменные трубы 1 теплообменной поверхности (фиг. 6) имеют наружные дискретные 9 и внутренние сплошные 10 слои магнитного материала, направленные относительно друг друга противоположными полюсами для большей силы крепления их к теплообменным трубам 1. На наружный слой 9 устанавливают стальные наружные ребра 11. На внутренний слой 10 устанавливают стальные продольные ребра 12. Снаружи теплообменная поверхность омывается газовым теплоносителем, изнутри - паром. Повышается теплосъем с поверхности нагрева. Возможна экспериментальная оптимизация толщины, высоты, шагов ребер. Сокращаются затраты на магнитные материалы. Повышается удобство, скорость крепления и замены ребер при изготовлении теплообменной поверхности по сравнению с теплообменной поверхностью, имеющей приварные ребра.

При наличии температурной неравномерности в теплообменной поверхности технологического процесса 13 (фиг. 7) имеется локальная зона с повышенной температурой. Для снижения температуры в локальной зоне используют съемное магнитное оребрение 14. Таким образом, выравнивают температурную зону по плите пресса.

Теплообменная поверхность батареи центрального отопления 15 (фиг. 8) не обеспечивает требуемой температуры в помещении. Для повышения теплосъема с батареи на ней устанавливают магнитные ребра 16, таким образом увеличивают температуру воздуха в помещении.

Изобретение предназначено для применения в области теплотехники и представляет собой теплообменную поверхность с наружными или внутренними, или одновременно наружными и внутренними выступающими теплоотводящими, вспомогательными теплообмену или защищающими элементами, соединенными с теплообменной поверхностью посредством магнитных материалов. Теплоотводящие, вспомогательные теплообмену или защищающие элементы выполнены в виде ребер, турбулизаторов, шероховатости или накладок. Теплоотводящие, вспомогательные теплообмену или защищающие элементы выполнены магнитными. Магнитные материалы выполнены в виде сплошных иди дискретных слоев. Наружные и внутренние теплоотводящие, вспомогательные теплообмену или защищающие элементы расположены относительно друг друга противоположными полюсами. Техническим результатом изобретения является ускорение скорости крепления и замены выступающих теплоотводящих элементов. 4 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Теплообменная поверхность, содержащая выступающие теплоотводящие элементы, отличающаяся тем, что вышеуказанные элементы выполнены или наружными, или внутренними, или одновременно наружными и внутренними, причем поверхность дополнительно содержит наружные, или внутренние, или одновременно наружные и внутренние вспомогательные теплообмену или защищающие элементы, а соединение теплоотводящих или защищающих элементов с теплообменной поверхностью выполнено посредством магнитных материалов. 2. Теплообменная поверхность по п.1, отличающаяся тем, что элементы выполнены в виде ребер, или турбулизаторов, или шероховатости, или накладок. 3. Теплообменная поверхность по п.1, отличающаяся тем, что элементы выполнены магнитными. 4. Теплообменная поверхность по п.1, отличающаяся тем, что магнитные материалы выполнены в виде сплошных или дискретных слоев. 5. Теплообменная поверхность по п.1, отличающаяся тем, что элементы расположены относительно друг друга противоположными полюсами.