ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА Российский патент 2001 года по МПК F28F1/36 

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к теплообменным аппаратам различной конструкции.

Известна теплообменная труба с поперечными спиральными ребрами по а.с. СССР N 507767, расчлененными по радиусам на отдельные элементы, которые размещены по периферии ребра и отогнуты в виде сегментов, причем отгибка осуществлена в чередующемся порядке в противоположные стороны от плоскости ребра.

Недостатком данной теплообменной трубы является то, что отогнутые радиальные элементы являются накопителями оседающих примесей и пыли, которые невозможно вычистить из межреберного пространства, что приводит к снижению турбулизации газа, т.е. снижению интенсивности теплообмена.

Известна также теплообменная труба по а.с. СССР N 1259967. Теплообменная труба содержит наружные спиральные поперечные ребра, по периферии наружного диаметра которых выполнены волны в поперечном направлении относительно плоскости ребра. Волны имеют плавный профиль в сечении и выполнены на соседних ребрах только в диаметрально противоположных секторах с центральным углом, не превышающим 90^o.

Такое конструктивное выполнение теплообменной трубы облегчает чистку межреберного пространства. Однако, расположение волн только по периферии ребра в диаметрально противоположных секторах снижает удельную площадь рассеивания, что приводит к снижению теплообмена. Данное конструктивное выполнение обеспечивает незначительную турбулизациию, что также снижает процесс теплообмена. Кроме того, глубокая очистка межреберного пространства представляет проблему.

Известно устройство для нагрева, сушки или охлаждения влажного материала по патенту Германии N 2420662, выбранное заявителем в качестве прототипа, в котором имеются наружные поперечные ребра, на которых выполнены выступы и впадины в форме волн, расположенных в плоскости ребра концентрично относительно трубы. Наружные поперечные ребра (пластины) приварены к поворотному ротору, по которому проходит нагреваемое или охлаждаемое средство. Ребра выполнены двухслойными с образованием полостей между выступами при соединении слоев.

Вышеописанное расположение волн на ребрах имеет низкую удельную площадь рассеивания, не обеспечивает необходимую турбулизациию потока, что снижает процесс теплообмена. Кроме того, глубокая очистка межреберного пространства представляет проблему, так как выступы на соседних ребрах совпадают.

Технической задачей предлагаемого изобретения является интенсификация теплообмена путем увеличения удельной площади рассеивания и коэффициента теплопередачи, а также облегчение чистки межреберного пространства.

Для решения указанной задачи в теплообменной трубе, содержащей наружные поперечные ребра, на которых выполнены выступы и впадины в форме волн, расположенных в плоскости ребра концентрично относительно трубы, согласно изобретению поперечные ребра выполнены по спирали, причем рядом стоящие ребра имеют выступы и впадины, образующие волны, различной глубины и ширины, при этом волны несимметричны относительно плоскости ребра.

Предлагаемое конструктивное решение, при котором поперечные ребра выполнены по спирали и расположены концентрично, увеличивает удельную площадь рассеивания единицы длины теплообменной трубы и коэффициент теплопередачи. Различная форма выступов и впадин, имеющих различную глубину и ширину, на рядом стоящих ребрах и несимметричность расположения волн относительно плоскости ребра приводят к образованию сужающихся и расширяющихся каналов с резкими поворотами и перепадами, что приводит к повышению турбулизации проходящего через них газа по всему объему межреберного пространства и, как следствие, к повышению коэффициента теплопередачи. При этом эти показатели тем выше, чем меньше шаг и больше амплитуда деформации. Кроме того, данный профиль ребер с различным расположением и формой волн по всей поверхности от наружного до внутреннего диаметра образует такое межреберное пространство, которое позволяет эффективно очищать его от загрязнения.

Вышеперечисленные отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому изобретение соответствует критерию "новизна".

Проведенные патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемое техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию "промышленная применимость".

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид трубы; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Теплообменная труба 1 снабжена наружными поперечными спиральными ребрами 2. На поверхности ребер 2 выполнены волны 3. Выступы и впадины волн 3 расположены в плоскости ребра концентрично. У рядом стоящих ребер 2 волна имеет различную форму: выступы и впадины различной глубины и ширины. При этом волны 3 на ребрах 2 расположены несимметрично относительно плоскости ребра 2. Данный профиль образуется методом безразрывной деформации поперечных ребер в поперечном направлении относительно плоскости ребра. Безразрывная деформация включает в себя одновременное растяжение, изгиб и кручение.

Устройство работает следующим образом. Обтекающий теплообменную трубу 1 поток теплоносителя проходит по межреберному пространству. При этом осуществляется активная турбулизация потока по всему объему межреберного пространства, что ведет к активному теплообмену.

Предлагаемое конструктивное выполнение теплообменной трубы позволяет повысить удельную площадь рассеивания и коэффициент теплопередачи, а также значительно облегчить очистку межреберного пространства.

Изобретение предназначено для использования в области теплотехники, в частности в теплообменных аппаратах различной конструкции. Теплообменная труба содержит наружные поперечные ребра, на которых выполнены выступы и впадины в форме волн, расположенных в плоскости ребра концентрично относительно трубы, причем поперечные ребра выполнены по спирали, а рядом стоящие ребра имеют выступы и впадины, образующие волны, различной глубины и ширины, кромее того, волны несимметричны относительно плоскости ребра. Изобретение позволяет интенсифицировать теплообмен путем увеличения удельной площади рассеивания и коэффициента теплопередачи. 2 ил.

Теплообменная труба, содержащая наружные поперечные ребра, на которых выполнены выступы и впадины в форме волн, расположенных в плоскости ребра концентрично относительно трубы, отличающаяся тем, что поперечные ребра выполнены по спирали, причем рядом стоящие ребра имеют выступы и впадины, образующие волны, различной глубины и ширины, при этом волны несимметричны относительно плоскости ребра.