ТРУБА ТЕПЛООБМЕННИКА Российский патент 2003 года по МПК F28F1/42 

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетических и теплообменных установках. Заявляемая конструкция трубы предназначена для рекуперативного теплообмена, при котором горячая и холодная среда протекает одновременно и теплота передается через разделяющую их стенку.

Известна труба теплообменника, содержащая внутреннее оребрение - вставку, выполненное в виде плоской ленты, закрученной по спирали, имеющей двухсторонние поперечные вырезы (патент SU 1222207, F 28 F 1/40, 29.06.1977).

Недостатком известной трубы теплообменника является недостаточно высокая эффективность ее работы вследствие невысокой интенсивности теплоотдачи.

В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности работы трубы теплообменника посредством усовершенствования конструкции оребрения, что увеличивает коэффициент теплопередачи и соответственно повышает интенсивность теплоотдачи, а следовательно, повышается эффективность работы трубы теплообменника.

Поставленная задача достигается тем, что труба теплообменника, содержащая оребрение, согласно изобретению оребрение выполнено в виде проволочной пружины. При этом оребрение навито по спирали. Кроме того, оребрение расположено на наружной поверхности трубы теплообменника. Оребрение расположено на внутренней поверхности трубы теплообменника. Оребрение расположено на внутренней и наружной поверхности трубы теплообменника. При этом оребрение на внутренней поверхности трубы выполнено в виде сдвоенной пружины, размещенной на каркасе. Каркас выполнен в виде скрученной двойной проволоки. Диаметр проволоки оребрения (пружины) выбран в пределах 0,3-1,0 мм. Шаг пружины выбран в пределах 2-6 диаметров проволоки. Шаг спирали наружной навивки пружины выбран в пределах от 1 до 2 диаметров пружины.

Таким образом, увеличение теплосъема согласно формуле (1) можно добиться, увеличивая коэффициент теплопередачи и (или) увеличивая (до определенного параметра) площадь поверхности теплообмена.

Q = K•F•Δt, (1)
где Q - теплосъем;
К - коэффициент теплопередачи;
F - площадь поверхности теплообмена;
Δt - разница температур.

K = 1/(1/α₁+1/λ+1/α₂), (2)
где К - коэффициент теплопередачи;
α₁, α₂ - коэффициенты теплоотдачи;
λ - теплопроводность.

Увеличение коэффициента теплопередачи согласно формуле (2) можно добиться, повысив коэффициент теплоотдачи. Геометрические особенности оребрения способствуют турбулизации потока теплоносителя, и кроме того, используются интенсивные по теплоотдаче тонкие цилиндрические тела проволоки, тем самым способствуя интенсификации процесса теплопередачи за счет увеличения коэффициента теплоотдачи и соответственно теплопередачи. Таким образом, оребрение, выполненное в виде проволочной пружины, навитой по спирали, способствует интенсификации процесса теплопередачи. В данном случае, используя проволочное пружинное оребрение и увеличивая коэффициент теплопередачи К, получают более значительное влияние на теплосъем, чем увеличение площади поверхности теплообмена. Диаметр проволоки пружины оребрения выбран исходя из оптимального соотношения между прочностными характеристиками оребрения и интенсивностью теплоотдачи. Шаг пружины выбран исходя из оптимального соотношения интенсивности теплоотдачи и площади поверхности теплообмена. Шаг спирали наружной навивки выбран исходя из технологической возможности изготовления и площади поверхности теплообмена.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Труба теплообменника состоит из трубы 1, наружного оребрения 2, навитого на наружную поверхность трубы, и внутреннего оребрения 3, размещенного на внутренней поверхности трубы, навитого на специальном сдвоенном каркасе 4.

Работа трубы теплообменника заключается в следующем. Охлаждаемый (или нагреваемый) теплоноситель (газ или масло) движется внутри трубы 1, омывая внутреннее оребрение 3, отдает тепло охлажденному (или нагретому) воздуху, который поперечно омывает трубу и наружное оребрение 2.

Предложенная конструкция трубы теплообменника обеспечивает высокую надежность при длительной эксплуатации, возможность очистки и промывки внутренних поверхностей, высокий коэффициент теплопередачи при приемлемом гидравлическом сопротивлении трактов, высокие технико-экономические показатели по расходу металла и технологии изготовления, транспортабельность к месту монтажа, удобство обслуживания.

Изобретение предназначено для применения в энергетике. Труба содержит оребрение в виде проволочной пружины, навитой по спирали, причем оребрение расположено на наружной и внутренней поверхностях трубы, оребрение на внутренней поверхности трубы выполнено из спирали, расположенной на каркасе. Согласно изобретению оребрение на внутренней поверхности трубы выполнено в виде сдвоенной спирали, размещенной на каркасе, который представляет собой витую сдвоенную проволоку, диаметр проволоки оребрения выбран в пределах 0,3-1,0 мм, шаг пружины выбран в пределах 2-6 мм диаметров проволоки, а шаг спирали наружной навивки выбран от 1 до 2 диаметров пружины. Изобретение позволяет повысить интенсивность теплоотдачи и повысить эффективность работы трубы теплообменника. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Труба теплообменника, содержащая оребрение в виде проволочной пружины, навитой по спирали, причем оребрение расположено на наружной и внутренней поверхностях трубы, оребрение на внутренней поверхности трубы выполнено из спирали, расположенной на каркасе, отличающаяся тем, что оребрение на внутренней поверхности трубы выполнено в виде сдвоенной спирали, размещенной на каркасе, который представляет собой витую сдвоенную проволоку. 2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр проволоки оребрения выбран в пределах 0,3-1,0 мм. 3. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что шаг пружины выбран в пределах 2-6 мм диаметров проволоки. 4. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что шаг спирали наружной навивки выбран от 1 до 2 диаметров пружины.