ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩАЯ ПОВЕРХНОСТЬ Российский патент 2010 года по МПК F28F7/00 F28D9/04 

Изобретение относится к спиральным теплопередающим поверхностям и предназначено для использования в спиральных теплообменниках.

Заявителю известна теплопередающая поверхность повышенной турбулентности, выполненная из металлических пластин, на которых в шахматном порядке выштампованы выступы и впадины сфероидального очертания. Две такие пластины, соединенные точечной сваркой в соответствующих впадинах, образуют отдельные элементы. Элементы могут быть изогнуты по определенному контуру, например в спираль [1].

Недостатком конструкции поверхности повышенной турбулентности является необходимость применения операции точечной сварки при ее изготовлении.

Этот недостаток устранен у теплопередающей поверхности, выполненной из металлических пластин, на которых чередованием друг с другом во взаимно перпендикулярных направлениях выдавливают сфероидальные сегменты с разной высотой. Конструктивная особенность сфероидальных сегментов заключается в том, что кривизна вогнутой части меньшего сфероидального сегмента равна кривизне выпуклой части большего сфероидального сегмента. И высота меньшего сфероидального сегмента меньше расстояния между витками металлических полос теплопередающей поверхности, а высота большего сфероидального сегмента равна сумме высоты меньшего сфероидального сегмента и расстояния между витками металлических полос теплопередающей поверхности. После сворачивания металлических полос по спирали выпуклая часть большего сфероидального сегмента одной полосы совмещена с вогнутой частью меньшего сфероидального сегмента второй полосы. Это позволяет фиксировать положение металлических полос теплопередающей поверхности относительно друг друга, придать конструкции жесткость и исключить операцию точечной сварки теплопередающей поверхности при ее изготовлении [2].

Недостатком конструкции теплопередающей поверхности (без применения точечной сварки) является трудность операции выдавливания выпуклой части большего сфероидального сегмента при значительном расстоянии между полосами.

Теплопередающая поверхность (без применения точечной сварки) является наиболее близкой к заявленной теплопередающей поверхности и принята в качестве прототипа.

Цель изобретения - повышение технологичности изготовления и снижение стоимости теплопередающей поверхности путем замены сфероидального сегмента с высотой, большей расстояния между полосами, на сегмент, высота которого меньше расстояния между полосами.

Техническим результатом изобретения является наличие сфероидальных сегментов с конструктивными особенностями, позволяющими после сворачивания теплопередающей поверхности в спираль иметь заданный размер между витками полос и жесткость конструкции без применения операции выдавливания выпуклой части большего сфероидального сегмента.

Цель изобретения достигается тем, что на металлических полосах 1, 2, свернутых по спирали и образующих теплопередающую поверхность, выдавливают в обе стороны сфероидальные сегменты одинаковой высоты, которая больше половины расстояния между полосами, но меньше этого расстояния, и чередующиеся в продольном и поперечном направлениях, причем в одну сторону выдавливается опорный сфероидальный сегмент 3, а в другую - упорный сфероидальный сегмент 4. Конструктивная особенность данной поверхности заключается в том, что опорный и упорный сфероидальные сегменты имеют одинаковую высоту; выпуклая сторона опорного сфероидального сегмента имеет вогнутость, кривизна которой равна кривизне выпуклой части упорного сфероидального сегмента; опорные и упорные сфероидальные сегменты, обеспечивающие одинаковый зазор между металлическими полосами 1, 2, располагаются по разные стороны каждого из листов, образующих теплопередающую поверхность. После сворачивания металлических полос по спирали выпуклая часть упорного сфероидального сегмента одной полосы совмещена с вогнутой частью опорного сфероидального сегмента второй полосы. Это позволяет фиксировать положение металлических полос теплопередающей поверхности относительно друг друга, придать конструкции жесткость и исключить операцию выдавливания сфероидального сегмента, размеры которого больше расстояния между полосами.

Отличительными признаками по сравнению с прототипом являются:

- сфероидальные сегменты имеют одинаковую высоту, которая меньше расстояния между полосами;

- наличие вогнутости на выпуклой части опорного сфероидального сегмента;

- отсутствует операция выдавливания большого сфероидального сегмента с высотой, большей расстояния между полосами.

На фиг.1 показана теплопередающая поверхность, свернутая по спирали, на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1.

Теплопередающая поверхность, состоящая из двух металлических полос 1, 2, свернутых по спирали, содержащая чередующиеся в продольном и поперечном направлениях выдавленные в обе стороны сфероидальные сегменты, причем в одну сторону выдавливается опорный сфероидальный сегмент 3, а в другую - упорный сфероидальный сегмент 4. Конструктивные особенности исполнения сфероидальных сегментов позволяют формировать каналы с заданным расстоянием между витками полос для движения по ним теплоносителей. Холодный и горячий теплоносители подаются по разные стороны металлических полос 1, 2, что исключает их перемешивание. Процесс теплопередачи производится через теплопередающую поверхность. Чередование сфероидальных сегментов во взаимно перпендикулярных направлениях позволяет избежать образования туннелей внутри каналов и тем самым обеспечить более высокую теплоотдачу. Сфероидальные сегменты позволяют фиксировать положение металлических полос теплопередающей поверхности относительно друг друга и придать конструкции жесткость.

Источники информации

1. A.M.Бакластов. Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользующих установок: учебное пособие для студентов специальности «Промышленная теплоэнергетика» высших учебных заведений. М.: Энергия, 1970. 568 с.; с.28.

2. Теплопередающая поверхность: Н.А.Устинов, А.Н.Грунин. Патент №2313749; Заявл. 01.06.2006; Опубл. 27.12.2007. Бюл. №36. 6 с.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплопередающим поверхностям, и может быть использовано при изготовлении теплообменных поверхностей. В теплопередающей поверхности из металлических полос, свернутых по спирали, содержащей выдавленные опорные и упорные сфероидальные сегменты, в чередующихся сфероидальных сегментах, имеющих одинаковую высоту, выпуклая сторона опорного сфероидального сегмента имеет вогнутость, кривизна которой равна кривизне выпуклой части упорного сфероидального сегмента, и после сворачивания металлических полос по спирали выпуклая часть упорного сфероидального сегмента одной полосы совмещена с вогнутой частью опорного сфероидального сегмента второй полосы. Данные конструктивные особенности исполнения сфероидальных сегментов позволяют повысить технологичность изготовления теплопередающей поверхности, а также снизить ее стоимость за счет уменьшения высоты выдавливаемых сфероидальных сегментов. 2 ил.

Теплопередающая поверхность из металлических полос, свернутых по спирали, содержащая выдавленные опорные и упорные сфероидальные сегменты, отличающаяся тем, что в чередующихся сфероидальных сегментах, имеющих одинаковую высоту, выпуклая сторона опорного сфероидального сегмента имеет вогнутость, кривизна которой равна кривизне выпуклой части упорного сфероидального сегмента, и после сворачивания металлических полос по спирали выпуклая часть упорного сфероидального сегмента одной полосы совмещена с вогнутой частью опорного сфероидального сегмента второй полосы.