СЕКЦИОННЫЙ РАДИАТОР, СОДЕРЖАЩИЙ ВИНТОВОЙ ТЕПЛОВОЙ МОСТ Российский патент 2023 года по МПК F24H3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Используется в теплоэнергетике, в охладительных устройствах различного промышленного назначения.

Уровень техники

Известно изобретение «Секционный радиатор» (RU 2529765C1, F28D 5/02, 27.09.2014). Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах испарительного типа. Усовершенствованный змеевик в сборе включает в себя предпочтительно змеевидные трубы. Эти трубы имеют в основном эллиптическое поперечное сечение с внешними ребрами (20), сформированными на наружной поверхности труб.

Недостатком известного решения является низкий коэффициент теплопередачи через пластины, неэффективный расход материала, не увеличивающий теплообмен, и отсутствие увеличенной площади взаимодействия двух сред.

Изобретение направлено на устранение этих недостатков и достижении более эффективной работы при движении сред.

Сущность изобретения

Задача - создание компактного теплообменного аппарата в заданном объеме с требуемыми характеристиками, за счет создания оптимальной конструкции посредством внедрения теплового моста спиралеобразного типа.

Технический результат заключается в создании температурного поля с более высоким градиентом температуры. Конструкция позволяет значительно повысить КПД теплообменного аппарата за счет увеличения площади взаимодействия сред.

Отопительный радиатор конвектор содержит верхний и нижний трубчатые коллекторы, связанные рядом вертикальных теплообменных труб, содержащих в себе тепловые мосты спиралевидного типа.

Согласно изобретению теплообменные трубы, используемые в ребре отопительного радиатора, имеют в своей конструкции тепловой мост спиралевидного типа, соединяющий нагреваемую и нагревающую среды непосредственно и позволяющий интенсифицировать теплообмен за счет увеличения площади взаимодействия сред.

Дополнительным техническим результатом является компактность и улучшенная пропускная способность протекания среды.

Было обнаружено явление, позволяющее увеличить теплоотдачу с поверхности нагрева без увеличения температуры теплоносителя.

Решение заключается в увеличении площади взаимодействия поверхности теплообмена с нагревающей средой, за счет создания оптимальной конструкции теплообменного аппарата на основе внедрения спиралеобразного типа.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Секция отопительного радиатора с теплообменной трубой, содержащей в себе теплообменный мост спиралевидного типа.

Фиг. 2. Вид на соединение секций радиатора между собой.

Фиг. 3. Общий вид отопительного радиатора из двух секций.

Фиг. 4. Теплообменная труба с пересекающим ее тепловым мостом спиралевидного типа.

Фиг. 5. Теплообменная труба в продольном разрезе.

Фиг. 6. Теплообменная труба в вертикальном рабочем положении.

Подробное описание изобретения

Обозначения на чертежах:

1 - секция отопительного радиатора;

2 - теплообменная труба;

3 - колено секционное;

4 - секционная муфта;

5 - втулка секционной муфты;

6 - заглушка на секционной муфте;

7 - тепловой мост спиралевидного типа;

8 - секция;

9 - отверстие;

10 - канал;

11 - пластина.

Секция отопительного радиатора 1 состоит из двух теплообменных труб 2 соединенных между собой секционными коленами 3, которые в свою очередь соединены секционной муфтой 4 (фиг 1). Данные секции радиатора 1 объединяются в радиатор посредством соединения секционных муфт 4 втулкой секционной муфты 5 (фиг 2). В местах, где соединения секционных муфт 4 между собой отсутствует, а также нет подвода теплоносителя, там устанавливается заглушка 6 (фиг. З).

Теплообменную трубу 2 пересекает тепловой мост спиралевидного типа 7 (фиг. 4) по ее длине, разделяя ее на секции 8 (фиг. 5). Тепловой мост спиралевидного типа 7, пересекает теплообменную трубу 2 насквозь. Тепловой мост спиралевидного типа 7 представляет собой спиралевидный винт, растянутый вдоль тепловой трубы 2, с предпочтительным шагом от 0 до d, где d - диаметр трубы. Грани теплового моста спиралевидного типа 7 наиболее предпочтительно располагать под углом от 0° до 90° к оси тепловой трубы 1.

В продольном разрезе (фиг. 5) теплообменная труба 2 и тепловой мост спиралевидного типа 7 образуют условно отверстие 9, образованное между частями теплового моста спиралевидного типа 7. Таким образом, секция 8 образована тепловым мостом спиралевидного типа 7 и фрагментом теплообменной трубы 2. Тепловой мост спиралевидного типа 7 расположен, по отношению к теплообменной трубе 2 таким образом, что формируют отверстие 9, которое образовывает канал 10. Отверстие 9, фактически является сечением канала 10 и может принимать любой вид. То есть его геометрия может быть выполнена таким образом, чтобы дополнительно увеличить площадь взаимодействия нагреваемой средой с нагревающей средой.

Кроме того, секция 8, полученная делением теплообменной трубы 2 тепловым мостом спиралевидного типа 7, содержит в себе каналы 10 для движения среды. Среда движется по каналу 10, омывая поверхность одной части теплового мост спиралевидного типа 7 и часть теплообменной трубы 2. Данные секции 8 соединяют каналы 10 вдоль теплового моста спиралевидного типа 7.

Движение среды в секции 8 происходит по каналу 10 ограниченному тепловым мостом спиралевидного типа 7 в одном направлении, а при переходе в другую секцию 8 тепловой мост спиралевидного типа 7 направляет среду дальше по направлению движения среды через отверстие 9. Таким образом, нагревающая среда соприкасается с тепловым мостом спиралевидного типа 7 внутри теплообменной трубы 2.

Поэтому создается увеличенная площадь взаимодействия потока среды с тепловым мостом спиралевидного типа 7 за счет его спиралевидного вида, что в свою очередь увеличивает интенсификация теплообменного процесса, через тепловой мост спиралевидного типа 7 во внешнюю среду.

Поверхность теплового моста спиралевидного типа 7 и теплообменной трубы 2 в свою очередь взаимодействуют с охлаждаемой средой в пространстве. Причем внешние грани теплового моста спиралевидного типа 7 выступают за поверхностью теплообменной трубы 2 в виде пластины 11 (фиг. 6).

Сущность изобретения заключается в том, что увеличивается эффективная площадь взаимодействия нагревающей среды с охлаждаемой средой через увеличенную площадь поверхности теплообменного аппарата, полученную за счет внедрения тепловых мостов спиралеобразного типа 7, вдоль которых по каналу 10 проходит нагревающая среда. Основываясь на основных принципах теплопередачи, созданная конструкция повышает интенсивность теплового потока во внешнюю среду, за счет использования теплового моста спиралевидного типа 7 в качестве рабочего органа по передаче тепла.

Такая конструкция позволяет значительно повысить КПД теплообменного аппарата за счет увеличения площади взаимодействия сред внутри и снаружи теплообменного аппарата.

Именно использование теплового моста спиралевидного типа 7 в качестве передаточного звена между нагревающей и нагреваемой средой увеличивает интенсификацию теплообмена между ними. Повышается интенсивность теплоотдачи с охлаждаемой поверхности теплообменного аппарата в сторону нагреваемой среды.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в трубчатых теплообменных аппаратах отопительных радиаторов. В отопительном радиаторе, образованном сборкой из секций, каждая из которых включает в себя теплообменную трубу с тепловым элементом, тепловой элемент, представляющий собой спиралевидное винтовое тело, соосное теплообменной трубе, выполнен в виде винтовой пластины, одновременно выступающей как тепловой мост, пересекающей поверхность тепловой трубы по ее длине, выступающей гранями за пределы поверхности трубы в обе стороны от нее, разделяющей поверхность теплообменной трубы на секции и обеспечивающей возможность движения среды по спирали вдоль внутренней поверхности теплообменной трубы и по поверхности теплового моста. Технический результат - обеспечение повышения КПД теплообменного аппарата за счет увеличения эффективной площади взаимодействия среды в нем между теплообменными средами, а так же создание температурного поля с более высоким градиентом температуры. 6 ил.

Отопительный радиатор, образованный сборкой из секций, каждая из которых включает в себя теплообменную трубу с тепловым элементом, отличающийся тем, что тепловой элемент, представляющий собой спиралевидное винтовое тело, соосное теплообменной трубе, выполнен в виде винтовой пластины, одновременно выступающей как тепловой мост, пересекающей поверхность тепловой трубы по ее длине, выступающей гранями за пределы поверхности трубы в обе стороны от нее, разделяющей поверхность теплообменной трубы на секции и обеспечивающей возможность движения среды по спирали вдоль внутренней поверхности теплообменной трубы и по поверхности теплового моста.