Теплообменный элемент Советский патент 1984 года по МПК F28F1/20 

М:5Г)бротсиис относится к тсгкпообмеиной ::-N, может быть испо.тьзовано, наириy.cj), .LJiii и:,го 0 5ления теплообменников BE IcoKOio ;UiB;ieHHH, как с продольным, так и с поперечным оребрением труб, в частности атмосферных иснарителей криогенных жидкостей. И:}вестен трубчатый элемент теплообменника, выполненный в виде трубы с приваренными к ней нродольными ребрами в виде П-образных элементов 1. К недостаткам устройства следует отнести сложнос1ъ прива|)ки ребер к трубонроводам высокого давления, а также снижение прочности трубопроводов, возможность их короб;1ення. Весьма сложно соединение толclocitMiHbix труб на коррозионностойких ста.:|ей с оребрением из высокотенлонроводных м;пч)налов, например алюминиевых снлаiioii. ilasiMCHee надежны такие соединения Him работе в условиях резких изменений темHepaiyp н связанных с 1-:ими деформаций, нанрнме) в криогенной техшше. 1-1;5вестен тенлообменный .чемент, содержани1Й внут)еннк)К) то. стостенную трубу BbicoKoio давле1н-1я, Bbnio-uiemiyro из коррозио11нос1ойкой стали, и плотно охватываюН1ИЙ ее цилиндр, .бженш ш продольным наружн1)1м оребрением. Ци,1нндр образован двумя о|н бренными по,|уцилнпдрами из алю.мпниеиых ciiiaBOB,с:)единенньг и между собой н|)од()льнымн де(|1)р.мируемым11 замь1каlontMMH :J.ie ieHTaMii. 1 оторые обеснечивают пло1Н(.1е 1р1 Л1ган1:с с 1атигом нолуцилиндpoi i; rjixOo, : позволяют комненси|Ю| ;:;ТЬ ,,e ;iop aiuiii. с;зязан1 ые с перепадами TcMiieo.-i rvp от Ki);i ;-iCHiHJX до температур среды 2 . Пе;1осТ(11ком такого элемента ив,1яется то. что Hp iocTi, зa ;ьн alOПIиx элементов недостаточнг ,1ля обеснечсния достаточно больчн х дав.кчнп нрижима нилиндра к трубе, ч го ()6yc;iar.,iiiBaeT высокое термическое соiipoTHB.ieiiHe в зоне контакта, снижает эффе1 1Ч1И1ост1, оребренпя. В процессе эксплуrrv.iiuni снеговая забпвает в первую очеред| зону тен;1Ооб.менника, в которой р,-; д1 HieH,i замыкающие элементы. Кроме ТО о. :;. обходим допо.лнитсльный расход .л.::t на замыкающие элементы (до ;л. а устройства для сборки нолуци.::. ; -: :-а трубах отличаются сложностью. - изобретения - гпггенсификация . нн.чя нсль достиг ается тем, что в 1 : : ciiHOM э.лементе, содержащем трубу I ;:,:,;: ()хва1ьн4аюш.ий ее цилиндр с ребр.чмн. 1 ;1ичем цилиндр с ребрами выполнен 1Г-; материала с большей теилонроводностью, ь.сл сгенка трубы, на наружной поверхности 1Г-убы выполнены выступы, а на внутренней ;io;iepxHOCT i цилиндра - соответств ч( :rvi инадины, нричем в ноперечно : с.- ..;.:: KOHTaKTiinviOiijie ;; i нпхностп выстхчоз ;; впадин :.гче:;/т -риль совнадающих по HaHpaB;ieHHKj част ков снирале -. Труба выполнена биметал,и;ческой с наружны.м слоем из более мягкого .1атерчала. чем внутренний слой. Зазоры между трубой н чилипдром заполнены либо самотвердеющей смесью, .либо смесью, раснлиряющейся нри затвсрдева1 ни. На фиг. 1 представлен тен.:10обме1пг; 1Й элемент, поперечный разрез; на фнг. 2 профиль выстуна трубы. Эле.мент содержит трубу 1 и., нержар.гчо щей стали, на которой вынолнень: 2. Трубу охватывает цилиндр 3, выполненный из алю.миниевого снлава, например, мею до.м экструзии, заодно с ребрами 4 и имеющий на внутренней поверхности впадины п. в которые входят выступы 2 трубы 1 . стуны 2 и впадины 5 ограничены кон-;,н рующими поверхностями 6, представ.лянк : ми собой Б поперечном сечении совн;: -::i щие по нанравлению учас1ки ггчоскнх ; i, ралей с углом нодъема, п)н котором . :. между касательной 7 к спирали 6 в .ноГ-,; i ее точке .1 и касательной 8 к окруж: с-: 9 в той же точке меньще yr;ia трения ,.:я нар материалов, из которых выполнен, :i . линдр 3 и выступы 2 трубы 1, а также и;; верхностями К), нредставляющими собсл в понеречно.м сечении участки радиусов. Труба может быть выно.лнепа бимс1алличеекой. При этом наружная часть i; трубы 1 с ныступа.ми 2 вынолпена из алю миниевого сплава АД1, а внутренняя част1. ее - из нержанеюнл.ей стали .Х18Н10Т. Это yHpoHuicT изг()тон.тение выстуног 2 на 1, улучн1ает тен;ювой ко:пакт меж. трубой 1 и цили)1дром 3. В результате нредла1ас1 -0 ; Bi iiKAnuMiii,i контактирую1них поверхностен трубы i г цилиндра 3 нри их взаимном н|1овороте чро исходит самозак.тиниванис чсч обеспеч.чвается надежный тепловой кяггакт. Зазорь 2 между трубой 1 и цилиндро.ад загюлнсн са.мотвердеюп1ей смесью. Наличие самотвердеющей емеси, например эпоксидной ко.мпозицни в зазорах 12 препятствует обратному нровороту трубы и цилиндра, обеснечивая сохранение достигнутого теплового контакта при вибрациях. Для образования дополнительных тепловых MOCTOFJ в самотвердеющую смесь 13 ввел.снь высокотенлонроводные мелкодисперсные наполнители, например, графит, нитрид бора, повыщающие ее теплонроводность в 10...20 раз. Кроме того, при затвердевании в зазорах 12 такой самотвердеющей смеси, расщиряющейся при нагревании как, например, пенопласта, последняя расширяется и оказывает значительное (до 50 кг/см) давление на поверхности 10 выступов 2 н В1:адин о. .1ьти.)у1ощне усилия О ,р(1С:атическ1:х давле:чч расн1иряюн1СЙся смеси направлены тан:чм;;,иалы1о и создают резу.льтнрующий .момент, способствующий дальнейшему ировороту.

Теплообменный элемент работает слсмую 1ЦИМ образом.

Один из теплоносителей (в данном случае криогенная жидкость) подают is трубу 1 под высоким давлением (42 МПа). Ребра 6 цилиндра 5 омываются атмосферным воздухом и нагреваются. Далее тепловые потоки поступают по тепловым мостам, образованным в зонах контакта зазоров 12 с самотвердеющей смесью 13, на трубу 1, передаваясь крногеимои жндкост1,к) и подогро вая ее.

При использо1 аП И ирод.чагаомого стройства упрощается c6(;iK;i трубопроводов С оребряюшими :),:о е1-:тимп. сГюрка сводится к наниз1,ваник: орепряюш : элемсм тов на трубопровод ;i luiBonorx г:. ;) упорп. Отсутствие cneuna.,i замк( уот|)ойст1; снижает мета.мосмкость opcopvionvnx 4.к-мсптов на 1 о...2();;-;. I loBijiiiieiiiit.ic к()пта1чтные механические напряжения :, способствуют иптепс 1(|11кап1 и теп. loonNHMKt п Tf,- спиже1П н коптактп1,:х терм11чоскпх со п1К)тивлений.

1. ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий трубу и плотно охватывающий ее цилиндр с ребрами, причем цилиндр с ребрами выполнен из материала с больщей теплопроводностью, чем стенка трубы, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, на наружной поверхности трубы выполнены выступы, а на внутренней поверхности цилиндра - соответствующие им впадины, причем в поперечном сечении контактирующие поверхности выступов и впадин и.меют профиль совпадающих по направлению участков спиралей. 2.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что труба выполнена биметаллической с наружны.м слоем из более мягкого материала, чем внутренний слой. 3.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что зазоры между трубой и цилиндром заполнены самотвердеющей смесью. 4.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что зазоры между трубой и цилиндром заполнены смесью, расширяющейся при затю вердевании. О 00 с со 00 со