Теплообменный элемент Советский патент 1985 года по МПК F28F1/42 

со

Сд 4 tsD

СО

2,Элемент по п.1, отличающийся тем, что продольные каналы внутренней и наружной насадок ориентированы встречно.

3.Элемент по п.1,2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что внутренний Насадок вьшолнен в виде стакана с продольными ребрами на наружной

193429

поверхности, образующими каналы, а

: наружный насадок - в виде муфты с соответствующими продольными ребрами на внутренней поверхности.

4. Элемент по п.3, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в ребрах стакана и муфты дополнительно выполнены продольные канавки.

1. ТЕППООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ в виде трубы с внутренним и наружным пористыми Насадками, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, насадки выпол- нены с продольными каналами, открытыми с одного конца и закрытыми с противоположного.

Изобретение относится к теплообмеиной аппаратуре и может быть использовано в энергетической промышленности.

Известен теплообменыый элемент с многослойным оребрением пластин в Б1ще шаров разного диаметра в смежных слоях ij

Педостатками теплообменного элемента являются значительные габариты, недостаточная гштеисифпкация теплообмена и повьш1енное гидравлическое сопротивление из-за большой длины элемента в направлении движения теплоносителя.

Наиболее близким к изобретени о является теплообменный элемент в виде трубы с внутренним и наружным пористыми насадками 2j.

Недостатками известного тешюобменного элемента являются низкая интенсивность теплообмена из-за отсутствия циркуляции теплоносителя чере пористые наса,дки и небольшого коэффициента оребрения, а также большие габариты ввиду большой длины перфорированных пластин в направлении движения теплоносителя, приводящие к повышенным гидравлическим сопротивлениям .

Цель изобретения - интенсификация теплообмена. I ,

Указанная цель достигается тем, что в известном теплообменном элементе в виде трубы с внутренним и наружным пористыми насадками, насадки выполнены с продольными каналами открытыми с одного конца и закрытыми с. пpctйвoпoлoжнoгo. Кроме того, продольные каналы внутренней и наружной насадок могут быть ориентированы встречно, внутренний насадок может быть выполнен в виде стакана с продольными ребрами на наружной поверхности, образующими каналы, наружный насадок - в виде муфты с соответствующими продольными ребрами на внутренней поверхности, а в ребрах стакана и муфты дополнительно могут быть вьтолиены продольные каНанки.

Пористый материал для насадок изготавливают из с()ерического порошка бронзы, меди, железа, нержавеющей стали и других материалов с высокой

теплопроводностью. Для стабилизации характеристик пористого материала дисперсность размера частиц в порошке долнсна быть минимгшной. Сферический порошок сортируют на ситах по

диаметру на фракции: 63; 100; 200; 400; 600; 800 и 1000 мкм. Перед формовкой и прессованием порошок одной фракции, например - 1000-800 мкм, смешивают с пластификатором, напри-

мер парафином. Формовку пористых заготовок для теплообменнык элементов выполняют в пресс-формах на вибростоле свободной засыпкой, Дпя получения повьшенных механических свойств

заготовок отве.тственного назначения штучные заготовки: диски, кольца, втулки формуют и прессуют в прессформах, трубы и стержни длиной до 500 мм прессуют через мундштук, ленты шириной до 300-400 мм прокатьшают между валками.

Заключительными операциями изготовления пористых изделий являются спекание в восстановительной среде, т.е. нагрев и выдержка в течение

1,5 ч при температуре спекания, меньшей на 20-30% температуры плав3

ления, и очистка пор от выгоревшего пластификатора Для повьшения коэффициента теплопередачи в контакте трубу и пористые насадки пропаивают по всей поверхности сопряжения, например, припоем ПОС-30 или ПОС-40. Процесс пайки состоит из следующих основных операций: механической обработки деталей пористых насадок с зазором 0,05 мм на сторону, при которой на обработанной поверхности закрьгааются поры; ра змерного лужения трубы и обработанных поверхностей насадок, сборки и нагрева в восстановительной среде теплообменных элементов до температуры плавления припоя.

На фиг,1 схематично изображен предлагаемый теплообменный элемент с продольными каналами в пористых насадках; на фиг.2 - то же, поперечное сечение; на фиг.3 - теплообменньй элемент со встречно ориентированными продольными каналами внутренней и наружной насадок; на фиг.4 - то же с внутренним насадком в виде ста;кана и с наружным насадком в виде муфты; на фиг,5 - то же, поперечное сечение на фиг.6 - теплообменный элемент с дополнительными продольными канавкам в ребрах стакана и муфты; на фиг.7 то же, поперечное сечение.

Теплообменньп1 элемент содержит трубу 1, внутренний пористый насадок 2, наружный пористый насадок 3 и выполненные в насадках 2 и 3 продольные каналы 4, открытые с одного конца и Закрытые с противоположного. Внутренний насадок 2 может быть выполней в виде стакана 5с продольными ребрами 6 на наружной поверхности образующгши каналы 4, а наружный насадок 3 - в виде муфты 7 с соответствующими продольными ребрами 8 на внутренней поверхности. Стакан 5 состоит из днища 9 и фланца 10, а муфта 7 - из фланца 11 и внутреннего кольцевого выступа 12. В ребрах 6

стакана 5 могут быть дополнительно выполнены продольные канавки 13, а в ребрах 8 муфты 7 - продольные канавки 14.

5 ТеплообменньпТ элемент работает следующим образом.

Поток рабочего тепла поступает по трубе 1 во внутреннюю подсеть стакана 5, проходит через порыстенки в 10 радиальном направлении, собирается снаружи в глухих каналах 4 стакана 5 и направляется по этим каналам далее по трубе 1 к выходу из теплообменного элемента. В процессе прохода через поры стакана 5 рабочее тепло разделяется на мелкие струйки и интен- сивно охлаждается, соприкасаясь с развитой поверхностью пористого материала, который передает это тепло за 20 счет теплопроводности трубе 1, которая в свою очередь передает тепло за счет теплопроводности муфте 7. Поток холодоносителя из межтрубного прост ранства теплообменника поступает в 25 глухие каналы 4 муфты 7 через поры стенки в радиальном направлении, собирается в глухих каналах 4 и вьгаодится п коллектор теплообменника, В процессе прохода через поры 30 муфты 7 холодоноситель также разделяется на мелкие струйки и, соприкасаясь с развитой поверхностью пористого материала, интенсивно отбирает тепло от муфты 7. .

5 Использование развитой поверхности фильтрации пористого материала для оребрения трубы позволяет увеличить коэффициент оребрения трубы и интенсифицировать теплообмен в целом. Для уменьшения гидравлических потерь предлагаемый теплообменный элемент имеет развитую поверхность фильтрации и небольшую толщину стенок, через которые проходят рабочее 5 тепло и холодоноситель. Пористость материала подбирают в зависимости от вязкости рабочего тепла и холодоносителя.

С