Сребренная поверхность теплообмена Советский патент 1960 года по МПК F28D9/00 F28F3/02 

Известные поверхности теплообмена, содержащие металлические ребра, располагаемые в направлении движения теплоносителя на стор.не с меньшим коэффициентом теплоотдачи и снабженные полосами, выштампованными в направлении, перпендикулярном к плоскостям ребер, и соединенными с соответствующими ребрами обоими своими концами, характеризуются следующими достоинствами и недостатками Выштампованные полосы на ребрах поверхностей теплообмена препятствуют образованию толстого граничного слоя, в результате чего коэффициент теплоотдачи значительно повышается по сравнению с гладкими поверхностями. Такие оребренные поверхности теплообмена имеют высокий коэффициент теплоотдачи даже при небольших скоростях движения наружного теплоносителя.

Длина указанных оребренных поверхностей теплообмена в направлении потока теплоносителя составляет лишь несколько миллиметров, так что ребра имеют очень небольшой размер, причем особыми прив мами изготовления ребру с выштампованными полосами сообщается вполне определенная элементарная геометрическая форма и вся поверхность ребер составляется путем многократного повторения этой элементарной формы. Вследствие повторения элементарной формы теплоноситель, который до известной степени нагрелся или охладился при соприкосновении с выщерасположеннымн ребрами, вступает в соприкосновение с нижерасположенными ребрами такой же формы. Но ма

ль 127620

лые размеры ребер при небольших скоростях потока теплочосител: обусловливают почти ламинарное течение потока. Поэтому частицы теплоносителя, температура которых изменилась вследствие непосрздствемного соприкосновения с ребрами, не могут в достаточной CTIMICHH смеи.атьси с частицамн, КОТО1.ЧЫГ находятся на большем расстоянииот ребер. Вследствие этого коэффициент теплоотдачи не достигает наивысшего теоретического значгчшя лаже при смещенном распо.-юженнп ребер.

В некоторых случаях, например при применении генераторов тока с водородным охлаждением-или газовых турбин, поверхности теплообмена снабжаются прерывистыми ребрами при больших скоростях гечения потока, чем избегаются указанные выше нежелательные явления. Однако область применения таких сребренных поверхностей ограничена, так как опыт показал, что при скоростях течения, превышающих опредсленн ю величину, прерывистые ребра начинают вибрировать и издавать свистящий звук при одновременном возрастании сопротивления теченик) теплоносителей. Появление свистяи1его звука и теплообменнике с прерывистыми ребрами обусловливается завихрениями, которые периодически возникают при течении с большими скоростями за отдельными иыиггамповаиными полосами ребер и сообшают металлическому телу всего теплообменника колебательные движения, интенсивность которых зависит от размеров теплообменника, а частота возрастает с увеличением скорости . Так как у известных поверхностей теплообмена система ребер образуется многократным повторением определенной -j.ieMeHrapHoii геометрической формы, то если такая форма вызывает вибрацию, последняя может при многократном повторении настолько усилиться, что в конце концов вся система начинает вибрировать.

Особенность предлагаемой оребренной поверхности теплообмена заключается в том, что полосы, расположенные на каждом из ребер и следующие непосредственно одна за другой в направлении движения теплоносителя, различиы по глубине высадки, то есть находятся на разных расстояниях от плоскости соответствующего ребра.

Полосы могут иметь неодинаковую щирину или кромки полос могут быть не параллельны одна другой. Предусматривается также вариант оребренной поверхности теплообмена с ребрами, укрепленными на трубах, расположенных в два ряда в шахматном порядке, отличающийся тем, что в промежутках между соседними трубами каждого ряда расположены две системы полос, разделенные частью ребра, не имеющей высадки.

Такое выполнение оребренной поверхности теплообмена позволяет использовать теплообменники с прерывистыми ребрами при низких скоростях движения теплоносителя и устранить вибрационные явления при высоких скоростях его.движения.

На фиг. 1 схематически изображена часть поверхности теплообмена в продольном разрезе; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - поверхность теплообмена, полосы на ребрах которой выпрессованы на различную глубину; на фиг. 5 - поверхность теплообмена, полосы на ребрах которой различны по длине в направлении движения теплоносителя; на фиг. 6 - поверхность теплообмена, полосы на ребрах которой выштампованы по кромкам непараллельным одна другой; на фиг. 7 - поверхность теплообмена с ребрами, укрепленными на трубах, расположенных в два ряда в шахматном порядке.

Поверхность теплообмена (фиг. 1, 2 и 3) состоит из ряда труб / и ребер 2. Теплоноситель с более высоким коэффициентом теплоотдачи

протекает внутри труб /, к которым прикрепляются ребра 2 посредством соедикений с хорошей теплопроводностью. Теплоносптел, с боле. низким коэффициентом теплоотдачи протекает перпендикулярно ;; плоскости, проходящей через оси труб. Ребра 2 рассечены и1тамповко| г на узкие полосы 3, 4, 5 перпендикулярно к направлению движения тепло носителя с более низким коэффициентом теплоотдачи. При полосы выпрессованы из плоскости ребра 2 на различную глубину от постеднего. Оба конца этих узких полос соединены с ребром. Накравле 1 е движения внешнего теплоносителя показано стрелками. Полосы .7. 4 п 5. вынрессованиые из ребра, расположены перпендикулярно к этому паправлению и находятся на различных расстояниях от их первоначального положения, а промежуточные полосы ребра сохраняют свое первоначальное положение.

Сущность изобретения видна из фиг. 1, 2 и 3. Элементарные геометрические формы образуются в направлении движения теплоносителт, показанном стрелками, двумя следующими друг за другом элементами. Таким образом, первая элементарная форма состоит из ребра 2 н полосы 3, вторая - из ребра 2 и полосы 4, а третья - из ребра 2 и полосы 5. Многократным повторением этих форм создается вся поверхность теплоотдачи.

На фиг. 4 показан поперечный разрез ребра 2, на котором следующие друг за другом полосы б, 7, 8, 9 и W выпрессованы на различную глубину.

На фиг. 1-4 показан .ггишь принцип решения поставленной выше задачи. Как правило, можно перемежающимся повторением двух pasличных геометрических форм создать поверхность теплоотдачи

В конструктивном примере, показанном на фиг. 5, отклонение геометрических форм одна от другой происходит из-за того, что размер;. отдельных полос 11-/7 различны в направлении движения виещнего теплоносителя, показанном стрелками. Этим достигается то, что каждые два следующих одно за другим ребра образуют различные элементарные формы даже тогда, когда полосы выпрессованы на одинаковом расстоянии от их первоначального положения (например, полосы 12, 14 и 15). Само собой понятно, что такое устройство можно сочетать ; выпрессовкой полос на различные расстояния.

На фиг. 6 показан конструктивный пример, согласие которому отличие элементарных форм одна от другой достигается тем. что штамповка отдельных полос /8-24 производится по кромкам, которые не параллельны друг другу и находятся на разных расстояниях.

Полосы 25-31 (фиг. 7), выщтампованные на ребрах 2 между соседними трубами / каждого ряда, расположены двумя системами, разделенными частью ребра 28, не имеющей высадки, причем расположение полос 25-31 может соответствовать описанным ныше формам ила их сочетаниям.

Предмет изобретения

1. Сребренная поверхность теплообмена, содержащая металлические ребра, располагаемые в направлении движения теплоносителя на стороне с меньшим коэффициентом теплоотдачи и снабженные полосами, выштампованными 6 направлении, перпендикулярном к плоскостям ребер, и соединенными с соответствующими ребрами обоими своими концами, отличающаяся тем, что полосы, расположенные па каждом из ребер и следующие непосредственно одна за другой в направлении движения теплоносителя, различны по глубине высадки, то

3 -Яо 127620

№ 1276204 fсть рас11ОЛОЖ111ы на разных pacvT i}iiiii : m плоскости со(1тветствуюи1его ребра.

2.Сребренная поверхность по п. 1, отличающаяся тем, что кромки полос нтараллельны одна другой.

3.Сребренная поверхность по п. 1, и ч а кдца я ся тем, что полосы имеют неодинаковую ширину.

4.Сребренная поверхность теплообмена но пп. 1-3 с ребрами, укрепленными на трубах, расположенных в два ряда в шахматном порядке, отличающаяся тем, что ь промежутках между соседними трубами каждого ряда расположены две системы полос, разделенные частью ребра, не имеющей высадки.

I

Фиа 2

II /2 13 « 15 1( П

ттг,,

ь-Ч

ФигЗ

10 8 6 J

Фиг « и /5 20 21 22 23 «

U4-i

т Фиг 5

J 25 26 27 28 2S 30 31 2

L.bbfc| ±i: :z

6