Теплообменный блок Советский патент 1987 года по МПК F28D9/02 F28F3/02 

112

Изобретение относится к теплооб- менным аппаратам и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов.

Цель изобретения - интенсификация Теплообмена.

На фиг. изображен предлагаемый теплообменный блок; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Теплообменный блок I содержит систему непересекающихся прямоугольных каналов 2 и 3 для греющей и нагреваемой сред, в которых в шахматном по- фядке размещены пластинчатые турбу- лизирующие вставки 4 и 5, установленные во входном и .выходном рядах параллельно продольной оси соответствующего канала 2 и 3.

При перекрестном расположении каналов 2 и 3 вставки 4 и 5 во всех рядах, кроме входного и выходного, установлены с наклоном к продольной оси каналов 2 и 3, увеличивающимся от ряда к ряду в каналах 3 нагреваемой среды в направлении движения греющей среды, а в каналах 2 греющей среды - в направлении, обратном направлению движения нагреваемой среды. При этом вставки 4 и 5 в cмeJкныx рядах могут быть расположены с частичным перекрытием, составляющим 5-20% длины этих вставок 4 и 5.

Теплообменный блок работает следующим образом.

При движении сред в каналах 2 и 3 блока 1 из-за неравномерности теплообмена, вызванного перекрестноточ- ностью, возникает перепад давлений по ширине каналов 2 и 3. Так как удельные объемы и, следовательно, скорости пропорциональны изменениям температуры возникает градиент скоростей теплоносителей V, совпадающи по В;аг1ичине с градиентом температуры .йТ и направленны перпендикулярно направлению движения потоков сред.

Угол отклонения потоков сред от первоначального направления V определяется из следующего соотношения:

IV, 1VI

Учитьшая, что

oi агс cos

, luVl -arctg .

I .uVI iVol Т,

где Т j- минимальная температура среды на выходе из блока 1;

Т - максимальная температура

среды на выходе из блока 1; Т - температура среды на входе

о

в блок 1.

Получаем, что на выходе из блока 1 угол отклонения потока равен

о. т.-Та

d arctg .

А о

Таким образом, для обеспечения равномерности теплообмена и исключения отрывов потока при обтекании вставок 4 и 5 их необходимо устанавливать под углом к продольным осям каналов 2 и 3.

1 Т, -Та d - arctg ,

n1 о

где п - число вставок 4 и 5 в ряду. Для внутриканальных вставок 4 и 5 угол их установки определяется по

формуле

I X . Т, -Т

п Г s

где - длина каналов 2 и 3;

X - текущая координата установки внутриканальных вставок 4 и 5;

Вставки 4 и 5 придают первоначальному движению потоков сред отклонение в сторону наименьшего давления, что обеспечивает равномерный профиль скоростей и, соответственно, равномерную теплопередачу. При зтом, чем дальше, по ходу сред в каналах 2 и 3, тем больше угол отклонения рядов вставок 4 и 5 и, соответственно, потоков сред от первоначального направления .

Для придания целенаправленного движения потоков сред соседние ряды вставок 4 и 5 перекрывают друг друга. Перекрытие рядов выше 20% приводит к нежелательному образованию преимущественного движения сред вдоль вставок 4 и 5, при котором перетоки между ними затруднены.

Для обеспечения равномерного входа и выхода сред из блока 1 входной и выходной ряды вставок 4 и 5 установлены параллешьно продольным осям каналов 2 и 3,

Изобретение позволяет интенсифи- цировать теплообмен и уменьшить гидродинамические потери в блоке за счет обеспечения равномерного профиля температур, их скоростей рабочих сред по ширине его каналов.

3 .129И

Формула изобретения

1. Теплообменный блок, содержащий систему непересекающихся прямоугольных каналов для греющей и нагреваемой 5 сред, в которых в шахматном порядке размещены пластинчатые турбулизирую- щие вставки, установленные во входном и выходном рядах параллельно продольной оси соответствующего канала, о т- Q, личающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена при перекрестном расположении каналов.

А-А

134

вставки во всех рядах, кроме входного и выходного, установлены с наклоном к продольной оси каналов, увеличивающимся от ряда к ряду в каналах нагреваемой среды, в направлении движения греющей среды, а в каналах греющей среды - в направлении обратном направлению движения нагреваемой среды.

2. Блок по п. 1,отличаю- щ и и с я тем, что вставки в смежных рядах расположены с частичным перекрытием, составляющим 5-20% длины этих вставок.

Б2 ..

V////////////7/.

7////////77777

Фиг,3

Изобретение относится к теплообмену и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов. Изобретение позволяет интенсифицировать теплообмен при перекрестном расположении каналов (к). В К 2 и 3 для греющей и нагреваемой сред размещены в шахматном порядке пластинчатые турбулизирующие вставки (в). Причем во всех рядах, кроме входного и выходного В установлены : с наклоном к продольной оси К 2 и 3. Этот наклон увеличивается от ряда к ряду в К 3 в направлении движения греющей среды, а в К 2 - в направлении, обратном направлению движения нагреваемой среды. При этом В в смежных рядах могут быть расположены с частичным перекрытием, составляющим 5-20% длины В. В придают первоначальному движению потоков сред отклонение в сторону наименьшего давления, что обеспечивает равномерный профиль скоростей и, соответственно, равномерную теплопередачу. Для придания целенаправленного движения соседние В перекрывают друг друга. Перекрытие рядов вьппе 20% приводит к затрудненным перетокам сред между В. Для обеспечения равномерного входа и выхода сред из блока I входной и выходной ряды В установлены параллельно продольным осям К 2 и 3. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. с (Л 3 2 / / AL 5L J. J.

Составитель Ю. Карпенко Редактор Г. Волкова Техред В.Кадар Корректор А. Тяско

Заказ 222/39 Тираж .612Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4