Теплообменный элемент Советский патент 1989 года по МПК F28F1/02 F28F1/14 

СП

СХ)

00

Изобретение относится к теплотехнике и позволяет интенсифицировать теплообмен. Теплообменный элемент выполнен с наружным профилем в поперечном сечении, имеющем закругленный передний участок 1, расширяющийся средний участок 2 и сужающийся кормовой участок 3, к которому примыкают продольные ребра 4, расположенные по касательной к образующим профиля и имеющие заостренные свободные кромки. Интенсификация теплообмена происходит за счет безотрывного обтекания элемента потоком с минимальной толщиной пограничного слоя, а также за счет вихреобразования на острых кромках ребер 4, приводящем к увеличению уровня турбулентности в следе за элементом, что способствует выравниванию распределения температуры по объему потока. 2 ил.

фиг. 1

Изобретение относится к теплотех- нике и может быть использовано в теплоэнергетике, химической, нефтяной и металлургической промышленности.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменный элемент; на фиг. 2 - ребро с заостренной свободной кромкой

Теплообменный элемент имеет в поперечном сечении наружный профиль, включающий закругленный передний участок 1, расширяющийся средний участок 2 и сужающийся кормовой учас ток 3, к которому примыкают продольные ребра 4, расположенные по касательной к образующим профиля кормового участка 3. Свободные кромки 5 ребер 4 выполнены заостренными.

В процессе работы поток теплоносителя набегает со стороны переднего участка 1. При этом описьюаемая форма при отношении длины элемента L к максимальной ширине d среднего участка 2 равной 3-5 способствует безбтрьшному обтеканию элемента.

Безотрьшное обтекание с минимальной толщиной пограничного слоя обеспечивает эффективный теплообмен между поверхностью тела и потоком. Ввиду наличия на ребрах 4 острых кромок 5 на последних образуются вихри с частотой схода l 60 Гц (Кс ьЮ) , Они приводят к увеличению пульсаций скорости в отрьтной или рециркуляционной зонах Фечения. Увеличение уров ня турбулентности в следе за тепло- обменным элементом приводит к формированию в пучке потока с повышенной степенью турбулентности по сравнению с его исходным состоянием. Полость между ребрами 4, расположенная за кормовым участком 3 элемента, запол

няется вихревым течением. В зависимости от глубины полости в ней может образоваться либо один центральный вихрь, либо последовательность вих0

Q

5

5

д

0

5

5

рей, интенсивность которых убывает по мере приближения ко дну полости. С точки зрения организации оптимального теплообмена полости отношение глубины полости 1 к расстоянию h между заостренными кромками 5 следует выдерживать в интервале 0,75-1, а рекомендуемый угол наклона образующих профиля кормового участка 3 к горизонтальной касательной профиля равен 3-6°.

Предлагаемый теплообменный элемент, сохраняя достоинства удобооб- текаемых тел (низкие значения коэффициента сопротивления, узкая область отрьшного течения, при которых имеет место оптимальная передача тепла к поверхности тела) за счет вихреобра- зования на двух острых кромках в кормовой области генерирует рост турбулентных пульсаций, турбулентной вязкости и, тем самым, интенсифицирует как теплообмен между теплоносителем и решеткой теплообменного аппарата, так и перемешивание теплоносителя, что способствует выравниванию распределения температуры по объему потока и, следовательно, более равномерному нагреву теплообменного элемента по его длине, снижая, таким образом, уровень термических Напряжений на элементах конструкции теплообменных аппаратов.

Формула изобретения

Теплообменный элемент, наружный профиль которого в поперечном сечении включает закругленный передний участок, расширяющийся средний участок и сужающийся кормовой участок, к которому примыкают продольные ребра, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, продольные ребра расположены по касательной к образующим профиля кормового участка и имеют заостренные свободные кромки.

5

i

Y

фуе. 2