Теплообменник Советский патент 1991 года по МПК F28D7/16 F28F1/24 F28F1/36 

вариант выполнения кольцевых ребер с разной высотой, на фиг.8 - другой вариант выполнения кольцевых ребер с разной высотой; на фиг. 9 - выполне- ние на трубах одновременно винтовых рифлений разных направлений.

Теплообменник содержит трубу 1, поперечные перегородки 2 и пучок труб 3, на внешней и внутренней по-верхнос- тях которых выполнены винтовые рифления 4 и дополнительные участки с кольцевыми ребрами 5, высота которых превышает высоту рифлений 4. Ребра 5 могут иметь несимметричный профиль, образованный прямой, перпендикулярной образующей трубы 3, и выпуклой кривой. Ребра 5 могут иметь разную высоту. Участки кольцевых ребер 5 на смежных трубах 3 могут быть размещены отно- сительно друг друга в шахматном порядке.

В другом варианте ребра 5 одной трубы 3 могут быть размещены между Iребрами 5 другой трубы. Бинтовые риф- ления 4 на смежных трубах 3 могут иметь противоположное направление навивки. Винтовые рифления 4, примыкающие к каждому участку с ребрами 5, могут также иметь противоположное на- правление навивки. Рабочая среда, например холодное топливо, через патрубок подвода поступает в корпус 1, омывая теплообменные трубы 3 и перегородки 2, и отводится через патру- бок отвода.

Благодаря тому, что на наружных . стенках труб 3 между винтовыми рифлениями 4 выполнены участки кольцевых ребер 5, выступающие над гребнями вин- товых рифлений 4, рабочая среда, протекая, например, по винтовым канавкам правого и левого направлений навивки на смежных трубах 3, закручивается в противоположные стороны, . и под действием центробежных сил развиваются винтообразные вихревые структурные потоки, которые встречают на своем пути поперечные кольцевие ребра 5, выполняющие функцию экрана. Винто- образные вихревые структуры разрушаются, и среда входит в теплообменное взимодействие благодаря наличию ударно- отражательного процесса воздействия в самой среде при отрыве закрученных струй от поперечных кольцевых ребер 5, противоположно основному течению среды и гидродинамическому процессу вынужденного движения среды при отрыве потока от поперечных ребер 5, сопровождающегося одновременно взаим ,действием подъемных сил, сил инерции и сил вязкости. Причем при ударе потока давление перед выступающими по- перечньаш кольцевыми ребрами возрастает и противодействует потоку, тем самым способствует движению жидкости в противоположном направлении и служит одной из причин отрыва пограничного слоя. Вследствие этого поток в межтрубном пространстве будет протекать с непрерывно изменяющимися параметрами по сечению пучка труб 3 (давления, скорости, плотности). За поперечными кольцевыми ребрами 5 снова развиваются винтообразные вихревы структуры потока, которые повторно разрушаются (разнонаправленные вихри) при течении среды вокруг пучка труб 3.

При такой организалии траектории движения среды как по поверхностям труб 3, так и в межтрубном пространстве возникают вынужденные колебания с различными амплитудой и вектором направленности среды и сама среда активнее входит в теплообменное взаимодействие при таких чередующихся встречно-направленных его движениях, что способствует лучшему перемешиванию потока в межтрубном пространстве и тем самым повышает степень утилизации тепла от нагревающей среды за счет повышения глубины утилизации в межтрубном пространстве, в результате чего резко изменяется количество воспринимаемого средой , обеспечивается требуемый теплосъем средой и, как следствие, интенсифицируеся теплообмен между данной средой и теплоносителем, протекающим в межтрубном пространстве, что способствует уменьшению толщины вязкого подслоя и тем самым обеспечивает дополнительную интенсификацию теплообмена

При выполнении поперечных кольцевых ребер 5 несимметричного профиля, .выпуклых в одну сторону, с расположением участков послених в шахматном порядке между винтовыми рифлениями с чередующимися участками односторонней и двусторонней (левой и правой) навивками на смежных трубах 3 обеспечивается одновременно закрутка среды на смежных участках труб 3 в одну ст рону и сдвиг ударно-отражательного процесса в межтрубном пространстве

пучка труб 3 с плавным обтеканием средой выпуклых рифлений 4 по направлению движения среды, что позволяет также интенсифицировать теплообмен в мектрубном пространстве. При выполнении кольцевых ребер 5 вогнутыми и выпуклыми и обращенными навстречу друг другу вогнутыми прверхностям расположенными между винтовыми рифлениями с одностронней и многозаход- ной навивками на смежных трубах, достигаются изменение давления перед выступающими поперечными кольцевыми ребрами 5, изменение траектории движения среды в широком диапазоне при ее взаимодействии в межтрубном пространстве со смежными участками труб 3, что способствует отрыву пограничного слоя.

При расположении поперечных кольцевых ребер 5 между ребрами 5 смежной трубы 3 достигаются дополнительно дросселирование рабочей среды, увличение ее скорости истечения по ла- биринтному каналу при взаимодействии потоков, закрученных в разные стороны что дополнительно интенсифицирует теплообмен в межтрубном пространстве

При расположении участков кольцевых ребер 5 в шахматном порядке между винтовыми рифлениями с двусторонней (левой и правой) навивкой на смежных трубах достигается усиление винтообразной вихревой структуры потока на участках труб 1 с одновременным изменением сдвига ударно-отражательного процесса в межтрубном пространстве пучка труб 3 и, как следствие между средами интенсифицируется теплообмен турбулизации среды межтрубного пространства.

При выполнении кольцевых ребер 5 разной высоты достигается изменение

5

0

5

0

5

0

нию жидкости в противоположном направлении с разной амплитудой колебаний основному движению среды и тем самым улучшает теплобмен.

Формула изобретения

1. Теплообменник, содержащий корпус, размещенные внутри него поперечные перегородки и пучок труб, на внешней и внутренней поверхностях которых

выполнены винтовые . рифления, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, на внешней поверхности труб выполнены дополнительные участки с кольцевыми ребрами, высота которых превышает высоту рифлений.

2„ Теплообменник по п01, отличающийся тем, что ребра имеют несимметричный профиль, образованный прямой, перпендикулярной образующей трубы, а с противоположной боковой стороны - выпуклой кривой

3.Теплообменник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ребра имеют разную высоту.

40 Теплообменник по пп.1-3, отличающийся тем, что на смежных трубах пучка участки с кольцевыми ребрами размещены относительно друг друга в шахматном порядке.

5.Теплообменник по пп.1-3, отличающийся тем, что ребра одной трубы размещены между ребрами смежной трубы пучка.

6.Теплообменник попп. 1-5, отличающийся тем, что винтовые риОдення на смежных трубах пучка имеют противоположное направление навивки.

7 о Теплообменник по пп. 1-6, отличающийся тем, что винто

величины ударно-отражательного процес- 4$ вые рифления, примыкающие к каждому са в межтрубном пространстве на участ- участку с ребрами, имеют противопо- ках труб 3, что способствует движе- ложное направление навивки

Ј 8Пф

79

/

Фиг. 5

Фиг. 6

3 Направление движения среды

Образующая

элемента Фие.1 3 /5