Теплообменный элемент Советский патент 1991 года по МПК F28D7/12 

(Л

С

Изобретение позволяет повысить тепловую эффективность теплообменного элемента. Теплообменный элемент содержит две соосно установленные трубы 1 и 2. Наружная труба 1 затушена с одного торца, а внутренняя труба 2 выполнена проницаемой. Проницаемость стенки внутренней трубы 2 при этом выполнена переменной, уменьшающейся в направлении заглушенного торца трубы 1. Внутренняя труба 2 может быть выполнена как из пористого материала, так и телескопической конструкции или из отдельных элементов в виде усе- ченных конусов или из свернутой по спирали ленты, снабженных бобышками для обеспечения зазоров между конусами или витками ленты. 3 з.п.ф-лы. 4 ил.

Фиг.

о

СЛ

VJ ю ю ю

Изобретение относится к теплообмен- ным элементам и может быть использовано в теплообменных аппаратах различных энергетических установок.

Целью изобретения является повышение тепловой эффективности.

На фиг. 1 изображена схема описываемого теплообменного элемента; на фиг. 2 - то же, внутренняя труба из элементов в виде усеченных конусов; на фиг. 3 - усеченный конус с бобышками; на фиг. 4 - лента для изготовления внутренней трубы.

Теплообменный элемент содержит две соосно установленные трубы 1 и 2, наружная 1 из которых заглушена с одного торца, а внутренняя 2 выполнена проницаемой из пористого материала. Проницаемость стенки внутренней трубы 2 при этом выполнена переменной, уменьшающейся в направлении заглушенного торца наружной трубы 1. Внутренняя труба 2 может быть выполнена телескопической конструкции из отдельных элементов в виде усеченных конусов 3, перекрывающих друг друга на половину длины с образованием между ними зазора Конусность элементов не превышает 3°. Наружная поверхность конусов со стороны меньшего диаметра и внутренняя поверхность конусов со стороны большего диаметра снабжены бобышками 4, равномерно расположенными по окружности и имеющими высоту, равную ширине зазора, Смежные конусы 3 жестко соединены друг с другом в местах расположения бобышек 4, например с помощью сварки. Внутренняя труба 2 может быть выполнена также из свернутой по спирали ленты 5 с перекрытием витков на половину ширины ленты 5. Лента 5 вдоль торцов снабжена бобышками 6, расположенными друг от друга на расстоянии, равном диаметру внутренней трубы 2. Смежные витки ленты 5 сваркой соединены друг с другом в местах расположения бобышек 6.

Теплообменный элемент работает следующим образом.

Поток холодного теплоносителя вводится во внутреннюю трубу 2, проходит до его конца, поворачивается на 180°. а затем движется в обратном направлении по кольцевому каналу между наружной 1 и внутренней 2 трубами, нагреваясь при этом через стенку наружной трубы 1. При движении внутри трубы 2 небольшая часть холодного теплоносителя через проницаемую стенку вытекает на ее поверхность в кольцевой канал, создавая на ней теплоизоляционный эффект, известный под названием пористого завесного охлаждения. При критическом вдуве достигается полное оттеснение высокоэнтальпийного потока от поверхности стенки трубы 2. В телескопическом варианте внутренней трубы 2 при протекании внутри ее холодного теплоносителя

часть последнего через кольцевые зазоры вытекает на наружную поверхность конических элементов 3, проходя сначала через зазоры и выполняя роль теплоаккумулирую- щей изоляционной прослойки, а затем создавая эффект пленочного завесного охлаждения на внешней поверхности элементов 3. Вдув холодного теплоносителя че- рез проницаемую стенку трубы 2 происходит за счет разности давления внутри трубы 2 и кольцевом канале между труба- ми 1 и 2, возникающей как за счет гидравлических потерь при течении теплоносителя, так и вследствие разгона потока при его нагреве. Требуемый перепад давдения может обеспечиваться за счет выбора проходных сечений трубы 2 и кольцевого канала между трубами 1 и 2. Дозировка требуемой массы вдуваемого теплоносителя определяется выбором величины пористости стенки трубы 2 или зазоров между элементами 3.

Использование изобретения позволяет благодаря снижению паразитной теплопередачи через внутреннюю трубу 2 повысить

тепловую эффективность теплообменного элемента и, соответственно, уменьшить площадь теплообменной поверхности. Формула изобретения

смежные конусы жестко соединены друг с другом в местах расположения бобышек.

при этом лента вдоль торцов снабжена бо бышкамидосположенными друг от друга на расстоянии, равном диаметру внутренней трубы, а смежные витки жестко соединены друг с другом в местах расположения бобышек.

Фиг. 2

Фие.З

Фиг4