Трубный пучок Советский патент 1992 года по МПК F28D7/16 F28F1/14 F28F1/24 F28F13/14 

Изобретение относится к теплообменной технике, а именно к газожидкостным теплообменникам,и может найти применение для утилизации тепла вентиляционных или других энергетических выбросов.

Известно турбулизирующее устройство для теплообменной трубы, содержащее установленные на оси с шагом в 5 - 8 внутренних диаметров трубы завихрителем с лопастями, при этом соседние завйхрители выполнены попеременно жестко и шарнирно связаны с осью.

К недостаткам данного устройства относятся неэффективность эксплуатации изза значительных энергозатрат на

перемещение теплоносителя вследствие постоянного загромождения сечения канала и отсутствия возможности регулирования теплосъема.

Известен пучок теплообменных труб для использования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха с внутренними продольными ребрами, которые выполнены в виде вкладышей с выступами, высота и количество которых увеличивается от вкладыша к вкладышу по длине трубы в направлении движения среды.

Недостатком данного устройства является неэкономичность эксплуатации из-за значительных энергозатрат на перемещение теплоносителя вследствие постоянного загромождения сечения канала и отсутствия регулирования теплосьема.

Известен теплообменник с резьбой на наружной поверхности труб и набором дисков с ребрами.

Недостатком данного устройства является неэффективность теплообмена из-за значительных энергозатрат на перемещение теплоносителя вследствие постоянного загромождения сечения канала отсутствия регулирования и дополнительной турбулизации теплообменной среды.

Цель изобретения - повышение эффективности теплообмена.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве трубного пучка, содержащем вертикальный пакет труб с винтовой резьбой на наружной поверхности, на которых расположены диски с ребрами, согласно предлагаемому изобретению диски установлены на части длины труб с возможностью их перемещения вдоль оси труб по резьбе, смежные трубы имеют противоположные направления нарезки резьбы,кромки ребер на дисках первого ряда труб по ходу теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, расположены параллельно осям труб, а в каждом последующем ряду труб угол наклона кромок ребер на дисках увеличивается.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый трубный пучок; на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3-то же, разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - увеличение угла наклона кромок ребер на дисках по ходу теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве.

Устройство содержит вертикальный пакеттруб 1, размещенных в канале 2 газового теплоносителя (ГТ) и закрепленных концами в трубных досках 3 и 4, с входной 5 и выходной 6 камерами с подводящими 7 и отводящими 8 штуцерами, снабженных набором дисков 9 о ребрами 10, установленных на части длины труб. Каждая труба имеет наружную винтовую резьбу 11, по которой оребренные диски могут перемещаться вдоль оси трубы вверх или вниз. Смежные трубы пучка имеют противоположные направления нарезки резьбы.

Кромки ребер на дисках первого ряда труб по ходу ГТ расположены параллельно осям труб, а в каждом последующем ряду труб угол наклона кромок ребер на дисках увеличивается.

Трубный пучок работает следующим образом.

Жидкостный теплоноситель (ЖТ) через подводящий штуцер 7 поступает во входную камеру 5 с трубной доской 3, где распределяется по трубам 1 пучка, протекая через которые, ЖТ, в зависимости от назначения теплообменника, нагревается или охлаждается, и поступает через трубную доску 3 в выходную камеру 6, откуда ЖТ выводится через отводящий штуцер 8.

Снаружи трубы омываются ГТ, который, проходя по каналу 2 в межтрубном пространстве, отдает или получает тепло от ЖТ, проходящего по трубам.

Регулирование теплосъема в трубном пучке осуществляют следующим образом.

При увеличении массового расхода ГТ и достижении определенного порогового значения скорости ГТ диски 9 с ребрами 10 начинают вращаться и по наружной винтовой резьбе труб пepeмeщaюtcя вверх.

Максимальный теплосъем в трубном пучке достигается при подъеме всех оребренных дисков на трубах до крайнего верхнего положения, минимальный - при размещении всех дисков у нижних концов

труб.

Использование в трубном пучке труб с наружной винтовой резьбой и набором оребренных дисков, расположенных на части длины труб с возможностью их вертикального перемещения вдоль оси труб , позволяет повысить эффективность теплообмена за счет адекватного, изменению расходу ГТ изменения поверхности нагрева, коэффициента теплопередачи и аэродинамического сопротивления при движении оребренных дисков вверх или вниз под действием потока ГТ, обеспечивая, таким образом, саморегулируемость теплосъема.

При относительно небольших расходах

и скоростях газового теплоносителя оребренные диски под действием сил тяжести удерживаются у нижних концов труб, и трубный пучок эксплуатируется в режиме поперечного обтекания свободных от ребер

труб, что обеспечивает экономичность его эксплуатации за счет рациональных энергозатрат на перемещение газового теплоносителя.

Применение в трубном пучке для регулирования теплосъема изменяемой теплообменной поверхности нагрева обеспечивающей переход от труб с развитым оребрением до гладких, коэффициенты теплопередачи и аэродинамического сопротивления которых различаются на порядок, позволяет значительно расширить диапазон и уменьшить кривизну кривой регулирования, в отличие, например, от шиберного регулирования и тем самым увеличить экономичность работы пучка. Саморегулируемость теплосъема в пучке позволяет, кроме того, отказаться от использования для системы регулирования датчиков, регуляторов и исполнительных механизмов. Противоположность направлений нарезки резьбы на трубах и соответственно противоположность направлений вращения оребренных дисков на смежных трубах пучка обеспечивает эффективную турбулизацию газового теплоносителя и значительное увеличение коэффициента теплопередачи при одновременном снижении габаритов и массы на единицу тепловой мощности пучка, Увеличение угла наклона к осям труб кромок ребер на дисках в направлении дви-, жения теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, обеспечивает снижение коэффициента аэродинамического сопротивления пучка и позволяет достичь наиболее рациональной с точки зрения затрат на перемещение теплоносителя компоновки поверхности нагрева. Применение предлагаемого устройства позволяет: увеличить эффективность теплообмена за счет снижения энергозатрат на перемещение газового теплоносителя, поскольку конструкция обеспечивает необходимое и адекватное изменению расходу газового теплоносителя изменение поверхности нагрева и загромождения канала ГТ; повысить экономичность эксплуатации за счет улучшения регулировочных характеристик; отказаться от применения системы регулирования за счет возможности саморегулирования теплосъема и аэродинамического сопротивления в трубном пучке. Формула изобретения 1.Трубный пучок, содержащий вертикальные трубы с винтовой резьбой на наружной поверхности, на которых установлены диски с ребрами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности теплообменника, диски установлены на части длины труб с возможностью перемещения по резьбе вдоль оси труб под действием потока. 2.Пучок по П.1, отл и ча ю щи и ся тем, что в смежных трубах резьба имеет противоположное направление нарезки. 3.Пучок по пп,1 и2,отличающийс я тем, что кромки ребер на дисках первого по ходу теплоносителя ряда труб расположены параллельно оси труб, а в последующих рядах ребра расположены под угдом к оси труб, увеличивающимся от ряда к ряду в направлении движения теплоносителя.

Изобретение касается утилизации тепла вентиляционных или других энергетических выбросов систем с целью теплоснабжения различных объектов. Цель изобретения -повышение эффективности теплообмена. Указанная цель достигается тем, что в пучке, содержащем вер™кальный пакет труб с винтовой резьбой на наружной поверхности, на которых расположены диски с ребрами, последние установлены на части длины труб с возможностью их перемещения вдоль оси труб по резьбе. Кроме того, смежные трубы имеют противоположные направления нарезки резьбы, а кромки ребер на дисках первого ряда труб по ходу теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, расположены параллельно осям труб, а в каждом последующем ряду труб угол наклона кромок ребер на дисках увеличивается. Эффективность теплообмена улучшается за счет изменения поверхности теплообмена при изменении расхода. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.fe

Т

.7 5

J

/

т

ГТ

9u2.2,

Б-Б

9iij.3

9U2.