Теплообменная труба Советский патент 1992 года по МПК F28F13/12 

ел

С

Изобретение относится к теплообмен- ным аппаратам. Цель изобретения - повышение эксплуатационных характеристик. Теплообменная труба 3 содержит секции 5 с насадкой в виде расположенных между проницаемыми пластинами 4 шаров 2, диаметром по крайней мере в четыре раза меньшим диаметра трубы 3. Расстояние между секциями 5 и длина каждой секции состав-, ляет (1.7-3,0) диаметра шара 2. 1 ил.

Изобретение относится к теплообмен- ным аппаратам и может быть использовано в транспортных энергетических установках.

Известна теплообменная труба, содержащая неподвижную засыпку из шаров, диаметр которых несколько больше радиуса трубы, размещенную между проницаемыми пластинами по всей длине трубы.

При работе теплоноситель течет между шарами параллельно стенке трубы. Шары турбулизируют поток теплоносителя, вытесняют его к стенке трубы, за счет чего увеличивается интенсивность теплосъема с ее поверхности. Однако размещение в известной теплообменной трубе засыпки шаров по всей длине трубы приводит к большим гидравлическим потерям, что снижает тепло- гидравлическую эффективность и обуславливает значительную массу трубы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является теплообменная труба, содержащая

неподвижную засыпку шаров, диаметр которых как минимум в четыре раза меньше диаметра трубы, размещенную между проницаемыми пластинами по всей длине трубы.

При работе теплоноситель течет между шарами засыпки параллельно стенкам. Интенсивность теплосъема с поверхности трубы возрастает вследствие увеличения скорости движения теплоносителя вблизи стенки трубы. Однако в известной теплообменной трубе засыпка из шаров располагается по всей длине трубы, что обуславливает ее высокие массу и. гидравлическое сопротивление. Последнее приводит также к сни- жениютеплогидравлической

эффективности.

Цель изобретения - повышение эксплуатационных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в теплообменной трубе, содержащей размещенную внутри секцию с насадкой в виде

О 00

XI ел

расположенных между проницаемыми пластинами шаров диаметром, по крайней мере в четыре раза меньшим диаметра трубы, труба дополнительно содержит расположенные на равном расстоянии по ее длине дополнительные секции с идентичной насадкой, причем расстояние между секциями и длина каждой секции составляет (1,7-3,0) диаметра шара.

Такое выполнение теплообменной тру- бы позволяет снизить массу теплообменной трубы за счет промежутков между секциями и повысить теплогидравлическую эффективность. Это достигается как за счет снижения гидравлического сопротивления, так и бла- годаря обеспечению высокой интенсивно сти теплоотвода. Последнее происходит потому, что на участке трубы с шаровой засыпкой вблизи стенок образуется область повышенных скоростей, увеличивающая интенсивность теплообмена как в секциях, так и в промежутках между ними, куда устремляется пристенная струя, обеспечивающая высокую интенсивность теплообмена.

Высота секции Н, равная (1,7-3,0) диаметра шара d. позволяет получить макси- мальное значение скорости в пристенной области, что обеспечивает максимальную интенсивность теплообмена как в секции, так и в следующем за ней промежутке между секциями, так как вытекающая в него пристенная струя имеет максимальную скорость. Увеличение высоты секции Н приводит к снижению максимальной скорости в пристенной области и, следовательно, интенсивности теплоотвода. При Н d не ус- лева &т произойти существенное перераспреде- лениескоростейпосечениютёплообменнойтру- бы и поэтому в пристенной области скорости и теплоотвод меньше.

Поскольку интенсивность теплоотвода в пристенной струе, вытекающей из секции, быстро падает вследствие расширения и размывания струи, то расстояние I между секциями, на котором распространяется пристенная струя, должно быть равно (1,7- 3.0) d, так как только в этом случае обеспечивается высокий средний коэффициент теплоотдачи. При увеличении 3d коэффициент теплоотдачи резко падает, что снижает теплогидравлическую эффективность.

На чертеже представлена теплообмен- ная труба, продольный разрез.

Теплообменная труба содержит засыпку (секции) 1, состоящую из шаров 2, диаметр которых d по крайней мере в четыре раза меньше диаметра D трубы 3, расположенной между проницаемыми пластинами 4 к образующей секции 5. Расстояние 6 между секциями 5 и длина каждой секции составляет 1,7-3,0 диаметра шара 2.

При работе теплоноситель поступает в трубу 3, проходит через пористую пластину 4 в засыпку 1 и омывает шары 2. При этом теплоноситель вытесняется шарами 2 к стенке трубы 3, где образуется зона повышенных скоростей, обеспечивающая высокую интенсивность теплоотвода как в засыпке 1, так и на участке 6 между секциями. . .;

Пластцны 4 должны иметь пористость больше 0,5. В этом случае их гидравлическое сопротивление, масса и влияние на гидродинамику потока пренебрежимо малы.

Высота засыпки 1 в случае наиболее плотной укладки (октаэдрической) может равняться 1,7 d (два ряда шаров), так как ско- рост ь-6 пристенной зоне успевает стать м ак- симальной. В случае наименее плотной укладки (кубической) Н должно быть равно 3d. Расстояние 6 между секциями (засыпками) 1 при плотйой укладке может равняться 3d, так как в этом случае скорость в пристенной зоне больше и струя дальнобойней. При менее плотной укладке все наоборот и I 1Jd.

Применение предлагаемой теплообменной трубы позволяет за счет наличия участков, свободных от шаровой засыпки, и обеспечения максимальных скоростей в пристенной зоне снизить массу и повысить теплогидравлическую эффективность, теплообменной трубы.

Формула изобретения

Теплообменная труба, содержащая размещенную внутри секцию с насадкой в виде расположенных между проницаемыми пластинами шаров с диаметром, по крайней мере в четыре раза меньшим диаметра трубы, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик, труба содержит расположенные на равном расстоянии по ее длине дополнительные секции с идентичной насадкой, причем расстояние между секциями и длина каждой секции равны между собой и составляют 1,7-3,0 диаметра шара.