Вертикальная труба конденсатора Советский патент 1992 года по МПК F28B1/02 F28F1/14 

Изобретение относится к элементам конструкции теплообменных аппаратов, используемых, в частности, для конденсации пара.

Известны вертикальные трубы конденсатора с наружным продольным оребрением.

Недостатком таких теплообменных труб является низкий коэффициент теплоотдачи на стороне конденсации, т. е. на наружной поверхности трубы. Это вызвано тем, что скорость конденсата в межреберной канавке у верхней оконечности трубы мала, а соответственно, и мал коэффициент теплоотдачи. В этом случае преобладающее влияние на пленку конденсата оказывают силы тяжести, под действием которых она движется вниз. По мере накопления конденсата при движении вниз скорость его увеличивается и соответственно увеличивается коэффициент теплоотдачи.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является вертикальная труба конденсатора с наружным продольным оребрением, снабженная по крайней мере одной проточкой, выполненной на поверхности ребер с наклоном вниз, и кольцевым козырьком, установленным верхней кромкой в проточку с образованием зазоров между основанием ребер и козырьком.

Недостатком известной такой трубы является низкий коэффициент теплоотдачи на стороне конденсации из-за малой скорости конденсата в канавке у верхней оконечности трубы, в которой происходит периодическое образование ручья, т. е. этот процесс не является стабильным. В связи с малой скоростью ручья конденсата у верхней оконечности трубы снижается коэффициент теплоотдачи и на нижерасположенном участке трубы, так как движущийся ручей с верN

К

2

i«0

Ю

хней оконечности трубы оказывает влияние и на скорость конденсата в канавках нижерасположенной части трубы.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена при использовании вертикальной трубы конденсатора за счет увеличения коэффициента теплопередачи на верхней части трубы.

Указанная цель достигается тем, что в вертикальной трубе конденсатора в верхней части трубы на наружной и внутренней боковой поверхности верхнего участка трубы выполнены дополнительные продольные ребра, причем шаг дополнительных ребер, выполненных на наружной поверхности, меньше высоты и шага основных продольных ребер.

На чертеже изображена вертикальная труба конденсатора.

Вертикальная труба конденсатора снабжена в верхней части трубы на наружной 1 и внутренней 2 боковой поверхности верхнего участка 3 трубы дополнительными продольными ребрами 4 и 5, причем шаг дополнительных ребер 4, выполненных на наружной поверхности 1, меньше высоты и шага основных продольных ребер 6.

В верхней части 3 трубы на ее наружной 1 стороне в канавках между ребрами 4 скорость конденсата мала, а соответственно, мал и коэффициент теплоотдачи, В этом случае преобладающее влияние на пленку конденсата оказывают силы тяжести, под действием которых она движется вниз. По мере накопления конденсата при движении вниз его скорость увеличивается и соответственно увеличивается коэффициент теплоотдачи. Последнее объясняется тем, что пленка конденсата, образующаяся на поверхности ребра, движется вниз только под действием сил поверхностного натяжения, которые стягивают ее с выступов ребра в межреберную канавку. Движение это происходит в горизонтальной плоскости и носит ламинарный характер. В межреберной канавке конденсат собирается в ручей, стекающий вдоль поверхности ребер вниз под действием силы тяжести.

Выполнение в верхней части 3 трубы на ее наружной 1 боковой поверхности дополнительных продольных ребер 4 с шагом меньше высоты и шага основных продольных ребер 6 позволяет интенсифицировать процесс формирования ручья в канавке таким образом, что действие сил поверхностного натяжения, которые стягивают пленку конденсата с поверхности ребра в межреберную канавку, начинает проявляться в сечении трубы, расположенном ближе к ее верхней оконечности, а следовательно, коэффициент теплоотдачи при этом увеличивается. Интенсифицирование процесса происходит как за счет некоторого увеличения поверхности теплообмена на вышеуказанном участке трубы при использовании более мелкого оребрения по сравнению с основным оребрением, так и в основном за счет возрастания роли стягивающего эффекта, так как чем крупнее оребрение, тем

0 стягивающий эффект при движении ручья конденсата в канавке при одинаковой толщине (высоте) последнего будет меньше в связи с тем, что для жидкостей с высоким поверхностным натяжением (типа вода) по5 верхностные силы преобладают над силой тяжести в зоне, равной 0,3-0,5 мм по высоте ребра. Поэтому замена крупного оребрения на мелкое в верхней части трубы имеет несомненное преимущество в части интен0 сификации процесса теплообмена с наружной стороны трубы.

Длина участка с мелким оребрением у верхней оконечности трубы выбирается из условия h(0,5-0,75) H, где h - длина участка

5 с мелким оребрением; Н - высота участка трубы с мелким оребрением, при которой происходит полное затопление поверхности ребер. Затопление всей поверхности ребра конденсатным ручьем рассчитывается

0 по известной эмпирической формуле.

На входе в межреберные канавки основного оребрения ручьи, вытекающие из канавок с мелким оребрением, соединяются, интенсифицируя процесс теплообмена и

5 на основном участке в сравнении с тем же участком прототипа. Происходит это вследствие достижения ручьем на входе в канавку основного оребрения большей скорости по сравнению со скоростью в этом же сечении,

0 отсчитываемом от верха трубы, в канавке прототипа. С увеличением скорости, как известно, ускоряется процесс стягивания пленки конденсата с поверхности ребер, а соответственно, увеличивается и коэффици5 ент теплоотдачи.

Выполнение продольного оребрения на внутренней боковой поверхности верхнего участка трубы дает возможность увеличить коэффициент теплопередачи на указанном

0 участке, что позволяет значительно ускорить процесс формирования ручья и тем самым интенсифицировать процесс конденсации пара на наружной поверхности трубы.

5 Длина сребренного участка с внутренней стороны трубы может равняться дпине мелкооребренного участка с наружной стороны трубы, а может быть меньше или больше последней. Все зависит от технологи- ческой возможности выполнения внутреннего оребрения трубы на рассматриваемом участке 3. Но в любом случае, даже при самой минимальной длине этого участка, достигается положительный эффект, так как самым важным является процесс образования ручья.

Таким образом, предложенное конструктивное выполнение вертикальной трубы конденсатора позволяет за счет ускорения процесса образования ручья в межреберных канавках верхней части трубы интенсифицировать процесс конденсации пара, а следовательно, уменьшить габариты м мас0

су конденсатора при исполнении предложенных теплообменных труб.

Формула изобретения Вертикальная труба конденсатора по авт. св. № 1550307, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, на наружной и внутренней боковой поверхности верхнего участка трубы выполнены дополнительные продольные ребра, причем высота и шаг дополнительных ребер, выполненных на наружной поверхности, меньше высоты и шага основных продольных ребер.

Использование: в элементах конструкции теплообменных аппаратов, используемых, в частности для конденсации пара. Сущность изобретения: вертикальная труба конденсатора с наружным продольным оребрением, снабженная по крайней мере одной проточкой, выполненной на поверхности ребер с наклоном вниз, и кольцевым козырьком, установленным верхней кромкой в проточку с образованием зазоров между основанием ребер и козырьком, снабжена на верхней оконечности с ее внутренней и наружной сторон продольным оребрением соответственно и, причем с наружной стороны оребрение выполнено таким образом, что по крайней мере две канавки 6 последнего совпадают с каждой канавкой основного оребрения трубы. 1 ил.