Теплообменник Советский патент 1992 года по МПК F28D7/02 F28F13/12 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплообменным аппаратам криогенных систем.

Известна конструкция витого теплообменника, трубка которого сребрена спиралью и проволокой. В межтрубном пространстве такого теплообменника, благодаря наличию спиральных ребер создаются условия для интенсификации теплообмена. Спиральное оребрение способствует возникновению турбулентности вблизи каждого витка спирали. Очевидно, что такой механизм генерации турбулентности носит локальный характер.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является теплообменник, содержащий кожух с подводящими и отводящими патрубками для теплоносителей и пучок труб с расположенными в межтрубном пространстве турбули- заторами в виде расположенных по спирали относительно несущего элемента отрезков проволоки.

Существенным недостатком данной конструкции является низкая компактность теплообменной поверхности.

Целью изобретения является интенсификация теплообмена при поперечном обтекании пучка. Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем кожух с подводящими и отводящими патрубками для теплоносителей и пучок труб с расположенными в межтрубном пространстве турбулизаторами в виде расположенных по спирали относительно несущего элемента отрезков проволоки,

шаг витков спирали составляет 0,32 диаметра витка.

На фиг. 1 изображен теплообменник, продольный разрез: на фиг. 2 - смеситель- турбулизатор.

Теплообменник состоит из сердечника 1, навитых на него трубок 2, размещенных в межтрубном пространстве смесителей-тур- булизаторов 3 в виде расположенных по спирали относительно несущего элемента отрезков проволоки и кожуха 4 с отводящими и подводящими патрубками (не показа(Л

VJ СА СО С Ю Ю

I

но). Трубки 2 намотаны на сердечник по традиционной технологии в несколько слоев с изменением направления намотки от слоя к слою на противоположное. Смеси- тель-турбулизатор 3 расположен в сечении, где скорость потока минимальна. Шаг витков спирали составляет 0,32 диаметра витка спирали. Фиксация осуществляется в процессе навивки за счет плотного прилегания смесителя турбулизатора 3 к трубкам 2 соседних слоев и небольшой упругой деформации проволочной спирали.

Теплообменник работает следующим образом.

Прямой поток через подводящий патрубок (не показан) подается в полость трубок 2, осуществляется теплообмен с потоком движущимся по межтрубному пространству. Вывод осуществляется через отводящий патрубок (не показан). Обратный поток направляется в межтрубное пространство, где расположены смесит ели-турбулизаторы 3.

Спиральная форма смесителя-турбу- лизатора 3 позволяет закручивать поток и генерировать таким образом крупномасштабную турбулентность в межтрубном пространстве теплообменника. Расположение смесителя-турбулизато- ра в сечении с минимальной скоростью позволяет воздействовать с помощью возникающей турбулентности как на область формирующегося пограничного слоя в лобовой части трубки, так и на застойную зону в кормовой области. Такое комбинированное, воздействие на гидродинамику потока в

межтрубном пространстве аппарата создает благоприятную обстановку для интенсификации теплообмена. Наиболее важной с точки зрения реализации процесса охлаждения криогенных жидкостей является возможность получения равномерного по сечению аппарата профиля температур в более широком диапазоне чисел Ричардсона Ri Cr/Re , чем в известных решениях.

Для относительного шага спирали турбулизатора t/dH 0,32 величина определяющая начало температурного расслоения потока, снижается в 2-3 раза. Кроме того, в предлагаемой конструкции достигается интенсификация теплообмена на 20-30%.

Изобретение по сравнению с лучшими конструкциями аналогичного оборудования позволяет повысить эффективность работы теплообменника за счет дополнительного

перемешивания и интенсификации теплообмена в межтрубном пространстве аппарата.

Формула изобретения Теплообменник, содержащий кожух с

подводящими отводящими патрубками для теплоносителей и пучок труб с расположенными в межтрубном пространстве турбули- заторами в виде расположенных по спирали относительно несущего элемента отрезков

проволоки, причем ось несущего элемента расположена параллельно осям труб, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена при поперечном обтекании пучка, шаг спирали составляет

0,32 диаметра турбулизатора.

Использование: в теплотехнике, в частности в теплообменных аппаратах криогенных систем. Сущность изобретения: в межтрубном пространстве теплообменника в каналах, образованных соседними трубками 2, располагается турбулизатор 3, выполненный в виде расположенных по спирали относительно несущего элемента отрезков проволоки. Шаг витков спирали составляет 0.32 диаметра витка спирали. 2 ил.

/гт

Фиг. 1

Фиг. Z