Теплообменная поверхность Советский патент 1992 года по МПК F28F1/12 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках преимущественно в качестве конвективных поверхностей нагревания паровых котлов.

Известна теплообменная поверхность, содержащая ряды труб, расположенных с равномерным шагом, снабженных продольными ребрами плавникового типа и соединенных попарно между собой поперечными перемычками в виде двух параллельных полос, в зазоре между которыми проходят продольные ребра.

Недостатком этой теплообмен ной поверхности является низкая тепловая эффективность поперечных перемычек из-за малой тепловоспринимающей поверхности, неблагоприятных условий их обтекания греющей средой и высоких термических сопротивлений контакта перемычек с трубами.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является теплообменная поверхность, содержащая ряды

труб с продольными ребрами плавникового типа и поперечными ребрами в виде двух половин-лепестков, охватывающих по крайней мере две соседние трубы и образующих между собой зазор, в котором проходят продольные ребра

По сравнению с указанной теплообмен- ной поверхностью, прототип обладает более высокой эффективностью благодаря увеличенной поверхности теплообмена поперечных ребер и увеличенной площади их контакта с трубами. Недостатком прототипа является относительно низкая тепловая эффективность продольных ребер по сравнению с поперечными. Это обьясняется тем, что хотя продольные ребра имеют толщину, в 2-3 раза большую, чем поперечные, и соответственное 2-3 раза меньшее термическое сопротивление, условия их обтекания греющей средой, а значит, и теплообмена значительно хуже. С другой стороны, в местах сочленения труб с продольными и поперечными ребрами создаСП

С

vj

О

Ю

ются зоны, для которых характерна слабая интенсивность теплоотдачи от греющей среды из-за низких локальных скоростей потока. При малом шаге поперечных ребер эти зоны охватывают значительные части боковой поверхности продольных ребер вдоль их соединения с трубами, а также примыкающую поверхность трубы с обеих сторон ребра. В итоге температура продольного ребра оказывается существенно ниже, чем поперечного в равноудаленных от трубы точках. При этом отношение тепловой нагрузки, воспринимаемой продольным ребром, к его массе может оказаться значительно ниже, чем у поперечного.

Цель изобретения - повышение тепловой эффективности теплообменной поверхности.

Для этого в теплообменной поверхности, содержащей ряды труб с продольными ребрами и поперечными ребрами в виде лепестков, между которыми расположены продольные ребра, лепестки соединены с продольными ребрами по всей поверхности их соприкосновения с образованием теплового контакта. Кроме того, для предотвращения возникновения зон с низкой интенсивностью теплообмена каждый лепесток поперечного ребра снабжен по крайней мере двумя турбулизаторами в виде просечек с язычками, отогнутыми относительно плоскости лепестка с образованием перепускных окон-щелей, расположенных по линии касания лепестка с продольным ребром.

Сущность предполагаемого изобретения состоит в интенсификации теплообмена греющей среды с теплообменной поверхностью ребер и труб и теплопереноса по материалу ребер.

Существенными признаками предполагаемого изобретения являются наличие ряда труб с поперечными и продольными ребрами, соединенными между собой.

При сопоставительном анализе с прототипом установлено, что предлагаемая теп- лообменная поверхность отличается соединением поперечных и продольных ребер по поверхности их соприкосновения с образованием теплового контакта между ними и наличием турбулизаторов на лепестках поперечных ребер в виде просечек с язычками, отогнутыми относительно плоскости поперечного ребра с образованием перепускных окон-щелей, расположенных напротив каждой из труб по линии касания лепестка с продольными ребрами.

Таким образом, данная теплообменная поверхность соответствует критерию изобретения новизна. При поиске сходных

технических решений в данной области науки и техники таковых не обнаружено, следовательно, данное техническое решение обладает существенными отличиями.

На фиг.1 изображена теплообменная

поверхность; на фиг.2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг.З - узел I на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З.

Теплообменная поверхность содержит

0 ряд параллельных труб с продольными ребрами 2 (изображены плавниковые трубы) и поперечными ребрами 3, каждое из которых состоит из двух половин лепестков 4 и 5, охватывающих по крайней мере две трубы.

5 Наружный контур лепестка может быть прямоугольным или иметь волнообразную форму как у прототипа. Между лепестками 4 и 5 проходят продольные ребра 2, соприкасающиеся с лепестками. Продольные и попереч0 ные ребра соединены между собой, образуя тепловой контакт. Соединение может быть выполнено, например, сваркой. Каждый лепесток имеет турбулизаторы 6 в виде просечек-язычков, отогнутых относительно

5 плоскости ребра с образованием перепускных окон-щелей, расположенных напротив каждой из труб 1 по линии касания лепестков 4 и 5 с продольным ребром 2. Просечки имеют прямоугольную форму и отогнуты

0 против потока относительно линии изгиба, перпендикулярной поверхности продольного ребра.

Работа теплообменной поверхности рассматривается на примере нагревания

5 жидкости, текущей в трубах. При смывании греющей средой поверхностей продольных 2 и поперечных 3 ребер и неоребренных поверхностей труб 1 происходит их нагрев за счет конвекции. Теплота, сообщенная

0 оребрению и трубе, благодаря теплопроводности, передается к внутренней поверхности труб и далее конвекцией к жидкости. Причем вследствие лучших условий теплообмена поперечное ребро нагревается до

5 более высоких температур, чем продольное. Наличие теплового контакта между ними приводит к тому, что теплота от более нагретых лепестков 4 и 5 поперечного ребра 3 перетекает к менее нагретому ребру 2, кото0 рое, будучи более толстым и обладая меньшим термическим сопротивлением, эффективнее передает теплоту трубе 1 и затем жидкости, что в целом повышает эффективность теплообменной поверхности,

5 Турбулизаторы повышают эффективность теплообмена греющей среды с трубами и корневыми частями продольных ребер. С другой стороны, при использовании топлива, дающего при сгорании мелкодиспер- сные твердые продукты сгорания.

турбулизаторы, создавая завихрения в потоке, препятствуют скоплению этих продуктов в зоне пересечения ребер с трубами.

Предварительные расчеты показали, что соединение продольных и поперечных ребер и введение турбулизаторов интенсифицирует приток тепла к жидкости на 3-7%.

Технические преимущества предлагаемой теплообменной поверхности по сравнению с прототипом состоит в наличии теплового контакта между продольными и поперечными ребрами турбулизаторов на поперечных ребрах.

Положительный эффект, который может быть достигнут при использовании предлагаемой теплообменной поверхности по сравнению с прототипом, состоит в повышении тепловой эффективности оребрения, а следовательно, и теплообменной поверхности в целом ориентировочно на 3-7%, Кроме того, снижается загрязняемость теплообменной поверхности.

А

Формула изобретения

1.Теплообменная поверхность, содержащая ряды труб с поперечными ребрами в виде двух лепестков с вырезами под трубы,

соединяющих по крайней мере две смежные трубы, а также с расположенными между лепестками продольными ребрами, о т - личающаяся тем, что с целью интенсификации теплообмена, лепестки полеречных ребер примыкают к поверхности продольных ребер с образованием теплового контакта.

2.Поверхность по п.1, отличающая- с я тем, что на участках лепестков, примыкающих к поверхности продольных ребер, выполнены просечки с язычками, отогнутыми относительно плоскости лепестка с образованием перепускных щелей.

3.Поверхность по пп.1 и 2, отличаю- щ а я с я тем, что отогнутые язычки расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости продольного ребра.

А-А

Использование, в теплотехнике в качестве конвективных поверхностей нагрева паровых котлов Сущность изобретения1 теплообмйнная поверхность содержит ряды труб 1 с поперечными ребрами в виде двух лепестков 4 и 5 с вырезами под трубы, соединяющие по крайней мере две смежные трубы, и продольными ребрами 2, расположенными между лепестками 4 и 5 в тепловом контакте. На участках лепестков 4 и 5, примыкающих к поверхности ребер 2, выполнены просечки с язычками, отогнутыми относительно плоскости лепестка с образованием перепускных щелей и расположенными в плоскости, перпендикулярной плоскости продольных ребер. 2 з п. ф-лы, 4 ил.

Лото Щигг

Фиг.1