Теплообменный элемент Советский патент 1992 года по МПК F28F3/02 

Ё

Использование: в различных отраслях народного хозяйства для интенсификации процессов в тепло- и массообменных аппаратах. Сущность изобретения: теплообмен- ный элемент выполнен в виде ленты с гофрами 1. На боковой поверхности гофров расположены турбулизирующие элементы. Между ними имеются плоские промежутки 3. Турбулизирующие элементы выполнены в виде установленных поперек гофров 1 дополнительных гофров с высотой hi (0,3- 0,5)t и шагом ti (0,2-0,6)t. На плоских промежутках выполнены прямоугольные просечки 4 с отогнутыми козырьками. Высота козырьков равна высоте дополнительных гофров. Длина составляет (3-5)ti. 4 ил.

VI

с со

ю ю

Фиг. 2

Изобретение относится к тепло- и мас- сообменным аппаратам и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства для интенсификации процессов,

Известны многообразные геометриче- ские формы теплообмеиныхэлементов в виде гофрированных насадок.

Насадки-пластины треугольной, трапецеидальной формы, образующие поверхность теплообмена в компактном теплообменнике, не отличаются требуемой эффективностью,

Известна так же поверхность теплообмена. Поверхность содержит гофрированные вставки, плоские участки которых имеют отверстия. Недостатком известной поверхности является невысокая эффективность теплообмена и низкая компактность. Известная гофрированная вставка для пластинчатого теплообменника имеет глад- кие участки низкой компактности и малой эффективности.

Наиболее близким к заявленному решению является теплообменный элемент, выполненный в виде ленты с гофрами, на боковой поверхности которых расположены турбулизирующие элементы с плоскими промежутками между ними. Недостатком данного элемента является также малая эффективность.

Целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности теплообмена путем увеличения поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что теплообменный элемент выполнен в виде ленты с гофрами, на боковой поверхности которых расположены турбулизирующие элементы с плоскими промежутками между ними, согласно изобретению турбулизирующие элементы выполнены в виде уставов- ленных поперек гофров дополнительных гофров с высотой hi(0,3-0,5)t и шагом t (0,20,6)t, где t - шаг основных гофров, а на плоских промежутках выполнены прямоугольные просечки с отогнутыми в сторону дополнительных гофров козырьками, высота которых равна высоте дополнительных гофров, а длина составляет (3-5)tt.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный теплооб- менный элемент отличается тем, что турбулизирующие элементы выполнены в виде установленных поперек гофр дополнительных гофров с высотой hi (0,3-0,5)t и шагом ti (0,2-0,6)t, а на плоских промежут- ках выполнены прямоугольные просечки с отогнутыми в сторону дополнительных гофров козырьками, высота которых равна высоте дополнительных гофров, а длина составлйет (3-5)ti

Высота дополнительных гофр hi (0,3- 0,5)t выбрана, исходя из допустимого гидравлического сопротивления в канале. При увеличении высоты hi 0,5t резко возрастает гидравлическое сопротивление, из-за перекрытия сечения канала. Снижение высоты гофр hi 0,3t приводит к значительному уменьшению поверхности канала, Минимальное значение шага ti 0,2t обосновано тем, чтобы в вершинах и впадинах гофр не происходило смыкание стенок и они должны быть раскрыты для исключения застойных зон. Увеличение шага ti 0,6t приводит к уменьшению количества гофр в насадке и поверхности теплообмена, что нецелесообразно. Ширина прямоугольных просечек равна высоте гофра t, поэтому выбранная длина плоских участков от 3 до 5ti достаточна для выполнения не менее чем двух просечек.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлен теплообменный элемент: на фиг. 1 изображен элемент в плане; на фиг, 2 - вид сбоку; на фиг. 3 - вид с торца; на фиг. 4 - изометрия теплообменного элемента,

Теплообменный элемент выполнен в виде ленты с гофрами 1, на боковой поверхностикоторыхрасположенытурбулизирующие элементы, выполненные в виде дополнительных гофров 2 с высотой hi (0,3-0,5)t и шагом ti (0,2-0,6)t, на плоских промежутках 3 выполнены прямоугольные просечки 4 с отогнутыми в сторону дополнительных гофров козырьки 5, высота которых равна высоте дополнительных гофров, а длина (3-5)ti.

Теплообменный элемент работает следующим образом.

Теплообменный элемент может быть использован в аппаратах для проведения процессов теплообмена с изменением агрегатного состояния рабочих сред (кипения и конденсации) и для процессов конвек- тивного теплообмена. Для этого теплообменный элементустанавливают, например, в изолированные чередующиеся каналы кипения и конденсации аппарата. В канал кипения направляют жидкий продукт на испарение, а в канал конденсации, одновременно, направляют газообразный продукт (теплоноситель) на конденсацию. В вертикальном канале кипения жидкий продукт устанавливают и поддерживают постоянно на определенном рабочем уровне. За счет передачи тепла от смежного канала конденсации начинается прогрев и кипение жидкого продукта. Интенсивность кипения возрастает (по сравнению с гладким кана- лрм)за счеторебренной развитой поверхности. за счет увеличения центров парообразования, инициаторами которых являются впадины и выступы гофр, где отрывной диаметр пузырей меньше, а частота их отрыва выше, чем на гладкой стенке. В случае уве- личения парообразования может резко повыситься гидравлическое сопротивление на выходе пара из канала кипения. Для исключения запаривания канала предусмотрены открытые просечки, через которые часть газа может перетекать поперек канала кипения. Образуемый в процессе кипения газообразный продукт отбирают из каналов кипения в верхней части аппарата.

В то же время газ, направляемый в ка- нал конденсации при контакте с охлажденным теплообменным элементом, установленным в этих каналах, конденсируется. Процесс конденсации интенсифицируют за счет развитоуц сребренной поверхности, за счет воздействия поверхностного натяжения на пленку конденсата, за счет растяжения пленки конденсата, за счет срыва пленки на вершинах выступов гофр и периодического удаления конденсата по длине канала конденсации, через открытые просечки. Сконденсированная жидкость отфие.1

водится в нижней части кянллов конденса ции как продукт.

Использование предлагаемой насадки - теплообменного элемента в теплообменниках обеспечивают за счет развитой поверхности в каналах кипения и в каналах конденсации интенсификацию теплопередачи и повышение компактности устройства.

Формула изобретения Теплообменный элемент, выполненный в виде ленты с гофрами, на боковой поверхности которых расположены турбулизирую- щие элементы с плоскими промежутками между ними, отличающийся т ем, что. с целью повышения эффективности теплообмена путем увеличения теплообменной поверхности, турбулизирующие элементы выполнены в виде расположенных поперек основных дополнительных гофров высотой hi (0,3-0.5)t и шагом ti (0,2-0,6)t, где t - шаг основных гофров, а на плоских промежутках выполнены прямоугольные просечки с отогнутыми в сторону дополнительных гофров козырьками, высота которых равна высоте дополнительных гофров, а длина составляет (3-5)ti.

/

L

jfzs flfF

,-1

five. 3

-фиг &