Теплообменная труба Советский патент 1993 года по МПК F28F1/40 F28F13/12 

31

движения среды может быть меньше ши- рины предыдущего участка„

Таким образом, заявляемое технирешение соответствует критери

ческое

новизна, Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемо области, T(.et. теплообменных труб кожухотрубных теплообменников, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемой теплообменной трубе, и признать заявляемое решение соответствующим критерию существенные отличия

На фигсI представлена предложенна теплообменная труба; на фиг.2 - теп- лообменнэя труба с перемычками на спиральных участках- на фиг,3 поперечное сечение перемычки спирального участка; на фиг „4 - теплообменная труба с изменяющейся шириной вырезов на спиральных участках,,

В теплообменной трубе 1 размеще-

теплоотдачи, так как с уменьшением Ь зона закрутки потока все больш приближается к его ядру, тем самым увеличивая гидравлическое сопротив ление трубы при пренебрежно малом увеличении коэффициента теплоотдач . Благодаря тому, что в теплообме ной трубе 1 с размещенной внутри л тонной спиральной вставкой 2, имею щей чередующиеся спиральные 3 и пр молинейные k участки, причем на по следних выполнены чередующиеся впа ны 5 и выступы б в форме эллиптического параболоида, большая ось к торого совпадает с осью трубы, на спиральных участках на всей их дли выполнены симметрично оси вставки вырезы 7, ширина которых в каждом сечении участка одинакова (фиг„ 1), полностью устраняется чрезмерно ин тенсивное перемешивание ядра поток загромождение проходного сечения теплообменной трубы на спиральных

на внутри ленточной спиральная встав- 25 участках 3 по сравнению с прототи35

ка 2, имеющая чередующиеся спиральные 3 и прямолинейные k участки, причем на последних выполнены чередующиеся впадины 5 и выступы б .в форме эллиптического параболоида,, большая ось 30 которого совпадает с осью трубы, на спиральных участках на всей их длине выполнены симметрично оси вставки вырезы 7, ширина которых в каждом сечении участка одинакова (фиг„ 1)„

Кроме того, на спиральном участке может быть выполнено по крайней мере два выреза 7 (фиг„ 2), между которыми образована перемычка 8, соединяющая смежные кромки 9 участка, а дд передняя 10 и вадняя 11 кромки перемычки в поперечном сечении имеют форму дуги (фиге. 3) с Также ширина V выреза на каждом последующем в направлении движения среды участка может быть меньше ширины предыдущего участка (фиг. 4)„ Ориентировочно, оптимальное значение ширины nb лежит в пределах, определяемых по формуле Ь - (0,4-0,7)о Наибольшее значение b 0,7 определяется границей дальнейшего резкого уменьшения коэффициента теплоотдачи,, тсе. когда спиральная вставка по существу превращается в проволочную спираль, а минимальное значение Ъ 0,4 определяется существенным увеличением гидравлического сопротивления при практически.неизменном коэффициенте

45

50

55

пом, в результате чего резко умень шается гидравлическое сопротивлени трубы,,

В указанном случае осуществляет последовательное закручивание на с ральных участках 3 части потока, р положенного в периферийной зоне, т у внутренней поверхности трубы 1, то же время остальная часть свобод проходит вдоль вырезов указанных у стков без осуществления закрутки п следней, что приводит к резкому уменьшению гидравлического сопроти ления трубыс Закрутка потока в пер ферийной зоне приводит к перемешиванию жидкости в последней, величи которой определяется размером шири выреза участка 3, и к разрыву пристенного ламинарного слоя, благода чему за счет некоторого уменьшения шага спирального участка при одновременном снижении гидравлического сопротивления увеличивается коэффи циент теплоотдачи между средой и внутренней поверхностью трубы,,

В прототипе не имеет место боль гидравлическое сопротивление из-за загромождения проходного сечения трубы на спиральных участках и чре мерно интенсивного перемешивания я ра потока о

В свою очередь участки увеличен ных и пониженных скоростей на конф

4

0

0

теплоотдачи, так как с уменьшением Ь зона закрутки потока все больше приближается к его ядру, тем самым увеличивая гидравлическое сопротивление трубы при пренебрежно малом увеличении коэффициента теплоотдачи0 . Благодаря тому, что в теплообменной трубе 1 с размещенной внутри лен- тонной спиральной вставкой 2, имеющей чередующиеся спиральные 3 и прямолинейные k участки, причем на последних выполнены чередующиеся впадины 5 и выступы б в форме эллиптического параболоида, большая ось которого совпадает с осью трубы, на спиральных участках на всей их длине выполнены симметрично оси вставки вырезы 7, ширина которых в каждом сечении участка одинакова (фиг„ 1),, полностью устраняется чрезмерно интенсивное перемешивание ядра потока и загромождение проходного сечения -- теплообменной трубы на спиральных

5 участках 3 по сравнению с прототи5

0

д

5

0

5

пом, в результате чего резко уменьшается гидравлическое сопротивление трубы,,

В указанном случае осуществляется последовательное закручивание на спиральных участках 3 части потока, расположенного в периферийной зоне, т0е„ у внутренней поверхности трубы 1, в то же время остальная часть свободно проходит вдоль вырезов указанных участков без осуществления закрутки последней, что приводит к резкому уменьшению гидравлического сопротив-. ления трубыс Закрутка потока в периферийной зоне приводит к перемешиванию жидкости в последней, величина которой определяется размером ширины выреза участка 3, и к разрыву пристенного ламинарного слоя, благодаря чему за счет некоторого уменьшения шага спирального участка при одновременном снижении гидравлического сопротивления увеличивается коэффициент теплоотдачи между средой и внутренней поверхностью трубы,,

В прототипе не имеет место большое гидравлическое сопротивление из-за загромождения проходного сечения трубы на спиральных участках и чрезмерно интенсивного перемешивания ядра потока о

В свою очередь участки увеличенных и пониженных скоростей на конфупрямолинейных участках с выполненными на них чередующимися впадинами и выступами в форме эллиптического параболоида, большая ось которого совпадает, с осью трубы, приводят к интенсивному смешиванию всех слоев жидкости за счет возникновения кавита ционного режима течения в сопловых сечениях„ Около стенок трубы скорость прохождения среды особенно увеличивается на стороне выступов, что разрушает неподвижный слой жидкости на стенках и интенсифицирует теплообмен 0

В ряде случаев, когда длина спирального участка относительно велика, которая определяется из условия достижения оптимального значения коэффициента теплоотдачи при допустимой величине гидравлического сопро-. тивления, с целью обеспечения неизменности по длине участка ширины выреза вследствие возможной деформации или искривления при монтаже на спиральном участке может быть выполнено по крайней мере два выреза 7, между которыми образована перемычка 8, соединяющая смежные внутренние кромки 9 участка, а передняя 10 и задняя 11 кромки перемычки в поперечном сечении имеют форму дуги (фиг03)

10

15

20

25

30

меньше ширины предыдущего участка (фиг„ М-что обеспечивает увеличени количества среды, подвергающейся за кручивающему воздействию и.соответственно увеличивает коэффициент теп лоотдачи на этих участках.

Таким образом, наличие на спиральных участках ленточной спиральной вставки вырезов, имеющей чере- . дующиеся спиральные и прямолинейные участки с выступами и впадинами,обе печивает за счет некоторого уменьше ния шага спирального участка при од новременном снижении гидравлическог сопротивления увеличение .коэффициен та теплоотдачи между средой и внутренней поверхностью трубы. Технология изготовления предложенной тепло обменной трубы по сравнению с прото типом при наличии несложной оснастк усложняется незначительно, что является важным ее преимуществом,,

Фор м у л а изобретения

1„ Теплообменная труба с размеще ной по ее оси ленточной вставкой с чередующимися спиральными и прямолинейными участками, причем последние выполнены с чередующимися впадинами и выступами в форме эллиптического параболоида, большая ось которого

Перемычки выполняются указанной формы gg совпадает с осью трубы, о т л и - и в поперечном сечении с целью улуч- . ч а а я с я тем, что, с целью шения их обтекаемости несоответствен- интенсификации теплообмена, на спиHOvуменьшения гидравлического сопротивления о В целом влияние перемычек

40

на гидравлическое сопротивление теп- лообменной трубы пренебрежно мало При уменьшении температурного напора между теплообменивающимися средами по ходу течения жидкости происходит уменьшение количества передаваемой теплоты от одной среде к другой через единицу длины трубы, поэтому в этом случае при прочих равных геометрических характеристиках спиральных участков целесообразно ширину выреза на каждом последующем в направлении

ральных участках по всей их длине выполнены симметричные относительно оси трубы вырезы, ширина которых одинакова в каждом сечении участка 2„ Труба по п„1, о т л и ч а ю .- щ а я с я тем, что при выполнении на спиральном участке двух вырезов;

45 между последними расположена перемыч ка , имеющая в поперечном сечении фор му дуги.

Зо Труба по ппИ и 2, о т л и - чающаяся тем, что ширина вы50 р.езов уменьшается от участка к участку в направлении движения потока

0

5

0

5

0

меньше ширины предыдущего участка (фиг„ М-что обеспечивает увеличение количества среды, подвергающейся закручивающему воздействию и.соответственно увеличивает коэффициент теплоотдачи на этих участках.

Таким образом, наличие на спиральных участках ленточной спиральной вставки вырезов, имеющей чере- . дующиеся спиральные и прямолинейные , участки с выступами и впадинами,обеспечивает за счет некоторого уменьшения шага спирального участка при одновременном снижении гидравлического сопротивления увеличение .коэффициента теплоотдачи между средой и внутренней поверхностью трубы. Технология изготовления предложенной тепло- обменной трубы по сравнению с прототипом при наличии несложной оснастки усложняется незначительно, что является важным ее преимуществом,,

Фор м у л а изобретения

1„ Теплообменная труба с размещенной по ее оси ленточной вставкой с чередующимися спиральными и прямолинейными участками, причем последние выполнены с чередующимися впадинами и выступами в форме эллиптического параболоида, большая ось которого

g совпадает с осью трубы, о т л и - . ч а а я с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, на спи

ральных участках по всей их длине выполнены симметричные относительно оси трубы вырезы, ширина которых одинакова в каждом сечении участка 2„ Труба по п„1, о т л и ч а ю .- щ а я с я тем, что при выполнении на спиральном участке двух вырезов;

между последними расположена перемычка , имеющая в поперечном сечении форму дуги.

Зо Труба по ппИ и 2, о т л и - чающаяся тем, что ширина выр.езов уменьшается от участка к участку в направлении движения потока

Фиг.1

Фцгл

Фиг..