Пластина теплообменного или теплопередающего аппарата Советский патент 1993 года по МПК F28F3/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к элементам теплообменных и теплопередающих устройств.

Целью изобретения является увеличение теплоотдачи с единицы поверхности пластинчатого элемента теплообменного или теплопередающего устройства.

Указанная цель достигается тем, что пластина теплообменных устройств выполняется по внешнему контуру в виде овала Кассини. Указанная форма пластины не имеет участков резко удаленных от источников тепла, что обеспечивает равномерный прогрев пластины и увеличивает теплоотдачу с единицы поверхности пластины.

На фиг. 1- показана прямоугольная пластина нагревателя конвектора Универсал, на фиг. 2 - пластина выпукло-вогнутой формы; на фиг. 3 - пластина с контуром овала Кассини, вписанная в контур прямоугольной пластины.

Пластина нагревателя получает тепло от двух источников тепла - трубчатых элемен- гос радиуса г0 с центрами От и 02. расположенных на расстоянии С друг от друга.

Стационарное температурное поле пластины описывается уравнением t f(r), (1), где г - расстояние от центра источника тепла до рассматриваемой точки. Изотермические поверхности поля представляют из себя окружности с центрами Oi и 02.

Удельная теплоотдача с элемента поверхности g , (2), где Q f(t, A FJ) количество тепла отдаваемого элементом пластины, Д FI - площадь рассматриваемого элемента.

Исходя из приведенных зависимостей удельная теплоотдача с элементов поверхностей ДР2И Д Рз будет ниже удельной теплоотдачи с элементов поверхностей Д FI (так как средняя температура ti поверхностей ДРч будет выше средней температуры ta поверхностей ДР2и Д Рз).

Если у пластины прямоугольной формы удалить участки поверхностей с меньшей удельной теплоотдачей, то получим пластину выпукло-вогнутой формы (фиг. 2), которая будет обладать более высокой удельной тепел

с

со

СП

ел о о

лоотдачей по сравнению с прямоугольной пластиной.

Оптимальной формой выпукло-вогнутой пластины, обладающей максимальной удельной теплоотдачей, будет пластина, контур которой ограничен изотермической поверхностью. Указанному требованию соответствует кривая овала Кассини удовлетворяющая уравнению

р (OiM)x /(02М) const

(3)

где р (СИМ) - расстояние от одного центра Oi до точки М на кривой овала, р (ОаМ) - расстояние от другого центра Oz до точки М на кривой овала Кассини.

Ниже приведена сравнительная оценка удельной теплоотдачи прямоугольной пластины и пластины имеющей контур в виде овала Кассини.

Удельная теплоотдача прямоугольной пластины (фиг. 3) в предположении, что средняя температура поверхностей Д FI равна ti, а поверхностей ДР2, ДРз ДР4 и AFs равна t2.

9п

AFi (ti -t2)

Fn

+ t2,

где Fn F - 2Fo 2n(3n + Г2) - .2 n Л) (5) - поверхность теплоотдачи пластин, F - площадь пластины, включая площадь трубчатых элементов, Д FI 2 71 (п - го ) (6) - суммарная площадь элементов с температурой ti, ДР2 Fn - Д FI (7) - суммарная площадь элементов пластины с температурой t2.

Удельная теплоотдача пластины, выполненной по контуру в виде овала Кассини AFi(ti -ta)

дк

Рп-4ДР5-2ДРб

+ t2,

(8)

0

5

0

где FK Fn - 4 Д. Fs- 2 Д Fe (9) - поверхность теплоотдачи пластины, }

ДР5 (п2- -ц- ) (10) -поверхность

элемента пластины,

ДРб Fnp - 2FC1 + FC2 (11) - поверхность элемента пластины,

Fnp К(п + Г2) ( 12) - площадь прямоугольника 1, 4, 5, б,

К п(1 - cos p /2) (13) - стрелка сегмента круга радиуса п,

р II arccos -U-- (14)-половина

центрального угла сегмента круга радиуса П.

rj , п 4 4

Fcl

(

180 щадь полусегмента 1, 2, 5,

л

- sin p ) (15) - плоFd

Ј(

4

18F Sin

р ) (16) - пло

25

30

35

40

щадь сегмента 2, О, 3,

ДРт 2л: (п2-го2)(17)-суммарная площадь пластины с температурой ti;

AF2 Fn- Д Fi-4 Д Р5-2Д F6(18) - суммарная площадь пластины с температурой 12

Из зависимостей (4), (8) следует, что при разнице температур ti и 12 в 1-2°С нагреватель, изготовленный из пластин выполненных по контуру в виде овала Кассини, будет иметь массу на 5-10% меньше и иметь такую же теплоотдачу, как нагреватель, изготовленный из пластин прямоугольной формы.

Формула изобретения Пластина теплообменного или теплопе- редающего аппарата, содержащая профилированную плоскость, отличающая- с я тем, что, с целью увеличения теплоотдачи, внешний контур плоскости выполнен в виде овала Кассини.

1815590

дыпук/10- Вогнутая P/IUCTUHU

Использование: для увеличения теплоотдачи пластин теплопередающих устройств. Сущность изобретения: внешний контур пластины выполнен в виде овала Кассини. 3 ил.

Редактор

Составитель Н.Галинина

Техред М.МоргенталКорректор Л.Ливринц

Ф.г

Фм.Ь