Турбулизирующее устройство для теплообменной трубы Советский патент 1978 года по МПК F28F13/12 

Изобретение относится к области теплообменной техники и может применяться в .различных теплообменных трубах.

Известны турбулиэируюшие устройства, при помощи которых можно искусственно интенсифицировать теплообмен потока в трубах теплообменного аппарата ij. Нецостатком этих устройств является то, что турбулизация потока теплоносителя производится лишь на входном участке трубы и отсутствует возможность повышения коэффициента теплоотдачи по всей длине трубы.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является турбулизиру1о щее устрсйство для теплообменной трубы, содержащее установленные вдоль трубы на неподвижной оси завихрители . Недостатками такого устройства являются сравнительно слабая интенсивность тепло- отдачи и большая металлоемкость трубы.

Цель изобретения - интенсификация теплоотдачи и уменьшение металлоемкости трубы. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве завихрнтоли устаноплены на оси попарно с возможностью вращения и выполнены с лопастями, повернутыми на угол 40-60 относительно своей оси симметрии и размешенными в трубе с зазором, равным (0,03-0,1) t , а расстбяние между завихрителями в каждой паре равно (1,0-1,5) & , при этом пары расположены одна от другой на расстоянии (30-7О) , где 6 - максимальный размер завихрителей в плане.

Кроме того, одна лопасть каждого завйхрителя может быть повернута на угол 40 , а каждая последующая - на угол больший, чем предыдущая.

Лопасти каждого завйхрителя могут быть перфорированы на периферийных участках, лежащих в пределах (0,81,0) 6 , причем края перфорации со стороны потока выполнены рваными.

На чертеже схематично показано описываемое устройство.

Турбулизирующее устройство содержит запихрители 1, установленные попарно внутри трубы 2 па неподвижной оси 3. Для фиксации расстояния между завихрителлми 1 внутри каждой пары и парами завихрителей служат втулки 4 и 5 с фик сируюшими винтакш 6. Для предотвращения прогиба оси между парами завихрите лей 1 установлены распорки 7 из жесгко проволоки. Ось 3 центрируется внутри теплообменнь1х труб 2 при помотци тонких плоских фигурных планок 8. Лопасти завихрителей 1 повернуты на угол 40-60 относительно своей оси симметрии и размещены в трубе с зазором равным (0,03-0,1) 2 . Расстояние между равихрителями 1 в каждой паре равно ( 1,01,5) , а между парами завихрителей - (30-70)t . Турбулизнрующее устройство работает слецуюшим образом. Теплоноситель поступает в трубу 2 и заставляет вращаться установленные в ней завихрители 1. Под действием свобоп но вращающихся завихрителей 1 происходят закрутка потока в его периферийной зоне, разрушение и турбулизация пограничного слоя на внутренней поверхности теплообменной трубы. В результате попар ного расположения .завихрителей на оси турбулентный шлейф закрученного потока сохраняется на большей длине (30-706 ) . В результате срыва и разрушения пограничного слоя возрастает коэффициен теплоотдачи и интенсивность теплообмена в трубе в целом, fro позволяет также уменьшить металлоемкость трубы. Расстояние между паракгн завихрителей в пределах (30-70 ) является оптимальным с точки зрения наибольшей интенсификации теплообмена при наименьшем приросте гидравлического сопротивле ния и выбрано из условия обеспечения . максимальной длины турбулент1гого и1лейфа в пристенной области. Увеличение этого расстояния сверх 70 мецелесообра.зно, так как эффект от турбули.зации погра ничной пленки попарно расположенными завихрителями свыи1е этого расстояния практически исчезает. Расположение же пар .завихрителей на расстоянии, меньшем 30 6 , экономически нецелесообразно, так как в этом случае энергетические затраты на преодоление потоком дополнительного Сопротивления не окупаются не.значительным приростом коэффициента теплоотдачи. Минимальная величина зазора ежду лопастями и поверхностью трубы выбрана из технологических соображенш (лаВ11хритель должен свободно вращаться на неподвижной оси), а максимальная величина за.зора обусловлена тем, что длльнейшее увеличение его уменьшает длину турбулентного шлейфа. Собственно закрутку потока осуществляют лопасти каждого завихрителя 1, повернутые на угол 40-60 относительно своей jxvi симметрии. Поворот лопастей завихрителей в этих пределах является оптимальным, так как обеспечивает такую закрутку пристенного слоя, интенсивность которой не изменяется на максимальной длине теплообменной трубы. При уктеньшении расстояния между завихрителями внутри каждой пары цо величины, меньшей 1,0 С , возможно зацепление свободно вращающихся завихрителей, составляющих пару, а при увеличении расстояния между завихрителями внутри каждой пары до величины, большей 1,5, увешгчения длины турбулентного шлейфа, а значит, и интенсификации теплообмена не наблюдается. Кроме того, в первом случае значительно возрастает гидравлическое сопротивление протекающему че- ре.з теплообменную трубу потоку. Таким образом, и.зобретение позволяет достичь интенсификации теплообмена при одновременном уменьшении металлоемкости теплообменной трубы. Формула изобретения 1.Турбулизирующее устройство для теплообменной трубы, содержащее установленные вдоль трубы на неподвижной оси завихрители, отличающееся TeKf, что, с целью интенсификации теплоотдачи при одновременном уменьшении металлоемкости трубы, завихрители установлены на оси попарно с возможностью вращения и выполнены с лопастями, повернутыми на угол 40-60 относительно своей оси симметрии и размещенными в трубе .с за.зором, равным (0,03-О,1) С , а расстояние между завихрителями в каждой паре равно (1,О-1,5) t, при BTONf пары расположены одна от другой на расстоянии (ЗО-70) , где б - макмал1эный размер завихрителей в плане. 2.Устройство по п. 1,отлича юе е с я тем, что одна лопасть каждого запихрителя повернута на угол 40 , а каждая последующая - на угол больший, чем предыа ппая. 3.Устройство по п. 1, о т л и ч а юе е с я тем, что, лопасти каждого авихрителя перфорнпованы па nepHifiopnuных участках, лежащих в пределах