Теплообменная труба Советский патент 1981 года по МПК F28F1/08 

(54) ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА Изобретение относится к конструктивным элементам теплообменников и может быть использовано в парогенераторостроении, химической проьллшленности и других областях техники, связанных с производством и эксплуатацией теплообменного оборудования . И:)вестны теплообменные трубы с гофрированными витками,расположенными по винтовой линии и чередующимися с гладкими участками 1. Недостаток известных труб заключается в том, что они не Позволяют значительно интенсифицировать .процес теплообмена в теплообменниках, а именно, гофрирЬванные витки в продольном сечении трубы (сечении вдоль продольной оси трубы) очерчены пологими синусоидальными линиями.Закручи вание потока внутри трубы обеспечивается, поскольку для потока, движущегося поступательно вдоль оси трубы синусоидальный изгиб стенок представ ляет одновременно пологую выпуклость и впадину. Фронт которых повернут под углом к направлению движения. При обтекании их в каждом сечении трубы попарно образуются необходимые для возникновения циркуляции-области относительного давления и, разрежения Однако изгиб стенок трубы по синусоиде обусловлен определенным соотношением T/h между шагом винта синусоиды (числитель дроби) и высотой ребра (знаменатель дроби), имеющим значительную величину, что влияет на эффективность теплоотдачи, т.е. снижает ее, так как возникающая.сразу эа выступами дополнительная турбу- лентность затухает при большом шаге винта, и отрезок пути до следующего выступа винта практически мало отличается по структуре потока от течения в гладкой трубе. А если учесть, что труба имеет к тому же гладкие участки, то наблюдается лишь дискретная интенсификация гфоцесса теплообмена вдоль продольной оси трубы. Цель изобретения - интенсификация процесса теплообмена. Указанная цель достигается тем, что в известной трубе с гофрированными витками, расположенными по винто вой линии и чередующимися с гладкими , участками, на каждом витке гофры имеют одинаковые высоту и шаг, а в смежных витках шаг и высота гофров выполнены различными. При этом высота гофра, отнесенная к внутреннему диаметру гладкого

частка трубы на каждом из витков оответствует следующей зависимости:. 0,3 h4/d7hVd.. .h /d:jO,l,

где h

,h. высота гофров соответ fственно на первом,втором, ..., i-TOM витках вдоль трубы;

d внутренний диаметр гладкого участка трубы.

Расстояние Между вершинами сгюжных; 1хэфров на каждом витке равно 4-8)кратному размеру высоты гофро1з на этом витке.

Расстояние Т между начальными гофрами смежных витков равно 20(lgiRe 1)Ь,где Rg- число Рейнольдса для турбулентного режима течения среды внутри трубы; h - высота гофров предыдущего витка.

На чертеже изображена предлагаемая труба.

Труба содержит гофрированные витки 1 с гофрами 2 и гладкие-участки 3.

При расстоянии (шаге) между вершинами смежных гофров на каждом витке, равном (4-8)-кратному размеру высоты гофров на этом витке происходит увеличение уровня турбулентности.в закрученном потоке. Однако неограниченное увеличение уровня турбулентности ,во всем потоке, включая и ядро, нецелесообразно, поэтому установлен закон изменения высоты, гофров О , ,1, при этом достигается повышение степени самоочищения стенок -трубы от отложений.

При поступательномдвижении потока среды вдоль оси трубы по спиральной траектории с шагом Т происходит увеличение скорости потока вблизи стенки трубы и под действием центробежных, сил развиваются винтообразные вихревые структу Ж1, поэтому твердые частицы, находящиеся в потоке запыленного газового потока или загрязненной жидкости, прижимаясь к стенке И находясь в винтробразно.м вихревом движении вблизи стенки, создают эффект самоочищения поверхности труб при.сборке последних в пучок, устанавливаемый в теплообменном аппарате.

При использовании в теплообменных аппаратах предлагаемой трубы могут быть сокращены энергетические затраты на прокачку теплоносителя, пойкольку резко снижаются гидравлические потери, и имеет место минимальное лобовое сопротивление при движении теплоносителя из-за форкш выступов гофр витков у данной трубы, которая либо совсем не создает двухмерных OTIMBных зон, либо сочетает трехмерные вихревые структуры с небольшими отрывными зонами за выступами.

В теплообменнике может быть использован . теплоноситель любой номенклатуры при Любой температуре и степени очистки. При выполнении труб из химически стойкого по отношению к воде кислотам и щелочам материала или из стекла возможна их работа в. зоне точки росы в качестве предвключенной ступени воздухоподогревателя современного парогенератора. При этом КПД последнего увеличивается на 5-6% без коррозии металла труб. Повьшение интенсивности теплоотдачи компенсирует низкую теплопроводность стекла (гидравлическое сопротивление стеклянных труб меньше, чеМ стальных того же диаметра за счет меньшей величины абсолютной шероховатости).

формула изобретения

Теплообменная труба с гофрированными витками, расположенными по винтовой линии и чередующимися,гладкими участками, ор.личающаяся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, на каждом витке гофры имеют одинаковые высоту и шаг, а в смежНЫ.Х витках шаг и высота гофров выполнены различными.

2.Теплообмеиная труба по п.1, отличающаяся тем,что высота гофра, отнесенная к внутреннему диаметру гладкого участка трубы на каждом из витков, соответствует еле- дующей зависимости:

0,,, ..,l, где ,fh - высота гофров соответственно на первом, втором, ..., i-TOM висуках вдоль трубы; d - внутренний диаметр

гладкого участка трубы.

3.Теплообменная труба по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что расстояние между вершинами смежных гофров на каждом витке равно (4-8)кратному размеру высоты гофров на этом витке.

4.Теплообменная труба по п.1, отличающаяся тем, что расстояние Тмежду начальными гофрами смежных витков равно 20(lgRe-l)h, где Kg - число Рейнольдса для турбулентного режима течения среды внутри трубы; h - высота гофров предыдущего витка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции 2093925, кл. F 28 F 1/00, опублик.1973.