Теплообменная поверхность Советский патент 1981 года по МПК F28F1/30 F25B39/04 

(54) ТЕПЛООБМЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

1

Изобретение относится к элементам конструкции теплообменных аппаратов, испарителей и конденсаторов холодильных машин и может быть использовано в холодильном машиностроении..

Известны тештообменные поверхности , например конденсаторов холодильных машин, содержащие трубы с наружным оребрением, выполненным в виде пластин, снабженных прямоугольными гофрами, имеющими поперечные прорези.

Однако известные тештообменные поверхности имеют недостаточно высокую эффективность теплоотдачи, так как в вершинах гофр при соприкосновении ребер друг с другом гладкие непрерывные участки вдоль потока воздуха по всей ширине ребра и компактности теплопередающей поверхности вследствие того, что вершины гофр имеют плоскую форму.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена и повышение компактности.

Эта цель достигается тем, что прорези выполнены по всей ширине вершины гофра и их кромки отогнуты в разные стороны относительно вершины.

причем кромки прорезей отогнуты на расстояние, равное вершине гофра.

А также тем, что на боковых стенках гофров выполнены дополнительные прорези, соединенные с прорезями на вершинах, и их общие кромки отогнуты в разные стороны от плоскости пластин .

Кроме того, каналы,образованные

to кромками, имеют круглое сечение.

Причем противолежащие части кромок каждой прорези расположены соответственно в плоскости пластины и перпендикулярно ей.

15

На фиг. 1 изображен один из вариантов выполнения предлагаемой теплообменной поверхности, когда кромки отогнуты в разные стороны относительно вершины гофра, а боко20вые стенки последнего перпендикулярны плоскости ребра; на фиг. 2 то же, когда каналы, образованные кромками, имеют круглое сечение; на фиг. 3 - то же, когда противо25лежащие части кромок каждой прорези расположены соответственно в плоскости пластины и перпендикулярно ей.

Теплообменная поверхность содержит трубу 1, ребра 2, снабженные гофрами

30 3, имеющими поперечные прорези 4

с отогнутыми кромками 5, величина сдвига которых одних относительно других должна быть не менее 1,5-2 м и не более высоты гофра, ограниченной величиной шага, ребер.

Гофры 3 могут иметь различный профиль с образованием каналов с сечением, имеющим различную форму: прямоугольную, круг, щелевую, ромб или форму, изображенную на фиг. 3.

Форма сечения каналов определяется, исходя из условий компактности, эффективности теплообмена, коэффициента оребрения, технологии изготовления и весовых характеристик

Так форма каналов у теплообменной поверхности, изображенной на фиг. 1, определяется технологическими условиями, эффективностью теплообмена, а также условиями компактности, так как при сохранении прерывистости ребер обеспечивает максимальную компактность, а именно: газовая среда, протекая вдоль поверхности вершин гофр, в местах прорезей срывается с этой поверхности, и посколъку длина участков ребер между прорезями мала (3-4 мм), то толщина пограничного .слоя потока нарастающая по мере его продвижения вдоль стенки, в конце участка также невелика. На следующем участке пограничный слой формируется вновь и также на протяжении всего участка имеет небольшую толщину. Малая толщина пограничного слоя, представляющего, основное сопротивление теплоотдачи, обусловливает высокую эффективность теплоотдачи. При срыве потока с поверхности ребра в месте прорези и сдвига кромок частицы потока, которые находились в пристеном слое, оказываются в ядре потока Таким образом, обеспечивается интенсивное перемешивание частиц потока, что повышает эффективность теплоотдачи. Кроме того, при срыве потока с коротких участков тофр имеет место турбулизация потока,также повышающая эффективность теплоотлачи со стороны газовой среды на гофрированных участках ребер примерно в два раза выше, чем на гладких сплошных ребрах. При выборе высоты гофр, равной шагу ребер t , поверхность гофрированных участков ребер увеличивается за счет поверхности бобковых стенок гофр в три раза. Поверхность вершин гофо за счет изгиб#у-величивается в .-у . 1.55 раза. Общее увеличение компактности . теплопёредающей поверхности в рассматриваемом варианте по сравнению с гладкими ребрами при одинаковом шаге ребер составляет примерно 2,2 раза. Примерно во столько же раз уменьшается гидравлический диаметр сечения, что соответствует увеличен коэффициента теплоотдачи со стороны

газовой среды минимум на 20 %. Кроме того, имеет место увеличение коэффициента теплоотдачи за счет прерывистости вершин гофр, которое составляет минимум 30 %. в этом варианте выполнения увеличение компактности поверхности и эффективности теплоотдачи приведет к тому, что при сохранении шага ребер и степени оребрения габариты теплообменника по сравнению с аппратом, где использованы гладкие сплошные ребра, уменьшается примерно в 2,2 раз.а, а вес примерно на 25 %.

Форма каналов у теплообменной поверхности, изображенной на фиг. 2, определяется из условий коэффициента оребрения и технологии изготовления. Эту поверхность целесообразно использовать при большом шаге ребер (6-8 мм), при этом габариты теплообменника уменьшаются в 1,6 раза, вес на 50 % по сравнению с.теплообменниками,, содержащими теплообменные поверхности, имеющими гладкие сплошные ребра.

Эффективность ребра достигается за счет прерывистости стенок гофр, обеспечивающей срыв потока среды по всей гофрированной части ребра. Шсота гофр этого варианта теплообменной поверхности принимается равно половине шага ребер.

Форма каналов у теплообменной поверхности, изображенной на фиг. 3, определяется условиями компактности, эффективности теплообмена и весовыми характеристиками.

Для возможности сборки ребер с шагом t необходимо в местах прорезей удалить часть материала ребра шириной , например , 0,5 мм.

Боковые стенки гофров целесообразно сдвинуть относительно друг друга на величину обеспечивающую одинаковое расстояние между боковыми стенками , где f - величина сдвига, с - ширина гофров.Сдвиг боковых стенок обеспечивает их прерывистость. В результате все стенки гофр оказываются прерывистьми, эффективность теплоотдачи столь же высока, как;, в предьиущем варианте (фиг. 2), а компактность поверхности значительно выше. Этот вариант выполнения целесообразен тогда, когда выдвигаются высокие требования как по компактности, так и по всему, при относительно небольшом шаге (3-4 мм) и высоких степенях оребрения. При одинаковом шаге и одинаковой степени оребрения габариты теплообменника в этом варианте по сравнению с теплообменником, имеющим гладкие сплошные ребра, уменьшается примерно в 2,2 раза, а вес - на 50 %. Однако этот вариант теплообменной поверхности более сложен в изготовлении. Изобретение позволяет обеспечить высокие коэффициенты теплоотдачи при различных степейях чистоты омывающей ребра среды. Формула изобретения 1. Теплообменная поверхность, на пример, конденсатора холодильной машины, содержащая труба с наружным оребрением, выполненным в виде плас тин, снабженных прямоугольными гофрами, имеющими поперечные прорези, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и пошшения компактности, прорези выполнены по всей ширине вершины гофра и их кромки отогнуты в разные стороны относительно верядины. 2.Поверхность по п. 1, о т л и чающаяся тем, что кромки прорезей отогнуты на расстояние, равное высоте гофра. 3.Поверхность по п. 1, отлич а Ю.Щ а я с я тем, что.на боковых стенках гофров выполнены дополнительные прорези,соединенные с прорезями на верошнах, и их общие крсялки отогнуты в разные стороны от плоскости пластин, 4.Поверхность по п. 3, о т л и чающаяся тем, что кгшалы, образованные кромками, имеют круглое сечение. 5.Поверхность по п. 3. OL.T л и чающаяся тем, что противолежащие части кромок каждой Щ)ореэи расположены соответственно в плоскости пластины и перпендикулярно ей.