Теплообменный элемент

 

Изобретение относится к теплотехнике и позволяет интенсифицировать теплообмен. Теплообменный элемент выполнен с наружным профилем в поперечном сечении, имеющем закругленный передний участок 1, расширяющийся средний участок 2 и сужающийся кормовой участок 3, к которому примыкают продольные ребра 4, расположенные по касательной к образующим профиля и имеющие заостренные свободные кромки. Интенсификация теплообмена происходит за счет безотрывного обтекания элемента потоком с минимальной толщиной пограничного слоя, а также за счет вихреобразования на острых кромках ребер 4, приводящем к увеличению уровня турбулентности в следе за элементом, что способствует выравниванию распределения температуры по объему потока. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 Е 28 F 1/02 1/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4256655/24-06 (22) 05.06.87 (46) 30.10,89. Вюл. М -40 (71) Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова (72) В.Л. Жданов и П,Я. Черепанов (53) 621.565.58(088.8) (56) Патент Германии Ф 724762, кл. 17 f 5/02, опублик. 1942. (54) ТЕПЛООБМЕННЫИ ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение .относится к теплотехнике и позволяет интенсифицировать теплообмен. Теплообменный элемент выполнен с наружным профилем в поперечном сечении, имеющем закругленный

2 передний участок 1 расширяющийся средний участок 2 и сужающийся кормовой участок 3, к которому примыкают продольные ребра 4 расположенные по касательной к образующим профиля и имеющие заостренные свободные кромки.

Интенсификация теплообмена происходит за счет безотрывного обтекания элемента потоком с минимальной толщиной пограничного слоя, а также за счет в ихреоб раэ ов ания на ос трых к ромк ах ребер 4, приводящем к увеличению уровня турбулентности в следе эа элементом, что способствует выравниванию распределения температуры по объему потока, 2 ил, 1518648

Изобретение относится х тепиотих= нике и может быть использовано в теплоэнергетике, химической, нефтяной и металлургической промышленности.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена, На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменный элемент; на фиг, 2 ребро с заостренной свободной кромкой. 10

Теплообменный элемент имеет в по- перечном сечении наружный профиль, включающий закругленный передний участок 1, расширяющийся средний участок 2 и сужающийся кормовой учас- 15 ток 3, к .которому примыкают продольные ребра 4, расположенные по касательной к образующим профиля кормоного участка 3. Свободные кромки 5 ребер 4 выполнены заостренными.

В процессе работы поток теплоносителя набегает со стороны переднего участка 1, При этом описываемая форма при отношении длины элемента Ь к максимальной ширине d среднего участка 2 равной 3-5 способствует безотрывному обтеканию элемента °

Безотрывное обтекание с минимальной толщиной пограничного слоя обеспечивает эффективный теплообмен между поверхностью тела и потоком. Ввиду наличия на ребрах 4 острых кромок

5 на последних образуются вихри с частотой схода -160 Гц (Re л-10 ) .

Они приводят к увеличению пульсаций скорости в отрывной или рециркуляционной зонах течения, Увеличение уров» ня турбулентности в следе за теплообменным элементом приводит к формированию в пучке потока с повышенной 40 степенью турбулентности по сравнению с его исходным состоянием. Полость между ребрами 4, расположенная за кормовым участком 3 элемента, заполняется вихревым течением. В зависи- 45 мости от глубины полости в ней может образоваться либо один центральный вихрь, либо последовательность вихрей, интенсивность которых убывает по мере приближения ко дну полости. С точки зрения организации оптимального теплообмена полости отношение глубины полости 1 к расстоянию h между заостренными кромками 5 следует выдерживать в интервале 0,75-1, а рекомендуемый угол наклона образующих профиля кормового участка 3 к горизонтальной касательной профиля равен

3-6

Предлагаемый теплообменный элемент, сохраняя достоинства удобообтекаемых тел (низкие значения коэффициента сопротивления, узкая область отрывного течения, при которых имеет место оптимальная передача тепла к поверхности тела) за счет вихреобразования на двух острых кромках в кормовой области генерирует рост турбулентных пульсаций, турбулентной вязкости и, тем самым, интенсифицирует как теплообмен между теплоносителем и решеткой теплообменного аппарата, так и перемешивание теплоносителя, что способствует выравниванию распределения температуры по объему потока и, следовательно, более равномерному нагреву теплообменного элемента по его длине, снижая, таким образом, уровень термических напряжений на элементах конструкции теплообменных аппаратов.

Формула изобретения

Теплообменный элемент, наружный профиль которого в поперечном сечении включает закругленный передний учас" ток, расширяющийся средний участок и сужающийся кормовой участок, к которому примыкают продольные ребра, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, продольные ребра расположены по касательной к образующим профиля кормового участка и имеют заостренные свободные кромки.

1518648

Составитель О. Акимова

Текред Л.Сердюкова Корректор Т, Палий

Редактор В. Ковтун

Заказ 6593/44 Тирах 570 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб...д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ухгород, ул. Гагарина, 101