Теплообменник

 

14 А3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) И1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ТЕШ100БИЕШ1ИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

IlPH ГННТ СССР

1 (21) 4670188/06 (22) 30.03.89 (46) 23. 04. 91. Бюл. N - 15 (71) Ироизводственное объединение

"Ворошиловградский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции" (72) С.11.Талалаев, В.К.Коваль, .

И.А.Григорова и A.Á.Ðåéçè« (53) 621.565.94(088 ° 8) (56) Заявка Великобритании ) 2111667, кл. Г 28 Г 1/36, опублик. 1982„ (57) Изобретение относится к теплотехнике. и псзволяет интенсифицировать теплообмен. Теплообмен«ик содержит пучок параллельных труб 3, на наружных и внутренних стенках которых выполнены винтовые рифления 4, например, в виде каналов„ Кехаду винтовыИзобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в различнж: отраслях хозяйства„

Цель изобретения — интенсификация теплообмена,.

11а фиг.1 изображен общий вцд теплообменника, разрез; «а фиг.2 — узел

j. на фиг.1 (пример расположения участков кольцевых ребер, расположен«ых в шахматном порядке между ви«товыми риалениями с правой и левой иавивк»- . ми на смежных трубах);«в фиг.3 — то же, пример расположения участков кольцевых ребер, расположе««ых в шахмат— щ) Г 28 D 7/16, Г 28 F 1/24,1/36

2 ми рифлениями 4 на наружных стенках труб 3 выполнены участки кольцевых ребер 5, которые могут быть вогнутыми или выпуклыми по направлению движения среды и иметь разную высоту, а направление винтовых рифлений 4 может быть противоположно как на смежных трубах 3, так и на различных отрезках каждой трубы. Рабочая среда, протекая по винтовым канавкам на смежных трубах 3, закручивается, и под действием центробежных сил развиваются винтообразные вихревые структуры потока, которые встречают на своем пути ребра 5, выполняющие функцию зкрана. Вихревые структуры разрушаются, и среда входит в теплообменное взаимодействие благодаря наличию ударно-отражательного процесса взаимодействия в самой среде при отрыве закрученных струй противоположно основному течению среды.

6 з.п. ф-лы, 9 ил. нам порядке между винтовыми рифлениями с чередующимися участками од«остронней и двусторонней (левой и правой) навивок на смеж«ых трубах; а фиг ° 4 — то же, пример расположения участков ребер с несимметричным профилем, расположенных между винтовыми рифле«иями с од«осторонией и многозаход«ой «авивками на смежных трубах; на фиг.5 — то же, пример расположения поперечных кольцевых ребер между ребрами смежных труб согласно соседнего; на фиг.6 — несимметрич«ый профиль ребра; «а фиг.7

1643914 вариант выполнения кольцевых ребер с разной высотой; на фиг.8 — другой вариант выполнения кольцевых ребер с разной высотой; на фиг. 9 — выполнение на трубах одновременно винтовых рифлений разных направлений.

Теплообменник содержит трубу 1, поперечные перегородки 2 и пучок труб

3, на внешней и внутренней поверхнас- 10 тях которых выполнены винтовые риАления 4 и дополнительно участки с кольцевыми ребрами 5, высота которых превышает высоту рифлений 4. Ребра 5 могут иметь несимметричный профиль, 15 образованный прямой, перпендикулярной образующей трубы 3, и выпуклой кривой.

Ребра 5 могут иметь разную высоту.

Участки кольцевых ребер 5 на смежных трубах 3 могут быть размещены атно- 20 сительно друг друга в шахматном порядке °

В другом варианте ребра 5 одной трубы 3 могут быть размецены между ребрами S другой трубы. Винтовые риф-.25 ления 4 на смежных трубах 3 могут иметь противоположное направление навивки. Винтовые рифления 4, примыкаюцие к кажцому участку с ребрами 5, могут также иметь противоположное íà- 30 правление навивки, Рабочая среда, например холодное топливо, через патрубок подвода поступает в корпус 1, омывая теплообменные трубы 3 и перегородки 2, и отводится через патрубок отвода.

БлаГодаря тому, что на наружных ,стенках труб 3 между винтовыми рифлениями 4 выполнены участки кольцевых ребер S, выступающие над гребнями вин- 40 товых рифлений 4, рабочая среда, протекая, например» по винтовым канавкам правого и левого направлений навивки на смежных трубах 3, закру чиваетея в противоположные стороны, 45 . и пад действием центробежцых сил развиваются винтообразные вихревые структурные потоки, которые встречают на своем пути поперечные кальцевше ребра

5» выполняющие Функцию экрана. Винто- 50 образные вихревые структуры разрушаются, и среда входит в теплаобменное взаимодействие благодаря наличию ударнаотражательного процесса воздействия в самой среде при отрыве закрученных струй от поперечных кольцевых ребер

5, противоположно основному течению. среды и гидродинамическому процессу вынужденного движения среды при отрыве потока от поперечных ребер 5 !

» сопровождаюцегося одновременно взаимо,действием подъемных сил, сил инерции и сил вязкости. Причем при ударе потока давление перед выступающими поперечными кольцевыми ребрами возрастает и противодействует потоку, тем самым способствует движению жидкости в противоположном направлении и служит одной из причин отрыва пограничного слоя. Вследствие этого поток в межтрубном пространстве будет протекать с непрерывно изменяющимися параметрами по сечению пучка труб 3 (давления., скорости, плотности). За поперечными кольцевыми ребрами 5 снова развиваются. винтаобразные вихревые структуры потока, которые повторно разрушаются (разнонаправленные вихри) при течении среды вокруг пучка труб 3.

При такой организации траектории движения среды как по поверхностям труб 3, так и в межтрубном проетранстве возникают вынужпенные колебания с различными амплитудой и вектором направленности среды и сама среда активнее входит в теплаобменное взаимодействие при таких чередующихся встречна-направленных ега движениях, что способствует лучшему перемешиванию потока в межтрубном пространстве и тем самьм повышает степень утилизации тепла от нагревающей среды за счет повышения глубины утилизации в межтрубнам пространстве, в результате чего резко изменяется количество воспринимаемого средой тепе а, обеспечивается требуемый теплосъем средой и, как следствие, интенсифицируется теплообмен между данной средой и теплоносителем, протекающим в межтрубном пространстве, что способст.вует уменьшению толщины вязкого подслоя и тем самым обеспечивает дополнительную интенсификацию теплаобмена.

При выполнении поперечных кольцевых ребер 5 несимметричного пРоФиля, выпуклых в одну, сторону, с расположением участков паслених в шахматном порядке между винтовыми рифлениями с чередуюцимися участкамн односторонней и двусторонней (левой и правой) навивками на смежных трубах 3 обеспечивается одновременно закрутка среды на смежных участках труб З.в одну сто рону и сдвиг ударно-отражательного процесса в межтрубнам пространстве

5 16439 пучка труб 3 с плавным обтеканием средой выпуклых рифлений 4 по направлению движения среды, что позволяет также .интенсифицировать теплообмен в мектрубном пространстве. При вы5 полнении кольцевых ребер 5 вогнутыми и выпуклыми и обращенными навстречу друг другу вогнутыми прверхностями, расположенными между винтовыми рифлениями с одностронней и многозаходной навивками на смежных трубах, достигаются изменение давления передвыступающими поперечными кольцевыми ребрами 5, изменение траектории движения среды в широком диапазоне при ее взаимодействии в межтрубном пространстве со смежными участками труб

3, что способствует отрыву пограничного слоя.

При расположении поперечных кольцевых ребер 5 между ребрами 5 смежной трубы 3 достигаются дополнительно дросселирование рабочей среды, увеличение ее скорости истечения по ла- 25 биринтному каналу при взаимодействии потоков, закрученных в разные стороны, что дополнительно интенсифицирует теплообмен в межтрубном пространстве.

При расположении участков кольце- .30 вых ребер 5 в шахматном порядке между винтовыми рулениями с двусторонней (левой и правой) навивкой на смежных трубах достигается усиление винтообразной вихревой структуры потока на участках труб 1 с одновременным изме35 неннем сдвига ударно-отражательного процесса в межтрубном пространстве пучка труб 3 и, как следствие между средами интенсифицируется теплообмен

40 из-за турбулизации среды межтрубного пространства.

При выполнении кольцевых ребер 5 разной высоты достигается изменение величины ударно-отражательного процес- 45 са в межтрубном пространстве на участках труб 3, что способствует движе| нию жидкости в противоположном направлении с разной амплитудой колебаний основному движению среды и тем самым улучшает теплобмен..

Формула изобретения

1 ° Теплообменник, содержащий корпус, размещенные внутри него поперечные перегородки и пучок труб, на внешней и внутренней поверхностях которых вьптолнены винтовые . рифления, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью йнтенсификации теплообмена, на внешней поверхности труб выполнены дополнительные участки с кольцевыми ребрами, высота которых превьппает

BkIcoTó рифлений.

2. Теплообменник по п.1, о т л и— ч а ю ц и и с я тем, что ребра имеют несимметричный профиль, образованный прямой, перпендикулярной образующей трубы, а с противоположной боковой стороны — выпуклой кривой.

З.Теплообменник по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что ребра имеют разную высоту.

4. Теплообменник по пп.1-3, о т— л и ч а ю шийся тем, что на смежных трубах пучка участки с кольцевыми ребрами размещены относйтельно друг друга в шахматном порядке.

5. Теплообменник по пп.1-3, о т— л и ч а ю шийся тем, что ребра одной трубы размещены между ребрами смежной трубы пучка. б. Теплообменник по пп. 1-5, о тл и ч а ю ц и Й с я тем, что винто-. вые рифления на смежньс трубах пучка имеют противоположное направление навивки.

7. Теплообменник по пп. 1-6, о т " л и ч а ю шийся тем, что винто" вые ри(ления, примыкаюцие к каждому участку с ребрам, имеют противоположное направление навивки.! G43914

1643914

Составитель О.Акимова

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Бескид, Редактор Т.Иванова

Заказ 1460 Тираж 403 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно †издательск комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101