Теплообменная поверхность

 

Использование, в теплотехнике в качестве конвективных поверхностей нагрева паровых котлов Сущность изобретения1 теплообмйнная поверхность содержит ряды труб 1 с поперечными ребрами в виде двух лепестков 4 и 5 с вырезами под трубы, соединяющие по крайней мере две смежные трубы, и продольными ребрами 2, расположенными между лепестками 4 и 5 в тепловом контакте. На участках лепестков 4 и 5, примыкающих к поверхности ребер 2, выполнены просечки с язычками, отогнутыми относительно плоскости лепестка с образованием перепускных щелей и расположенными в плоскости, перпендикулярной плоскости продольных ребер. 2 з п. ф-лы, 4 ил.

союз coBETcKYIx

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1746194 А1 (я)ю F 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4863277/06 (22) 03.09.90 (46) 07,07.92 Бюл. N. 25 (72) Э.Б.Филиппов и Г.Б.Черепенников (53) 621. 187, 142(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 802774, кл. F 28 F 1/12, 1979, Авторское свидетельство СССР

N1232931,,кл. F 28 F 1/12, 1984. (54) ТЕПЛООБМЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ (57) Использование: в теплотехнике в качестве конвективных поверхностей нагрева паровых котлов, Сущность изобретения;

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках преимущественно в качестве конвективных поверхностей нагревания паровых котлов.

Известна теплообменная поверхность, содержащая ряды труб, расположенных с равномерным шагом, снабженных продольными ребрами плавникового типа и соединенных попарно между собой поперечными перемычками в виде двух параллельных полос, в зазоре между которыми проходят продольные ребра, Недостатком этой теплообменной nQ" верхности является низкая тепловая эффективность поперечных перемычек из-за малой тепловоспринимающей поверхности, неблагоприятных условий их обтекания греющей средой и высоких термических сопротивлений контакта перемычек с трубами.

Наиболее близкой по технической сущ- . ности к предлагаемому является теплообманная поверхность, содержащая ряды теплообменная поверхность содержит ряды труб 1 с поперечными ребрами в виде двух лепестков 4 и 5 с вырезами под трубы, соединяющие по крайней мере две смежные трубы, и продольными ребрами 2, расположенными между лепестками 4 и 5 в теплоsoM контакте. На участках лепестков 4 и 5, примыкающих к поверхности ребер 2, выполнены просечки с язычками, отогнутыми относительно плоскости лепестка с образованием перепускных щелей и расположенными в плоскости, перпендикулярной плоскости продольных ребер. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. труб с продольными ребрами плавникового типа и поперечными ребрами в виде двух половин-лепестков, охватывающих по крайней мере две соседние трубы и образующих между собой зазор, в котором проходят продольные ребра, По сравнению с указанной теплообменной поверхностью, прототип обладает более высокой эффективностью благодаря увеличенной поверхности теплообмена поперечных ребер и увеличенной площади их контакта с трубами. Недостатком прототипа является относительно низкая тепловая эффективность продольных ребер по сравнению с поперечными, Это объясняется тем, что хотя продольные ребра имеют толщину, в 2 — 3 раза большую, чем поперечные, и соответственное 2 — 3 раза меньшее термическое сопротивление, условия их обтекания греющей средой, а значит, и теплообмена значительно хуже, С другой стороны, в местах сочленения труб с продольными и поперечными ребрами созда1746194

20

30

40

55 ются эоны, для которых характерна слабая интенсивность теплоотдачи от греющей среды из-за низких локальных скоростей потока. При малом шаге поперечных ребер эти зоны охватывают значительные части боковой поверхности продольных ребер вдоль их соединения с трубами, а также примыкающую поверхность трубы с обеих сторон ребра. В итоге температура продольного ребра оказывается существенно ниже, чем поперечного в равноудаленных от трубы точках. При атом отношение тепловой нагрузки, воспринимаемой продоль. ным ребром, к его массе может оказаться значительно ниже, че 4 у поперечного.

Цель изобретения — повышение тепловой эффективности теплообменной поверхности.

Для этого в теплообменной поверхности, содержащей ряды труб с продольными ребрами и поперечными ребрами в виде лепестков, между которыми расположены продольные ребра; лепестки соединены с продольными ребрами по всей поверхности их соприкосновения с образованием теплового контакта, Кроме того, для предотвращения возникновения зон с низкой интенсивностью теплообмена каждый лепесток поперечного ребра снабжен по крайней мере двумя турбулизаторами в виде просечек с язычками, отогнутыми относительно плоскости лепестка с образованием перепускных окон-щелей, расположенных по линии касания лепестка с продольным ребром. Сущность предполагаемого изобретения состоит в интенсификации теплообмена греющей среды с теплообменной поверхностью ребер и труб и теплопереноса по материалу ребер.

Существенными признаками предполагаемого изобретения являются наличие ряда труб с поперечными и продольными ребрами, соединенными между собой.

При сопоставительном анализе с прототипом установлено, что предлагаемая теплообменная поверхность отличается соединением поперечных и продольных ребер по поверхности их соприкосновения с образованием теплового контакта между ними и наличием турбулизаторов на лепестках поперечных ребер в виде просечек с язычками, отогнутыми относительно плоскости поперечного ребра с образованием перепускных окон-щелей, расположенных напротив каждой из труб по линии касания лепестка с продольными ребрами.

Таким образом, данная теплообменная поверхность соответствует критерию изобретения "новизна", При поиске сходных технических решений в данной области науки и техники таковых не обнаружено, следовательно, данное техническое решение обладает "существенными отличиями", На фиг.1 изображена теплообменная поверхность; на фиг,2 — разрез А — А на фиг,1; на фиг,3 — узел I на фиг.2; на фиг.4 — разрез

Б — Б на фиг.3.

Теплообменная поверхность содержит ряд параллельных труб с продольными ребрами 2 (изображены плавниковые трубы) и поперечными ребрами 3, каждое из которых состоит из двух половин лепестков 4 и 5, охватывающих по крайней мере две трубы.

Наружный контур лепестка может быть прямоугольным или иметь волнообразную форму как у прототипа, Между лепестками 4 и 5 проходят продольные ребра 2, соприкасающиеся с лепестками, Продольные и поперечные ребра соединены между собой, образуя тепловой контакт. Соединение может быть выполнено, например, сваркой. Каждый лепесток имеет турбулизаторы 6 в виде просечек-язычков, отогнутых относительно плоскости ребра с образованием перепускных окон-щелей, расположенных напротив каждой из,труб 1 по линии касания лепестков 4 и 5 с продольным ребром 2, Просечки имеют прямоугольную форму и отогнуты против потока относительно линии изгиба, перпендикулярной поверхности продольного ребра, Работа теплообменной поверхности рассматривается на примере нагревания жидкости, текущей в трубах. При омывании греющей средой поверхностей продольных

2 и поперечных 3 ребер и неоребренных поверхностей труб 1 происходит их нагрев за счет конвекции. Теплота, сообщенная оребрению и трубе, благодаря теплопроводности, передается к внутренней поверхности труб и далее конвекцией к жидкости.

Причем вследствие лучших условий теплообмена поперечное ребро нагревается до более высоких температур, чем продольное.

Наличие теплового контакта между ними приводит к тому, что теплота от более нагретых лепестков 4 и 5 поперечного ребра 3 перетекает к менее нагретому ребру 2, которое, будучи более толстым и обладая мень-. шим термическим сопротивлением, эффективнее передает теплоту трубе 1 и затем жидкости, что в целом повышает эффективность теплообменной поверхности, Турбулизаторы повышают эффективность теплообмена греющей среды с трубами и корневыми частями продольных ребер. С другой стороны, при использовании топлива, дающего при сгорании мелкодисперсные твердые продукты сгорания, 1746194 турбулизаторы, создавая завихрения в потоке, препятствуют скоплению этих продуктов в зоне пересечения ребер с трубами.

Предварительные расчеты показали, что соединение продольных и поперечных ребер и введение турбулизаторов интенсифицирует приток тепла к жидкости на 3 — 7 j(,.

Технические и реимущества и редлагаемой теплообмен ной поверхности по сравнению с прототипом состоит в наличии теплового контакта между продольными и поперечными ребрами турбулизаторов на поперечных ребрах, Положительный эффект, который может быть достигнут при использовании предлагаемой теплообменной поверхности по сравнению с прототипом, состоит в повышении тепловой эффективности оребрения, а следовательно, и теплообменной поверх.ности в целом ориентировочно на 3-7";ь, Кроме того, снижается загрязняемость теплообменной поверхности.

Формула изобретения

1. Теплообменная поверхность, содержащая ряды труб с поперечными ребрами в виде двух лепестков с вырезами под трубы, 5 соединяющих по крайней мере две смежные трубы, а также с расположенными между лепестками продольными ребрами, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что с целью интенсификации теплообмена, лепестки попереч1О ных ребер примыкают к поверхности продольных ребер с образованием теплового контакта.

2. Поверхность по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что на участках лепестков, примы15 кающих к поверхности продольных ребер, выполнены просечки с язычками, отогнутыми относительно плоскости лепестка с образованием перепускных щелей, 3. Поверхность по пп.1 и 2, о т л и ч а ю20 щ а я с я тем, что отогнутые язычки расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости продольного ребра.

1746194

6-Е

Составитель А,Семенов .Редактор М.Стрельникова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Заказ 2386 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

°

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