Теплообменная труба

 

Использование в теплообменниках и конденсаторах паровых турбин. Сущность изобретения: труба 1 содержит размещенную по ее оси ленточную вставку 2, примыкающую к внутренней поверхности трубы и имеющую чередующиеся спиральные 3 и прямолинейные 4 участки, причем последние со стороны, примыкающей к одному из спиральных участков 3, имеют периферийные вырезы, длина которых не превышает половины шага спирального участка. Вырезы могут иметь одинаковую ширину или уменьшающуюся по ее длине, при этом максимальную величину вырезы имеют в сечении , примыкающем к спиральному участку. В поперечном сечении трубы вырезы могут иметь переменную ширину, уменьшающуюся в направлении закрутки ленты, или отогнутые в том же направлении лепестки. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rs))s F 28 F 1/40, 13/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4889410/06 (22) 10,12.90 (46) 30.08.92, Бюл. М 32 (71) Ленинградский институт машиностроения (72) Г.Н.Ерченко, И.А.Богов, Н.Г.Ерченко и В,К.Цихелашвили (56) Авторское свидетельство СССР

М 705239, кл. F 28 F 1/40, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 36418, кл. F 28 F 13/12, 1934. (54) ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА (57) .Использование: в теплообменниках и конденсаторах паровых турбин. Сущность изобретения: труба 1 содержит размещенную по ее оси ленточную вставку 2, примы„„Я „„1758387 А1 кающую к внутренней поверхности трубы и имеющую чередующиеся спиральные 3 и прямолинейные 4 участки, причем последние со стороны, примыкающей к одному из спиральных участков 3, имеют периферийные вырезы, длина которых не превышает половины шага спирального участка. Вырезы могут иметь одинаковую ширину или уменьшающуюся по ее длине, при этом максимальную величину вырезы имеют в сечении, примыкающем к спиральному участку, В поперечном сечении трубы вырезы могут иметь переменную ширину, уменьшающуюся в направлении закрутки ленты, или отогнутые в том же направлении лепестки. 4 з,п. ф-лы, 4 ил.

1758387

Изобретение относится к кожухотрубным теплообменникам и может быть использовано в теплообменных аппаратах и в конденсаторах паровых турбин.

Известен трубчатый элемент теплообменника с размещенным внутри спиральным ленточным завихрителем, состоящим из отдельных секций, соединенных одна с другой посредством проволочн ьгх спиралей, длина которых больше длины секций, спирали выполнены с шагом, составляющим (1 — 3) d, и дйаметром проволоки, равным (0,05 — 0,15) d, где d — внутренний диаметр трубчатого элемента. Завихритель разбивает турбулизированный поток на две части и закручивает его, способствуя интенсивному перемешиванию всего теплоносителя, а проволочные спирали разрушают пристенный слой потока рабочей среды и интенсифицируют теплообмен.

Недостатками такого трубчатого элемента является то, что вставка в него содер° 1 .. жит большое количество отдельных элементов, а отсюда и его сложность и трудоемкость установки; низкая надежность вследствие необходимости установки вставки в трубу в свободном состоянии, так как в противном случае возможна деформаЦия отдельных составных элементов вставки.

Наиболее близкой к предлагаемой является теплообменная труба с размещенной внутри ленточной спиральной вставкой, имеющей чередующиеся спиральные и прямолинейные участки. Наличие в теплообменной трубе вставки с чередующимися спиральными и прямолинейными участками обеспечивает турбулизацию потока, разбиваемого вставкой на две части, за счет его закрутки, что способствует интенсивному перемешиванию всего теплоносителя, Однако эта теплообменная труба характеризуется низким коэффициентом теплоотдачи с ее внутренней стороны из-за недостаточного разрушающего воздействия закрученного потока на спиральных участках вставки на пристеночный слой жидкости внутри трубы с прямолинейными участками вставки, Цель изобретения — интенсификация таплообмена.

Указанная цель достигается тем, что в теплообменной трубе с размещенной по ее оси ленточной вставкой, примыкающей к внутренней поверхности трубы и имеющей чередующиеся спиральные и прямолиней.ные участки, последние со стороны, примыкающей к одному из спиральных участков, выполнены с периферийными вырезами, длина которых не превышает половины шага спирального участка, На фиг, 1 изображена теплообменная труба; на фиг. 2 — теплообменная труба с изменяющейся шириной выреза; на фиг. 3 и

4 — сечение А-А на фиг. 1, В теплообменной трубе 1 (фиг. 1) с размещенной по ее оси ленточной вставкой 2, примыкающей к внутренней поверхности трубы и имеющей чередующиеся спираль5

10 ные 3 и прямолинейные 4 участки, последние со стороны, примыкающей к одному из спиральных участков 3, выполнены с периферийными вырезами 5, длина I которых не

15 превышает половины шага h спирального участка 3, Вырез 5 может иметь одинаковую ширину Ь по всей его длине (фиг, 1). Ширина выреза 5 может уменьшаться по его длине (Ь2<Ь1) и иметь максимальную величину в

20 сечении, примыкающем к спиральному участку (фиг, 2), Зазор 5 в поперечном сечении трубы может иметь переменную ширину, уменьшающуюся в направлении закрутки

25 спиральной лейты (фиг. 3), а ленточная вставка. 2 в зоне зазора 5 может иметь отогнутые в направлении закрутки спирального участка ленты лепестки 6 (фиг, 4).

При протекании рабочей среды по трубе

30 1 (фиг, 1) прОисходит с помощью ленточной вставки 2 разбивка среды на две части и ее последовательное закручивание на спиральном 3 участке и дальнейшее движение на прямом 4 участке вставки 2, При этом

35 среда на спиральном участке турбулизуется, происходит перемешивание жидкости в ядре потока, а также разрыв пристенного ламинарного слоя.

При выходе закрученного потока среды

40 на прямолинейный участок 4 трубы 1 первый стремится по инерции за счет накопленной кинетической энергии вращательного движения продолжить указанное движение, но вследствие наличия в трубе прямолиней45 ного участка 4 вставки 2 поток тормозится и при этом происходит преобразование кинетической энергии вращательного движения в потенциальную энергию давления, в результате чего давление среды у периферии

50 с одной стороны прямолинейного участка 4 вставки повышается, а с противоположной стороны у той же периферии оно понижается, вследствие чего через вырез 5 на прямолинейном участке 4 ленты происходит

55 перетекание среды из зоны повышенного давления в зону пониженного давления, что приводит к разрыву пристенного ламинарного слоя жидкости в районе периферийных вырезов 5 и тем самым к увеличению коэффициента теплоотдачи.

1758387

Длина выреза прямолинейного участка

4 вставки 2 не превышает половины шага спирального участка 3, так как на границе . указанной длины давление по сечению трубы выравнивается, Ориентировочная шири-на выреза Ь=(0,025-0,075) d, где d — 5 внутренний диаметр трубы, С уменьшением

d абсолютная величина выреза уменьшается.

В ряде случаев, особенна при относительно большом d, ширина выреза может 10 уменьшаться по его длине (фиг. 2), При этом

Ь1 ЗЬ, à b2=b, где Ь вЂ” зазор so входном сечении прямолинейного участка; Ь вЂ” зазор в выходном сечении участка с вырезам.

Указанное позволяет достигнуть получения 15 повышенной дополнительной интенсификации теплообмена нэ большей длине участка трубы с вырезом.

Выполнение зазора 5 в поперечном сечении трубы переменной ширины, умень- 20 шающейся в направлении закрутки спиральной ленты (фиг. 3), позволяет дополнительно интенсифицировать процесс теплоотдачи за счет образования конфуэорных участков в местах перетекания среды; Еще 25 больший эффект в отличие от. последнего достигается в случае, когда ленточная вставка 2 в зоне зазора 5 имеет отогнутые в направлении закрутки спирального участка ленты лепестки 6 (фиг. 4), так как при этом 30 увеличиваются размеры конфузорных участков в местах перетекания среды. . Таким образом, выполнение прямолинейных участков ленточной вставки с периферийными вырезами приводит к усилению 35 разрушающего воздействия закрученного потока на пристеночный слой жидкости в районах указанных вырезов, благодаря чему коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны трубы увеличивается.

Формула изобретения

1. Теплообменная труба с размещенной по ее оси ленточной вставкой, примыкающей к внутренней поверхности трубы и имеющей чередующиеся спиральные и прямолинейные участки, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, прямолинейные участки со стороны, примйкающей к одному из спиральных участков, выполнены с периферийными вырезами, длина которых не превышает половины шага спирэльногоучасткэ.

2. Труба по и. 1, отличающаяся тем, что вырез имеет одинаковую ширину по всей em длине.

3, Труба по и. 1, отличающаяся тем, что ширина выреза уменьшается по его длине и имеет максимальную величину в сечении, примыкающем к спиральному участку, 4. Труба по и. 1, о тл и ч а ю ща я с я тем, что вырез s поперечном сечении трубы имеет переменную ширину, уменьшающуюся в направлении закрутки спиральной ленты.

5. Труба по и. 2, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что ленточная вставка в зоне выреза имеет отогнутые в направлении закрутки спирального участка ленты лепестки.

1758387

A-А

Фиг,д

Составитель Г, Ерченко

Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Редактор Е. Копча

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

Заказ 2988 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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