Комбинированная поверхность теплообменника

 

Использование: в котельной технике и может быть использовано в конвективных поверхностях нагрева котлоагрегэтов или других теплообменных устройствах. Сущность изобретения: поверхность теплообменника выполнена в виде пучка труб с равномерным поперечным шагом, состоящего из плоских змеевиковых труб с поперечными ребрами 2 и расположенных между ними промежуточных змеевиковых труб 3, расстояние между которыми равно расстоянию между трубами с поперечными ребрами, причем промежуточные змеевиковые трубы размещены с продольным смещением относительно труб с поперечными ребрами, величина которого меньше половины расстояния между трубам в змеевике . Кроме того, трубы с поперечными ребрами могут быть снабжены дополнительными продольными ребрами 4, а по периферии поперечных ребер выполнены вырезы под промежуточные трубы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСкиХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

{21) 4834049/06

{22) 04.06.90

{46) 23.11.92. Бюл. ¹ 43 (71) Саратовский политехнический институт (72) В. А. Медведев, Н. В. Пономарева и А. В. Кузьмин (56) Авторское свидетельство СССР

% 375445, кл. F 28 F 1/12, 1969, Авторское свидетельство СССР . № 802774, кл. F 28 F 1/12, 1979.

Авторское свидетельство СССР йв 846982, кл. F 28 F 1/12, 1979 — прототип.

Авторское свидетельство СССР йт 1285264, кл, F 28 F 1/12, 1984, (54) КОМБИНИРОВАННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

ТЕПЛООБЫЕННИКА

{57) Использование: в котельной технике и может быть использовано в конвективных поверхностях нагрева котлоагрегатов или Ы, 1776957А1 (Я)5 F 28 0 7/00, F 28 F 1 4, 1/14 других теплообменкых устройствах. Сущность изобретения: поверхность теплообменника выполнена в виде пучка труб с равномерным поперечным шагом, состоящего из плоских змеевиковых труб с поперечными ребрами 2 и расположенных между ними промежуточных змеевиковых труб 3, расстояние между которыми равко расстоянию между трубами с поперечными ребрами, причем промежуточные змеевиковые трубы размещены с продольным смещением относительно труб с поперечными ребрами, величина которого меньше половины расстояния между трубам в змеевике. Кроме того, трубы с поперечными ребрами могут быть снабжены дополнительными продольными ребрами 4, а по периферии поперечных ребер выполнены вырезы под промежуточные трубы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1776957

Изобретение относится к котельной технике и может быть использовано в конвективных поверхностях нагрева котлоагрегатов или других теплообменных устройствах.

Анализ отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы показывает, что одним из важнейшим направлений повышения экономичности, надежности и маневренности оборудования

ТЭС является дальнейшее широкое внедрение теплообменных поверхностей из оребренных труб. В настоящее время ведется разработка оребренных поверхностей нагрева. Применение таких поверхностей в котлоагрегатах позволяет существенно интенсифицировать теплообмен. Кроме эффекта от увеличения площади теплопередающей поверхности со стороны более низкого коэффициента теплоотдачи, часто удается одновременно получить дополнительный эффект от воздействия на гидродинамику теплоносителей, Это приводит к снижению металлоемкости и уменьшению габаритов теплообменных устройства, а также полных гидравлических сопротивлений с внешней и внутренней стороны, что позволяет получить экономию затрат по энергетическому оборудованию в целом. Разнообразию конкретных условий теплообмена соответствует почти такое же разнообразие различных видов оребрения, нашедшее отражение в достаточно обширной патентной и научнотехнической литературе. Из множества оребренных поверхностей нагрева можно выделить два основных типа — с продольным и поперечным оребрзнием. Недостатком поверхностей нагрева иэ труб с продольным оребрением является малая степень оребрения. Повышение ее за счет увеличения высоты ребра приводит к уве. личению продольных шагов, труб в пучке, что, кроме снижения тепловой эффективности ребер, отрицательно сказывается на эффективности поверхности нагрева в целом. В поверхностях нагрева из труб с поперечными ребрами возможно получение более высокого коэффициента оребрения как за счет увеличения высоты ребер, так и за счет уменьшения шага между ними. В этом случае увеличение степени оребрения не ведет к снижению эффективности ребер как в случае поверхности нагрева из труб с продольным оребрением.

Но уменьшение шага между ребрами увеличивает вероятность из загрязнения и способствует образованию областей застойных зон газа в межреберных каналах, что существенно снижает преимущества этих поверхностей.

Примером поверхности теплообмена, сочетающей в той или иной мере преимущества продольного и поперечного оребрения, может служить поверхность по а. с.

М 375445 /СССР/ — мембранно-лепестковая. Она содержит плоские змеевики, у которых между трубами вварены сплошные металлические полосы /мембраны/ с лепестками, расположенными перпендикулярно плоскости змеевика. Но эта поверхность имеет ряд существенных недостатков — низкую эффективность лепестков, поскольку они приварены к мембране, и сложную технологию изготовления.

Известна теплообменная поверхность, содержащая трубы, расположенные с равным шагом и соединенные между собой поперечными ребрами, причем трубы снабжены еще и продольными ребрами, расстояние между которыми составляет 1,5...0,25 от шага между трубами. Такая поверхность нагрева описана в а.с. М 802774 /СССР/, Данное техническое решение позволяет получить более высокий приведенный коэффициент теплоотдачи, чем предыдущее. Однако, густое расположение поперечных ребер на трубах увеличивает их загрязнение и способствует образованию застойных зон газа в межреберных каналах, что существенно снижает преимущества этих поверхностей, а повышение степени оребрения за счет увеличения высоты продольного ребра, приводит к увеличению продольных шагов в пучке, что, кроме снижения тепловой эффективности ребер, отрицательно сказывается на эффективности поверхности нагрева в целом.

Более удачным является техническое решение, реализуемого в а.с. N. 846982

/СССР/, которое принимается в данном случае за прототип. Эта поверхность нагрева состоит из чередующихся змеевиков с поперечным оребрением и цельносварных мембранных панелей, что позволяет более полно реализовать конструктивные и теплотехнические преимущества обоих видов оребрения. Однако, существенным недостатком этой поверхности нагрева является то, что густое расположение поперечных ребер на трубах приводит к образованию застойных зон газа в межреберных каналах, что заметно ухудшает теплообмен и снижа.ет коэффициент использования поверхности нагрева, Целью предполагаемого изобретения является повышение интенсивности теплообмена путем устранения застойных зон газов в межреберных каналах.

Поставленная цель достигается тем, что в поверхности теплообмена, содержащей

1776957

30

40

55 пучок труб с равномерным поперечным шагом, состоящий из плоских эмеевиковых труб с поперечными ребрами и расположенных между ними промежуточных змеевиковых труб, расстояние между которыми равно расстоянию между трубами с поперечными ребрами, промежуточные змеевиковые трубы размещены с продольным смещением относительно труб с поперечными ребрами, величина которого меньше половины расстояния между трубами в змеевике. Отличительным признаком заявляемого решения от прототипа является взаиморасположение змеевиковых труб комбинированной поверхности нагрева в трубном пучке, согласно которому промежуточные змеевиковые трубы размещены с продольным смещением относительно труб с поперечными ребрами, величина которого меньше половины расстояния между трубами в змеевике. Этот признак обусловливает соответствие предлагаемого технического решения критерию новизны.

Известна поверхность теплообмена, содержащая снабженный продольными ребрами шахматный пучок труб, четные ряды которых смещены в сторону нечетных навстречу движен и ю газа, о писа н на я в а.с.

М 1285264 /СССР/.. В результате такого смещения происходит поджатие диагонально-направленных потоков газа внутри пучка труб к нижним частям труб нечетных рядов и увеличение диагональных скоростей. При работе в запыленном золотой потоке газов зто способствует сдуванию сыпучих отложений золы с нижних частей труб и, следовательно, повышает эффективность работы поверхности, Недостатком такой поверхности нагрева является низкий коэффициент оребрения и отсутствие эффекта самообдувки труб при работе поверхности на незапыленном потоке.

В новом предлагаемом техническом решении положительный эффект от смещения труб получается и при чистом потоке газа, что указывает на функциональное отличие признака смещения в известном и новом решениях. В результате анализа известных решений авторами заявки не было обнаружено технического решения с указанным выше отличительным от прототипа признаком. В то же время использование указанного отличительного признака позволяет интенсифицировать теплообмен и повысить эффективность работы поверхности теплообмена в целом. Изложенное позволяет сделать вывод о том, что заявленное решение соответствует критерию существенные отличия как новая совокупность признаков.

На чертеже изображен поперечный разрез предлагаемой комбинированной поверхности теплообмена, где 1 — плоские змеевиковые трубы с поперечными ребрами

2; 3 — промежуточные эмеевиковые трубы.

Предлагаемая комбинированная поверхность теплообмена может быть выполнена в виде пучка труб с равномерным поперечным шагом, состоящего из плоских змеевиковых труб 1 с поперечными ребрами 2 и расположенных между ними промежуточных змеевиковых труб 3, расстояние между которыми равно расстоянию между трубами с поперечными ребрами, причем промежуточные эмеевиковые трубы размещены с продольным смещением относительно труб с поперечными ребрами, величина которого меньше половины расстояния между трубами в змеевике. Кроме того, трубы с поперечными ребрами могут быть снабжены дополнительными продольными ребрами, а по периферии поперечных ребер выполнены вырезы под промежуточные трубы. Такая компоновка трубного пучка комбинированной поверхности позволяет полностью сохранить все конструктивные и теплотехнические преимущества прототипа, а также обеспечить интенсификацию теплообмена и повышение эффективности работы поверхности теплообмена, В рабочем состоянии поток теплоносителя, направленный на рассматриваемую теплообменную поверхность, удаляясь о трубы змеевиков, разделяется на потоки, которые, частично турбулизируясь, смывают плоские змеевиковые трубы с поперечными ребрами. Благодаря продольному смещению промежуточных змеевиков, при движении газов сверху через пучок происходит увеличение диагональных скоростей и изменение направления вектора скорости газов. Это приводит к более полному и интенсивному омыванию труб с поперечными ребрами, устранению, таким образом, эастойных эон газа в межреберных каналах, что, в свою очередь, способствует интенсификации теплообмена и повышению эффективности работы комбинированной поверхности теплообмена в целом.

Формула изобретения

1. Поверхность теплообмена преимущественно для котлоагрегатов, содержащая пучок труб с равномерным поперечным шагом, состоящий из плоских змеевикоаых труб с поперечными ребрами и расположенных между ними промежуточных змеевиковых труб, расстояние между которыми равно расстоянию между трубами с поперечными ребрами, отличающаяся тем, что, с целью повышения интенсивности теп1776957

Составитель Н, Пономарева

Редактор Т. Иванова Техред М.Моргентал Корректор А. Долинич

Заказ 4114 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Рвушская нвб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина. 101 лообмена путем устранения застойных зон газов в межреберных каналах, промежуточные эмеевиковые трубы размещены с продольным смещением относительно труб с поперечными ребрами, величина которого меньше половины расстояния между трубами в змеевике.

2. Поверхность поп. 1, отл ича ю щая с я тем, что трубы с поперечными ребрами снабжены дополнительными продольными ребрами.

3. Поверхность попп. 1 и 2, отл и чающ а я с я тем, что промежуточные трубы выполнены гладкими.

4, Поверхность по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю5 щ а я с я тем. что промежуточные трубы выполнены с поперечными ребрами.

5. Поверхность по и. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что по периферии поперечных

10 ребер выполнены вырезы под промежуто ные трубы.