Теплообменная труба с размещенной внутри вставкой

 

Использование: в теплообменных аппаратах и в конденсатах паровых турбин. Сущность изобретения: в теплообменной трубе с размещенной внутри вставкой 1, состоящей из двух идентичных частей, каждая из которых включает пары полуобечаек 2 и 3 в форме усеченного конуса разной длины, скрепленных между собой большими основаниями 4 с образованием конфузорно-диффузорных участков, в полости трубы по ее оси установлены две жестко соединенные между собой ленты 5 и 6. примыкающие торцами к внутренней поверхности трубы, и между каждой парой конических полуобечаек 2 и 3 расположены полуцилиндрические участки 8 длины, равной разности длин конфузного и диффузионного участков, и диаметром , равным диаметру меньшего основания усеченного конуса. Все полуобечайки 2 и 3 закреплены на лентах 5 и 6, причем участки одной вставки смещены относительно идентичного участка другой части вставки в продольном направлении , а торцы обеих лент 5 и 6 в зоне полуцилиндрических участков 8 каждой части вставки на всей их длине выполнены со сквозными прямоугольными вырезами . 3 ил.

(1нс F 28 F 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 1Р Я

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4911872/06 (22) 15.02.91 (46) 07.09.93, Бюл. hk 33-36 (71) Санкт-Петербургский институт машиностроения (72) Ерченко Г.Н., Богов И.А.. Ерченко Н.Г. (73) Ерченко Г.Н.. Богов И.А., Ерченко Н.Г, (56) 1. Авторское свидетельство СССР

ЛВ 1420333, кл. F 28 F. 1/40, 13/12, 1988.

2. Бажан П.И. и др. Справочник по теплообменным аппаратам. М,: Машиностроение, 1989, с. 72. (54) ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА С РА3МЕЩЕННОЙ ВНУТРИ ВСТАВКОЙ (57) Использование: в теплообменных аппаратах и в конденсатах паровых турбин, Сущность изобретения: в теплообменной трубе с размещенной внутри вставкой 1, состоящей из двух идентичных частей, каждая иэ которых включает пары полуобечаек 2 и 3 в форме усеченного конуса разной длины, „„RU „„ 2000533 С скрепленных между собой большими основаниями 4 с образованием конфузорно-диффуэорных участков, в полости трубы по ее оси установлены две жестко соединенные между собой ленты 5 и 6, примыкающие торцами к внутренней поверхности трубы, и между каждой парой конических полуобечаек 2 и 3 расположены полуцилиндрические участки 8 длины, равной разности длин конфузного и диффузионного участков, и диаметром, равным диаметру меньшего основания усеченного конуса. Все полуобечайки 2 и 3 закреплены на лентах 5 и 6, причем участки одной вставки смещены относительно идентичного участка другой части вставки в продольном направлении, а торцы обеих лент 5 и 6 в зоне полуцилиндрических участков 8 каждой части вставки на всей их длине выполне- Ь ны со сквозными прямоугольными вырезами. 3 ил.

4 р р

2000533

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

Известна теплообменная труба (1), внутри которой размещена турбулизирующая вставка, выполненная в виде гофрированной ленты, линии перегибов которой расположены под углом друг к другу и к стенке трубы с образованием на торцах ленты точек пересечения и размещены в одной плоскости, смещенной относительно центральной оси трубы, Дополнительные линии гибов перпендикулярны торцам ленты, проходят через указанные точки пересечения и расположены в различных плоскостях с образованием в продольном сечении трубы конфуэорно-диффузорного канала, Такое выполнение способствует возникновению неоднородного поля давления по длине трубы и позволяет перетекать теплоносителю из одной зоны течения в другую, что приводит к дополнительной турбулизации потока в плоскости поперечного сечения трубы, Так как данная труба круглая и гладкая, то она может быть выполнена снаружи и оребренной с целью интенсификации теплообмена при конденсации пара на ее наружной поверхности.

Недостатком ее является низкий коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны, так как приведенная конструкция турбулиэирующей вставки не обеспечивает надлежащей закрутки потока, а следовательно, его турбулизации и, кроме того, она не позволяет получить длину конфуэорного участка больше длины диффузорного участка, что также ухудшает турбулизацию потока, а следовательно, не позволяет получать высокие коэффициенты теплоотдачи с внутренней стороны трубы.

Известна также наиболее близкая по конструктивному решению к изобретению теплообменная труба с размещенной внутри нее турбулизирующей вставкой (2), состоящей из примыкающих друг к другу усеченных конусов таким образом, что между внутренней поверхностью теплообменной трубы и вставкой образуется кольцевой канал типа диффузор-конфуэор. Благодаря наличию участков увеличенных скоростей и пониженных скоростей, чередующихся друг с другом, происходит интенсивное смешивание слоев жидкости эа счет возникновения кавитационного режима течения в сопловых сечениях. Около стенок трубы скорость прохождения особенно увеличивается, что разрушает неподвижный слой жидкости на стенках и интенсифицирует теплообмен. Снаружи трубу омывает пар

55 или жидкость, и соответственно эа счет протекания внутри трубы охлаждающей среды пар конденсируется на ее поверхности, а жидкость охлаждается.

Недостатками такой теплообменной трубы являются низкий коэффициент теплоотдачи с ее внутренней стороны, грудоемкость ее изготовления, большая масса турбулиэующей вставки, сложность крепления последней внутри трубы. повышенное гидравлическое сопротивление.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена.

Цель достигается тем, что в предложенной теплообменной трубе размещенной внутри вставкой, состоящей иэ двух идентичных частей, каждая из которых включает пары полуобечаек в форме усеченного конуса разной длины, скрепленных между собой большими основаниями с образованием конфузорно-диффузорных участков, в полости трубы по ее оси установлены две жестко соединенные между собой ленты, примыкающие торцами к внутренней поверхности трубы, и между каждой парой конических полуобечаек расположены полуцилиндрические участки длиной, равной разности длин конфу=орного и ди4фузорного участков, и диаметром, равным диаметру меньшего основания усеченного конуса, при этом все полуобечайки закреплены на лентах, причем участки одной части вставки смещены относительно идентичного участка другой части вставки в продольном направлении на расстояние, равное длине конфуэорного участка, а торцы обеих лент в зоне полуцилиндрических участков каждой части вставки на всей их длине выполнены со сквозными прямоугольными вырезами, Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками, описывающими заявленную теплообменную трубу с размещенной внутри вставкой, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

В частности, не известны теплообменные трубы и размещенной внутри вставкой, в полости которых по оси были бы установлены две жестко соединенные между собой ленты, примыкающие торцами к внутренней поверхности труоы, и между каждой парой конических полуобечаек были бы расположены полуцилиндрические участки длиной, равной разности длин конфузорного и диффузорного участков. и диаметром, равным диаметру меньшего основания усеченного конуса, при этом все полуобечайки были бы закреплены на лентах, причем участки од2п0п533

15

40

55 ной части вставки были бы смещены относительно идентичного участка другой части вставки в продольном нзпрзвпении нз расстояние, равное длине конфузорного участка, а торцы обеих лент в зоне полуцилиндрических участков каждой части вставки на всей их длине были бы выполнены со сквозными прямоугольными вырезами, На фиг. 1 представлена предложенная теплообменная труба с размещенной внутри вставкой, вид боку; на фиг. 2 — сечение

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — труба, вид верху.

В предложенной теппообменной трубе с размещенной внутри вставкой 1, состоящей 13 двух идентичных частей, каждая 13 которых включает пары попуобечзек 2 и 3 в форме усеченного конуса разной длины, скрепленных между собой большими ocHQваниями 4 с обраэовзние1; конфузорнодиффузорных участков I» и tä, в полости по ее оси установлены две жестко соединенные между собой ленты 5 и 6. примыкающие торцами 7 к внутренней поверхности трубы, и между каждой парой конических попуобечаек 2 и 3 расположены попуцилиндрические участки 8 длиной, равной разности длин конфуэорного!, и диффузорного )и участков и диаметром д, равным диаметру меньшего основания 9 усеченного конуса, при этом все полуобечайки 2 и 3 закреплены на лентах 5 и 6. Участки одной части вставки смещены относительно идентичного участка другой части вставки в продольном направлении на расстояние, равное длине конфузорного I» участка. а торцы 7 обеих лент 5 и 6 в зоне полуцилиндрических участков 8 каждой части вставки на всей их длине !ц выполнены со сквозными прямоугольными вырезами 10.

В результате предложенного конструктивного решения при протекании рабочей среды по трубе иэ-за наличия внутри нее полукольцевых каналов типа конфуэор (фиг. 1), образовавшихся вследствие разбивки среды на две части (фиг. 2) BcT,låêoé

1, состоящей иэ двух идентичных частей, каждая из которых включает пары полуобечаек 2 и 3 в форме усеченного конуса разной длины, скрепленных между собой большими основаниями 4 с образованием voíôóэорно-диффузорных участков 4 и 1л, происходит поочередное увеличение, а затем уменьшение скорости жидкости, что приводит к интенсивному смешиванию Bc eõ слоев среды эа счет возникновения кавитационного режима течения в сопловых сечениях, При этом одновременно вследствие того, что участки одной части вставки смещены относительно идентичногп участка другой части вставки в продольном направлении нз расстояние. равное длине конфуэорно о!» участка, з торцы 7 обеих лент 5 и

6 в зоне полуцилиндрических участков 8 каждой 1зсти вставки 1 на всей их длине !ц выполнены со сквозными прямоугольными вырезами 10, при сжатии рабочей среды в одной части вставки в конфузорно л участке (фиг. 1, 3) последняя через прямоугольные вырезы 10 перетекает в зону рабочей среды полуципиндрического участка 8. Последнее создает оптимальные условия для процесса перетекания среды через вырезы 10 благодаря ток1у, что импульс давления в конфузорном участке вследствие окончания процесса сжатия рабочей среды достигает наибольшего значения. При этом происходит интенсификация теплообмена вследствие турбулизации потока в плоскости поперечного сечения трубы и особенно у поверхности ее в районе вырезов 10. Перетекание рабочей среды через прямоугольные вырезы 10 заканчивается на границе конца сжатия рабочей среды в конфузорном участке, з перетекание рабочей среды на конфузорном участке в другую часть трубы происходит в период, когда в последней достигается минимальное давление (конец расширения).

Высота прямоугольного выреза 10 вставки 1 составляет 0,05-0,15 внутреннего диаметра трубы и выбирается из условий эффективного разрушения неподвижного слоя жидкости нз стенках трубы. Минимальная высота выреза определяется величиной сопро1ивления последнего, возникающего при перетекзнии рабочей среды иэ одной эоны в другую, так кзк слишком малая высота выреза препятствует перетеканию среды и условия дпя разрушения пристенного слоя среды ухудша1отся. Увеличение высоты выреза сверх оптимального значения (0,15 внутреннего диаметра трубы) также проводит к у;:;дшениlo указанных условий, так как процесс перетекания распространяется вглубь от поверхности трубы и, таким образом, воздействие перетекающей среды на пристенный слой уменьшается, Таким образом. предложенное конструктивное решение TPf1лообменной трубы с размеL, ííîé внутри вставкой увел,ивает коэфф1 циент теплоотдачи с внутренней стороны трубы. з следовательно, интенсифицирует процесс теппообменз. формула изобретения

Теплообменная труба с размещенной внутри гстзгкой, состоящей из двух идонтичн,lx част,. й, каждая из которых включает

1 зры попупбечаек в cf opMe ycPuPHH«ro кону2000533

fc7 й7 фиг 2

Составитель Г, Ерченко

Техред М.Моргентал Корректор . Н. Король

Редактор

Тираж Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

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

Заказ 3075

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 са разной длины. скрепленных между собой большими основаниями с образованием конфузорно-диффуэорных участков, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, в полости трубы по ее оси дополнительно установлены две жестко соединенные между собой ленты, примыкающие торцами к внутренней поверхности трубы, и между каждой парой конических полуобечаек дополнительно расположены полуцилиндрические участки длиной, равной разности длины конфуэорного и диффузорного участков, и диаметром, равным диаметру меньшего основания усеченного конуса, при этом две полуобечайки закреплены на упомянутых лентах, участки

5 одной части вставки смещены относительно идентичного участка другой части вставки в продольном направлении на расстояние, равное длине конфуэорного участка. а торцы обеих лент в зоне полуцилиндрических

10 участков каждой части вставки на всей их длине выполнены со сквозными прямоугольными вырезами.