Трубчатый оребренный элемент для теплообменника

 

Использование: в энергетике, в частности в теплообменных аппаратах. Сущность изобретения: трубчатый оребренный элемент для теплообменника содержит трубу по меньшей мере с одним каналом в сечении, преимущественно прямоугольной формы. В виде одного целого с трубой выполнены ребра, ориентированные фронтальной поверхностью по ширине трубы и расположенные с зазорами одно относительно другого. В каждом из указанных ребер верхняя часть выполнена в виде единой скругленной полки, а их фронтальная поверхность по ширине разделена на части, где четные части смещены относительно нечетных частей в направлении начала скругленной полки на величину шага между ребрами с образованием зазоров между указанными частями. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в частности к конструкции трубчатого элемента, в котором ребра выполнены как одно целое с трубкой.

Широко известны трубчатые элементы с оребрением, выполненным за одно целое с трубой.

Трубчатый элемент имеет по крайней мере один канал в сечении, преимущественно, прямоугольной формы, а его ребра ориентированы фронтальной поверхностью по ширине трубы и расположены с зазорами один относительно другого.

Теплообменники, изготовленные из указанного трубчатого элемента, имеют улучшенные теплогидравлические характеристики по сравнению с теплообменниками, имеющими оребрение, прикрепленное к трубе, например припаянную гофрированную пластину охлаждения.

Однако вследствие того, что ребра расположены в ряд по ширине трубы, происходит ламинарное движение потока воздуха, что снижает эффективность теплоотдачи.

Кроме того, ребра, особенно в верхней части, несмотря на равнотолщинность по высоте не обладают достаточной жесткостью, что отрицательно сказывается на прочности конструкции.

Наиболее близким решением к предлагаемому по технической сущности является трубчатый оребренный элемент, который содержит трубу по меньшей мере с один каналом в сечении, преимущественно, прямоугольной формы, на больших поверхностях которой расположены ребра, ориентированные фронтальной поверхностью по ширине трубы и расположенные с зазорами один относительно другого.

По высоте ребра имеют переменную толщину.

Общеизвестно, что равнотолщинные ребра требуют большего расхода материала (припуска для получения заданной поверхности теплопередачи), чем ребра, толщина которых уменьшается от основания к вершине.

Так как в последнем случае при наличии такого же припуска, как и для получения равнотолщинных ребер, будет образовываться большая поверхность теплопередачи, что в целом улучшает теплопередающую способность теплообменника.

Этому трубчатому элементу присущи вышеуказанные недостатки, при этом его ребра обладают еще меньшей жесткостью, чем в вышеописанном.

Цель изобретения повышение эффективности теплоотдачи и прочности конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в трубчатом оребренном элементе для теплообменника, содержащем трубу по меньшей мере с одним каналом в сечении, преимущественно, прямоугольной формы, и выполненные за одно целое с ней ребра, ориентированные фронтальной поверхностью по ширине трубы и расположенные с зазорами один относительно другого, в каждом из ребер, ориентированных фронтальной поверхностью по ширине трубы, верхняя часть выполнена в виде единой скругленной полки, а их фронтальная поверхность по ширине разделена на части, при этом каждая четная часть смещена относительно нечетных частей в направлении начала скругленной полки на величину половины шага между ребрами с образованием зазоров.

Кроме того, части фронтальной поверхности ребер выполнены эквидистантными с соизмеримой шириной.

Сопоставительный анализ признаков известного и предлагаемого решений показывает, что последнее имеет отличительные признаки, которым нет сходных в аналоге.

Следовательно, предложенное техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Предлагаемый трубчатый элемент по сравнению с аналогом обладает большей жесткостью, а следовательно, и прочностью, так как верхняя часть ребра выполнена в виде единой скругленной полки, простирающейся вдоль ширины трубы, а четные части ребра смещены относительно нечетных.

Последнее благоприятствует также улучшению теплоотдачи ребер, так как воздушные потоки соприкасаются со всей поверхностью ребра.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию изобретения "положительный эффект".

Отличительные существенные признаки предлагаемого технического решения в результате проведенного исследования известных решений не обнаружены.

Следовательно, предлагаемая совокупность признаков соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен предлагаемый трубчатый элемент; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1.

Трубчатый оребренный элемент содержит трубу 1 и выполненные за одно целое с ней путем механической обработки ребра 2.

Труба 1 имеет по меньшей мере один канал 3 в сечении, преимущественно, прямоугольной формы.

Ребра 2 ориентированы фронтальной поверхностью по ширине трубы 1 и расположены с зазорами (равными шагу t) один относительно другого вдоль длины трубы.

В каждом из ребер, ориентированных фронтальной поверхностью по ширине трубы, верхняя часть выполнена в виде единой скругленной полки 4, а их фронтальная поверхность по ширине ребра разделена на части 5.

При этом каждая четная часть смещена относительно нечетных частей на величину половины шага t между ребрами с образованием зазоров.

Части 5 фронтальной поверхности ребер выполнены эквидистантными с соизмеримой шириной.

Рассмотрим работу трубчатого элемента на примере использования его в качестве испарителя воздухоохладителя системы кондиционирования воздуха в транспортном средстве.

По каналам 3 трубы 1 циркулирует хладоноситель, а между ребрами 2 продуваемый воздух.

Хладоноситель в результате изменения своего агрегатного состояния поглощает тепло, вследствие чего ребра 2 и продуваемый через них воздух охлаждаются.

При этом за счет смещения частей 5 ребра четных относительно нечетных воздушный поток имеет турбулентное движение, что способствует повышению эффективности теплоотдачи и улучшению комфортных условий в транспортном средстве.

Кроме того, наличие полки 4 в совокупности со смещением частей четных относительно нечетных способствует прочности конструкции, а следовательно, и эффективности теплоотдачи и позволяет между трубчатыми оребренными элементами монтировать трубки радиатора-отопителя, осуществляя таким образом сборку комбинированного теплообменника, подвергаемого в дальнейшем пайке.

Формула изобретения

1. ТРУБЧАТЫЙ ОРЕБРЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ТЕПЛООБМЕННИКА, содержащий трубу с по меньшей мере одним каналом, имеющим в сечении преимущественно форму прямоугольника, на большей стороне трубы расположены с равным шагом поперечные ребра, выполненные за одно целое со стенкой трубы, причем на каждом ребре в зоне основания выполнены на равном расстоянии разрезы с образованием отдельных элементов ребра, а противоположные основанию наружные участки ребра выполнены скругленными, отличающийся тем, что скругленный участок выполнен в виде сплошной полки, а разрезы выполнены на части длины ребра от основания до упомянутого скругленного участка, причем основание каждого четного элемента ребра смещено относительно основания ребра в сторону внешней кромки скругленного участка на величину, равную половине шага между смежными ребрами.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что плоскости смещенных четных элементов ребра параллельны плоскостям нечетных элементов, причем четные и нечетные элементы имеют одинаковую ширину.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3