Турбулизирующее устройство для теплообменной трубы

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к конструкции турбулизирующих устройств, и может применяться в различных теплообменных трубах промышленных теплообменников. Турбулизирующее устройство для теплообменной трубы содержит жестко закрепленные на оси с заданным шагом завихрители-лопасти, обтекаемые потоком теплоносителя, причем завихрители-лопасти выполнены в виде прямоугольных пластин с острыми кромками на концах, центральная часть пластин расположена параллельно потоку теплоносителя, а концы повернуты относительно друг друга на угол 15-45 градусов, при этом завихрители-лопасти установлены по длине трубы на расстоянии от 1 до 5 внутренних диаметров трубы. Предложенное турбулизирующее устройство для теплообменной трубы при простоте выполнения обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления протекающего внутри трубы теплоносителя и интенсификацию процесса теплообмена. 1 ил.

 

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к конструкции турбулизирующих устройств, и может применяться в различных теплообменных трубах промышленных теплообменников.

Известно турбулизирующее устройство для теплообменной трубы (SU №624104, кл. F28F 13/12, 1978), содержащее попарно установленные вдоль трубы на неподвижной оси завихрители с лопастями и возможностью вращения, при этом лопасти повернуты на угол 40-60° относительно своей оси симметрии и размещены в трубе с зазором, равным (0,03-0,1)L, расстояние между завихрителями в каждой паре равно (1,0-1,5)L, при этом пары расположены одна от другой на расстоянии (30-70)L, где L - максимальный размер завихрителей в плане.

Известно турбулизирующее устройство для теплообменной трубы (SU №1460581, кл. F28F 13/14, 1989), содержащее ось, жестко и шарнирно связанные с ней завихрители с лопастями, обеспечивающими противоположное направление вращения завихрителей, при этом диаметр жестко связанных с осью завихрителей превышает диаметр шарнирно связанных на 0,5-1,0 внутреннего диаметра трубы.

Недостатками указанных способов является низкая технологичность в изготовлении и ремонте, а также возрастание гидравлических потерь при увеличении тепловой мощности устройств.

Известен турбулизатор для теплообменной трубы (US №5497824, кл. F28F 13/02, 1996), содержащий двойную полосу, свернутую в спираль, при этом турбулизатор устанавливают соосно внутри трубы теплообменника так, что он контактирует со стенками трубы или удален от внутренней поверхности стенки.

Данное устройство просто в исполнении, однако имеет низкие значения коэффициентов теплопередачи.

Наиболее близким к заявленному изобретению является турбулизирующее устройство для теплообменной трубы (SU №966482, кл. F28F 13/12, 1982), содержащее ось, выполненную с возможностью вращения, и установленные на оси с заданным шагом жестко укрепленные завихрители с лопастями, при этом лопасти через одну наклонены под разными углами к оси, а у остальных завихрителей угол наклона всех лопастей одинаков и составляет 30-50°. Завихрители установлены на оси с шагом, равным 5-8 внутренним диаметрам трубы.

Недостатком данного устройства является большое гидравлическое сопротивление протекающего внутри трубки теплоносителя за счет закручивания и вихревой турбулизации всего потока теплоносителя, а также незначительного утонения пограничного слоя крупными вихрями всего потока.

Технической задачей предлагаемого изобретения является интенсификация теплообмена и уменьшение гидравлического сопротивления протекающего внутри трубки теплоносителя при высокой надежности и простоте изготовления.

Поставленная задача решена тем, что в турбулизирующем устройстве для теплообменной трубы, содержащем жестко закрепленные на оси с заданным шагом завихрители-лопасти, обтекаемые потоком теплоносителя, завихрители-лопасти выполнены в виде прямоугольных пластин с острыми кромками на концах, центральная часть пластин расположена параллельно потоку теплоносителя, а концы повернуты относительно друг друга на угол 15-45 градусов, причем завихрители-лопасти установлены по длине трубы на расстоянии от 1 до 5 внутренних диаметров трубы.

В заявленном устройстве происходит турбулизация потока теплоносителя только в пристеночной области с образованием крупных вихрей, а наличие острых прямоугольных кромок на концах пластин-лопастей ведет к дополнительному образованию мелкодисперсных вихрей. Таким образом, наличие вихрей различного диапазона ведет к разрушению и утонению пограничного слоя на внутренней поверхности трубы и интенсификации теплообмена.

Сущность изобретения поясняется подробнее чертежом и описанием к нему.

На чертеже схематично изображено турбулизирующее устройство, содержащее ось 1, завихрители-лопасти 2, представляющие собой прямоугольные пластины, имеющие центральную часть 3 и концы пластин (периферийные части) 4. Турбулизирующее устройство расположено в теплообменной трубе 5.

Турбулизирующее устройство работает следующим образом.

Поток теплоносителя поступает в трубу 5, натекает на расположенные внутри трубы завихрители-лопасти в виде прямоугольных пластин 2, жестко закрепленных центральной (средней) частью 3 на оси 1 с помощью сварки или пайки. Завихрители установлены по длине трубы на расстоянии от 1 до 5 внутренних диаметров трубы (расстояние между пластинами в указанном диапазоне может быть одинаковым или различным). Центральная часть 3 завихрителей-лопастей (пластин) расположена параллельно потоку теплоносителя, а концы пластин (короткие стороны) 4 имеют острые кромки, при этом концы соседних пластин повернуты относительно друг друга на угол, выбранный из интервала 15-45 градусов, в связи с чем происходит турбулизация потока только в пристеночной области с образованием крупных вихрей. Выполнение завихрителей-лопастей в виде прямоугольных полосок с острыми кромками на концах ведет к дополнительному образованию мелкодисперсных вихрей. Наличие вихрей различного размерного диапазона в большей степени ведет к разрушению и утонению пограничного слоя на внутренней поверхности трубы 5.

В результате использования описанного турбулизирующего устройства возрастает коэффициент теплоотдачи и интенсивность теплообмена в трубе на 15-30%. В центральной части трубы около оси происходит стабилизация потока за счет параллельного расположения центральной части пластин по отношению к потоку теплоносителя, что, в общем, приводит к незначительному приросту гидравлического сопротивления потока теплоносителя в целом. Расположение завихрителей-лопастей 2 по всей длине трубы на расстоянии от 1 до 5 внутренних диаметров трубы с поворотом относительно друг друга на 15-45 градусов позволяет осуществить полную интенсификацию теплообмена по всей длине теплообменной трубы.

Таким образом, предложенное турбулизирующее устройство для теплообменной трубы при простоте выполнения обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления протекающего внутри трубы теплоносителя и интенсификацию процесса теплообмена.

Турбулизирующее устройство для теплообменной трубы, содержащее жестко закрепленные на оси с заданным шагом завихрители-лопасти, обтекаемые потоком теплоносителя, отличающееся тем, что завихрители-лопасти выполнены в виде прямоугольных пластин с острыми кромками на концах, центральная часть пластин расположена параллельно потоку теплоносителя, а концы повернуты относительно друг друга на угол 15-45° в, причем завихрители-лопасти установлены по длине трубы на расстоянии от 1 до 5 внутренних диаметров трубы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет использовать низкопотенциальные источники тепла, в том числе хозяйственно-бытовые стоки и другие тепловые отходы, для предварительного подогрева воды до подачи в водонагревательные устройства и для нагрева других жидкостей, газов или их смесей.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенерирующих устройствах, например в ядерных энергетических установках. .

Изобретение относится к устройствам для проведения экзотермических и эндотермических жидкофазных химических реакций и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в частности к трубчатым элементам теплообменников. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при создании теплообменных устройств. .

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и горной промышленности. .

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в установках для получения пара и является усовершенствованием изобретения по авт. .

Изобретение относится к способу работы вихревого теплообменного элемента, снабженного завихрителями потока, реализация которого позволяет интенсифицировать теплообмен за счет использования четвертого способа переноса теплоты, а именно вихревого способа переноса теплоты, и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных отраслях техники, в частности, в регенеративных теплообменниках газотурбинных установок, реакторостроении, позволяя уменьшить массу и габариты теплообменного оборудования и т.д.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к конструкции турбулизирующих устройств, и может применяться в различных теплообменных трубах промышленных теплообменников

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в которых могут одновременно осуществляться и массообменные процессы, например абсорбция, конденсация, и может быть использовано в энергетике, химической и других отраслях промышленности, например в производстве карбамида

Изобретение относится к смесительному устройству теплообменника и может быть использовано для химического синтеза, для получения агрохимических веществ и биохимических веществ, в пищевой промышленности

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а конкретно к конструктивным элементам теплообменного оборудования различного назначения, и может быть использовано для интенсификации теплообмена, например, в кожухотрубных теплообменных аппаратах при одно- и многофазных течениях

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в реакторах

Изобретение относится к трубчатой печи для крекинга, предназначенной, в частности, для получения этилена, включающей конвекционную секцию и (или) двойную радиационную (радиантную) секцию(и), по меньшей мере, с однопроходной радиационной (радиантной) трубой, выполненной, по меньшей мере, с одним элементом, интенсифицирующим передачу тепла

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенерирующих устройствах, например в ядерных энергетических установках. В способе теплосъема с поверхности тепловыделяющих элементов, заключающемся в том, что теплоноситель подают на теплоотдающую поверхность теплопередающего устройства и закручивают его, теплоноситель дополнительно закручивают относительно оси, лежащей под углом к продольной оси основного закрученного потока. Технический результат заключается в повышении интенсивности теплосъема за счет взаимодействия вихрей с теплоотдающей поверхностью, что приводит к интенсивному тепломассообмену между ядром потока и пристенным слоем. 1 ил.

Настоящее изобретение относится теплообменнику с оребренными трубами, содержащему трубы, через внутреннее пространство которых течет теплоноситель и которые располагаются параллельно на одинаковом расстоянии между ними, так что продукт сгорания может проходить через пространство между трубами; и теплопередающие ребра, которые разнесены относительно друг друга и присоединены к наружной поверхности труб вдоль их продольного направления таким образом, чтобы располагаться параллельно потоку продукта сгорания. Внутри труб установлен первый генерирующий турбулентный поток элемент для создания турбулентности в потоке теплоносителя. Первый генерирующий турбулентный поток элемент содержит плоскую пластинчатую часть, расположенную в продольном направлении труб, для разделения внутреннего пространства труб на два пространства, и первые направляющие элементы и вторые направляющие элементы, которые разнесены относительно друг друга и поочередно выступают под наклоном вдоль продольного направления на обеих сторонах плоской пластинчатой части. Технический результат - повышение эффективности теплообмена путем увеличения турбулентности потока теплоносителя. 11 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх