Теплообменная поверхность (варианты)

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а конкретно к теплоэнергетическим установкам, используемым для помещений, зданий, сооружений, а также в различных промышленных газотурбинных установках. Теплообменная поверхность, имеющая на поверхности выемки с переменной глубиной и шириной, в каждой из которых выполнены ребра, причем ребра расположены вдоль основного потока в верхней по потоку части и образуют две диффузорные полости. Технический результат - увеличение теплоотдачи за счет увеличения мощности теплового потока в диффузорных полостях и, как следствие, уменьшение габаритов теплообменной поверхности. 3 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а конкретно к теплоэнергетическим установкам, используемым для помещений, зданий, сооружений, а также в различных промышленных газотурбинных энергоустановках.

Известна теплообменная поверхность (а.с. №1768917, МПК F28F 1/10, 3/02, опубл. 15.10.92, Бюл. 38), содержащая расположенные на поверхности параллельные ряды полусферических лунок. Лунки располагаются в коридорном или шахматном порядке.

В такой конструкции теплообменной поверхности малая скорость потока в выемке и отсутствие интенсифицирующих конвективный процесс переноса теплоты факторов приводит к уменьшению коэффициента теплоотдачи в последней по сравнению с обтеканием исходно гладкой поверхности.

Известна теплообменная поверхность (а.с. №1744412, МПК F28F 1/10, 3/02, опубл. 30.06.92, Бюл. 24), содержащая расположенные на поверхности параллельные ряды сферических лунок, каждая из которых выполнена с примыкающим к ней коническим углублением. В центральной части каждой лунки выполнен выступ.

Недостатком такой теплообменной поверхности является низкая скорость потока в выемке, что приводит к меньшему теплообмену.

Известна теплообменная поверхность и способ управления процессами тепломассообмена, реализованный в данном устройстве (международная заявка WO 93/20355, F28D 1/12, F28F 1/10, опубл. 14.10.93), принятая за прототип. Изобретение решает задачу управления процессами тепломассообмена путем инициирования образования крупномасштабных вихревых структур и направления их развития. Устройство, реализующее способ, - это поверхность обтекания или тепломассообменная поверхность, являющаяся границей раздела между текущей сплошной средой газа и твердой стенкой, плоской, цилиндрической, конической или любого другого профиля, позволяющей управлять процессами в пограничном или пристенном слоях течения за счет выполнения на ней трехмерного вогнутого или выпуклого рельефа. Трехмерный рельеф выполнен в виде вогнутостей или выпуклостей с участками закругления и перехода, расположенных в шахматном или коридорном порядке. Вогнутости на поверхности теплообмена являются вихревыми интенсификаторами теплообмена. Эпицентры образования вихрей находятся внутри вогнутостей, в передней по потоку части. Внутри каждой вогнутости в задней части по направлению основного (внешнего) потока образуется зона подсоса воздуха из потока.

Основным недостатком является неэффективное использование поверхности теплообмена вследствие малой скорости потока в выемке, что снижает коэффициент теплоотдачи.

Технический результат, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении интенсивности и когерентности (согласованности) вихреобразования, что приведет к повышению теплоотдачи теплообменной поверхности, позволит создать высокоэффективное, компактное теплообменное устройство и эффективную систему охлаждения газотурбинной энергоустановки.

Технический результат (вариант 1) достигается тем, что теплообменная поверхность имеет полусферические выемки, каждая из которых снабжена продольным ребром, расположенным в верхней по потоку ее части.

Технический результат (вариант 2) достигается тем, что теплообменная поверхность имеет выемки, выполненные с переменной глубиной и шириной, которые соответственно уменьшаются по направлению основного потока, при этом каждая из выемок снабжена продольным ребром, расположенным в верхней по потоку ее части.

Предложенное изобретение представлено на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 где:

фиг. 1 - выемка на теплообменной поверхности по варианту 1;

фиг. 2 - выемка на теплообменной поверхности по варианту 2 с переменной глубиной и шириной;

фиг. 3 - выемка на теплообменной поверхности по варианту 2, снабженная продольным ребром.

Здесь:

1 - теплообменная поверхность,

2 - выемка,

3 - продольное ребро.

Теплообменная поверхность (1) в первом варианте имеет на поверхности полусферические выемки (2). Каждая из них снабжена продольным ребром (3), расположенным в верхней по потоку ее части.

Теплообменная поверхность (1) во втором варианте имеет на поверхности выемки (2), выполненные с переменной глубиной и шириной (3), которые соответственно уменьшаются по направлению основного потока. Каждая из выемок (2) снабжена продольным ребром (3), расположенным в верхней по потоку ее части.

Теплообменная поверхность работает следующим образом.

При подаче потока воздуха, другого газа или жидкости на теплообменную поверхность (1), поток движется вдоль поверхности (1) со структурой, определяемой геометрическими и режимными условиями обтекания. При обтекании выемки (2) по первому варианту поток попадает в ее полость, образуя возвратное течение и попеременно выходящие из выемки (2) самоорганизующиеся крупномасштабные вихревые структуры. Двухполостная форма выемки (2), образованная ребром (3) в передней ее части, приводит к возникновению значительно более мощных самоорганизующихся вихревых структур, которые увеличиваются в поперечных размерах и обладают мощным отсасывающим эффектом, значительно увеличивающим массообмен и конвективный теплообмен в полости выемки (2).

При втором варианте выемки (2) с переменной глубиной и шириной по ходу возвратного течения, создается дополнительная неустойчивость образуемого течения, что приводит к еще более мощным самоорганизующимся вихревым структурам, которые функционируют непрерывно, а не дискретно во времени. Следствием этого является значительно более высокий средний коэффициент теплоотдачи в выемке (2). В результате предлагаемая форма двухполостной выемки (2) с разделительным ребром (3) и диффузорным характером ее обводов по ходу возвратного течения потока приводит к значительному увеличению теплоотдачи в ней. Опыты показали, что в последующих рядах матрицы сферических выемок (2) процесс обтекания их потоком идентичен процессам в одиночной выемке (2) и теплоотдача в них также возрастает.

Таким образом, изобретение позволяет повысить теплоотдачу за счет увеличения мощности теплового потока в выемке при одинаковой площади теплообменной поверхности с традиционной сферической выемкой или при одинаковой мощности теплового потока значительно уменьшить габариты теплообменной поверхности.

Теплообменная поверхность, имеющая на поверхности выемки с переменной глубиной и шириной, в каждой из которых выполнены ребра, отличающаяся тем, что ребра расположены вдоль основного потока в верхней по потоку части и образуют две диффузорные полости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству гофрированных листов из композиционных материалов для высокотемпературных теплообменников перекрестного типа, используемых в авиационной и ракетно-космической технике, дизельных двигателях, бойлерах и т.д.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Теплообменник содержит множество пластин, каждая из которых содержит множество углублений, при этом углубления содержат вершины и основания, вершины, по меньшей мере, одной пластины теплообменника соединены с основаниями смежной пластины теплообменника и, по меньшей мере, часть углублений соединена с, по меньшей мере, одним смежным углублением посредством участка стенки.

Изобретение относится к способу изготовления охлаждающего модуля (10) в виде корпуса с внутренним пространством (24) для размещения батарейных ячеек (22), причем корпус имеет между впускной и выпускной зонами один или несколько параллельных друг другу охлаждающих каналов (20) и выполняется, по меньшей мере, частично из одного или нескольких отрезков полого профиля (30).

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Пластинчатый теплообменник включает в себя стопу из множества пластин, каждая из которых имеет вход и выход для текучей среды.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Наборный пластинчатый теплообменник содержит множество наборных коллекторов.

Изобретение относится к теплотехнике, предназначено для использования в теплообменных аппаратах и может применяться в космической, авиационной, энергетической, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчато-трубчатых теплообменниках. В теплообменнике, содержащем ряд пар теплообменных пластин, изготовленных из металлического листа, имеющего трехмерную систематизированную структуру, причем внутри ряда указанных пар образован первый проточный канал, а между указанными парами образован второй проточный канал, при этом каждая пластина имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, в каждой указанной теплообменной пластине выполнено по меньшей мере одно вспомогательное отверстие, имеющее выступающую кромку, образующую отбортовку, вставляемую в соответствующее вспомогательное отверстие соседней теплообменной пластины.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчато-трубчатых теплообменниках. В теплообменнике, содержащем ряд пар теплообменных пластин, изготовленных из металлического листа, имеющего трехмерную систематизированную структуру, причем внутри ряда указанных пар образован первый проточный канал, а между указанными парами образован второй проточный канал, при этом каждая пластина имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие, сквозное отверстие окружено язычками, вырезанными в его зоне и отогнутыми наружу, причем язычки одной пластины введены в сквозное отверстие соседней пластины.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в рекуперативных теплообменниках. Теплообменник содержит послойно расположенные гофрированные пластины, гофры которых скрещиваются, причем гофры выполнены переменной ширины по шагу через одну, поочередно двух размеров, образующих площади проходных сечений для воздуха FB и для газа FГ в соотношении между собой, определяемым по формуле , где рB - давление воздуха в тракте теплообменника рГ - давление газа в тракте теплообменника ΔрВ - потери давления воздуха в тракте теплообменника ΔpГ - потери давления газа в тракте теплообменника tB - температура воздуха в тракте теплообменника tГ - температура газа в тракте теплообменника Технический результат - оптимизация габаритов пластинчатых теплообменников с компланарными каналами.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к листам из чистого титана, которые могут быть использованы для изготовления пластин теплообменников. .

Изобретение относится к аэрогидромеханике, энергетике, задачам повышения эффективности транспорта, к медицине и другим областям. .

Изобретение относится к гидродинамике. .

Изобретение относится к судостроению и гидромашиностроению, касаясь снижения уровня колебаний давления в потоке вокруг объекта. .

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано при проектировании смесителей топливных аэрозолей в авиационных и автомобильных двигателях.
Изобретение относится к области аэродинамики и может быть использовано при конструировании летательных аппаратов. .

Изобретение относится к устройствам для воздействия на сверхзвуковой поток, обтекающий твердые тела, и может быть использовано при конструировании сверхзвуковых летательных аппаратов.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при разработке блоков пластинчато-ребристых теплообменников, применяемых в криогенных установках различного назначения. Система распределения каждого из теплообменивающихся потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами в блоках пластинчато-ребристых теплообменников, входящих в состав криогенных установок, выполнена в виде комбинации подводящих и отводящих трубопроводов теплоносителей к аппаратам, общих подводящих и отводящих коллекторов и отдельных подводящих и отводящих трубопроводов на каждый из аппаратов - ответвлений. Выравнивание распределения потоков между аппаратами осуществляется за счет подбора такого соотношения между относительными площадями ответвлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициентов сопротивлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициента расхода, совокупность которых обеспечивает неравномерность распределения потоков теплоносителей по отдельным аппаратам в блоках пластинчато-ребристых теплообменников не более 2%. Достигается обеспечение равномерного распределения всех теплообменнивающихся потоков между параллельно включенными теплообменниками в блоках пластинчато-ребристых теплообменников криогенных установок.
Наверх