Теплообменная труба

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. В теплообменной трубе со скругленными выемками на наружной поверхности и соответствующими им скругленными выступами высотой h на внутренней поверхности, которые нанесены с шагом S, скругленные выемки на наружной поверхности и соответствующие им скругленные выступы на внутренней поверхности имеют угловой размер, равный 90°, и расположены на противоположных сторонах трубы, при этом повернутые на 90° скругленные выступы и выемки нанесены с шагом S/2, причем труба выполнена с геометрическими соотношениями: S=1∗D, h=0,1∗D, где S - шаг между скругленными выемками, мм; h - высота скругленного выступа, мм; D - наружный диаметр теплообменной трубы, мм. Техническим результат - снижение энергетических затрат на прокачку теплоносителя за счет снижения гидросопротивления, а также увеличение прочности и надежности трубы. 2 ил.

 

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах.

Известна теплообменная труба, снабженная кольцевыми выемками на внешней поверхности трубы и выступами на внутренней поверхности трубы, нанесенными с определенным шагом, шириной и глубиной (Патент РФ №2508516, МПК F28F 1/10, 27.02.2014 г.).

Основным недостатком известного устройства является высокое гидравлическое сопротивление при обмывании теплоносителем острых углов на наружной поверхности трубы в месте расположения канавок, которое увеличивается с ростом числа Re.

В качестве прототипа выбрана теплообменная труба, в которой на наружной поверхности трубы нанесены скругленные кольцевые выемки с образованием соответствующих им скругленных выступов на внутренней поверхности трубы (Патент РФ №731265, МПК F28F 1/42, 30.04.80 г.).

Недостатком данной трубы является создание гидравлического сопротивления при резком сужении и расширении в месте расположения кольцевых выемок, а также относительно низкая прочность и надежность трубы из-за наличия кольцевых выемок.

Задачей изобретения является разработка теплообменной трубы, в которой устранены недостатки аналога и прототипа.

Техническим результатом является снижение энергетических затрат на прокачку теплоносителя за счет снижения гидросопротивления, а также увеличение прочности и надежности трубы.

Технический результат достигается тем, что в теплообменной трубе с скругленными выемками на наружной поверхности и соответствующими им скругленными выступами высотой h на внутренней поверхности, которые нанесены с шагом S, согласно настоящему изобретению, скругленные выемки на наружной поверхности и соответствующие им скругленные выступы на внутренней поверхности имеют угловой размер, равный 90°, и расположены на противоположных сторонах трубы, при этом повернутые на 90° скругленные выступы и выемки нанесены с шагом S/2, причем труба выполнена с геометрическими соотношениями:

S=1∗D,

h=0,1∗D, где

S - шаг между скругленными выемками, мм;

h - высота скругленного выступа, мм;

D - наружный диаметр теплообменной трубы, мм.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена заявленная теплообменная труба с чередующимися скругленными выступами и выемками, а на фиг. 2 представлена ее теплогидравлическая эффективность по сравнению с прототипом.

На чертеже цифрами обозначены:

1 - наружная поверхность трубы,

2 - внутренняя поверхность трубы,

3 - скругленные выемки на наружной поверхности трубы, имеющие угловой размер, равный 90° (четвертькольцевые выемки),

4 - скругленные выступы на внутренней поверхности трубы, имеющие угловой размер, равный 90° (четвертькольцевые выступы).

Теплообменная труба имеет скругленные выемки 3, выполненные на наружной поверхности 1 трубы, и соответствующие им скругленные выступы 4 высотой h на внутренней поверхности 2 трубы, которые нанесены с шагом S.

Отличием предлагаемой теплообменной трубы является то, что скругленные выемки 2 на наружной поверхности и соответствующие им скругленные выступы 4 на внутренней поверхности имеют угловой размер, равный 90°, и расположены на противоположных сторонах трубы, при этом повернутые на 90° скругленные выступы и выемки нанесены с шагом S/2, причем труба выполнена с геометрическими соотношениями:

S=1∗D,

h=0,1∗D, где

S - шаг между скругленными выемками, мм;

h - высота скругленного выступа, мм;

D - наружный диаметр теплообменной трубы, мм.

Заявленный диапазон подобран путем численного моделирования. При уменьшении шага S менее 1D и увеличении высоты h четвертькольцевых скругленных выступов 4 более 0,1D произойдет прирост гидравлического сопротивления, что потребует увеличения энергии на прохождение теплоносителя. При увеличении шага S более 1D и уменьшении высоты h четвертькольцевых скругленных выступов 4 менее 0,1D не будет достигнут желаемый технический результат в части повышения интенсификации теплообмена.

Для сопоставления тепловой эффективности различных по конструкции интенсификаторов теплообмена на основании экспериментов, проведенных при различных средних температурах потока среды и в разных диапазонах чисел Рейнольдса, возможно использование соотношения (1)

Поэтому для сопоставления полной теплогидродинамической эффективности различных по конструкции интенсификаторов теплообмена, указанных в таблице 1, часто целесообразным является применение соотношения (2), характеризующего относительное увеличение интенсивности теплообмена в трубе с интенсификатором на единицу дополнительно затраченной энергии

Теплообменная труба с чередующимися скругленными выступами и выемками работает следующим образом.

Один из теплоносителей движется снаружи трубы. При его прохождении над четвертькольцевыми скругленными выемками 3 образуются завихрения, турбулизирующие пристенный ламинарный подслой теплоносителя, что способствует росту коэффициента теплоотдачи от этого теплоносителя к стенке трубы.

Вторичный теплоноситель движется внутри трубы и при его прохождении через четвертькольцевые скругленные выступы 4 во внутреннем пространстве трубы возникают завихрения, разрушающие пристенный ламинарный подслой, что интенсифицирует теплообмен между греющей и нагреваемой средами.

Заявленная теплообменная труба была применена в теплообменном аппарате для нагрева воды в системе горячего водоснабжения.

Предложенная теплообменная труба с чередующимися скругленными выступами и выемками позволила, по сравнению с прототипом, увеличить тепловую эффективность теплообменного аппарата, увеличить прочность и надежность трубы.

Теплообменная труба с скругленными выемками на наружной поверхности и соответствующими им скругленными выступами высотой h на внутренней поверхности, которые нанесены с шагом S, отличающаяся тем, что скругленные выемки на наружной поверхности и соответствующие им скругленные выступы на внутренней поверхности имеют угловой размер, равный 90°, и расположены на противоположных сторонах трубы, при этом повернутые на 90° скругленные выступы и выемки нанесены с шагом S/2, причем труба выполнена с геометрическими соотношениями:
S=1*D,
h=0,1*D, где
S - шаг между скругленными выемками, мм;
h - высота скругленного выступа, мм;
D - наружный диаметр теплообменной трубы, мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплообменных аппаратов, в частности к системам охлаждения электрогенераторов вспомогательных газотурбинных силовых установок, применяемым в авиационных двигателях, а также в стационарных мини-электростанциях.

Изобретение относится к крекинговой печи для получения этилена, содержащей: по крайней мере одну радиантную секцию, которая снабжена донной горелкой и/или боковой горелкой и по крайней мере одним набором радиантных змеевиков, размещенным в радиантной секции в продольном направлении.

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для утилизации тепла. Проточный кожухотрубный теплообменник для жидких и газообразных сред цилиндрической формы с соосными патрубками по торцам для входа и выхода основной нагревающей или охлаждаемой среды, с однорядным расположением профильных труб вдоль боковой цилиндрической поверхности, с вводом и выводом нагреваемой или охлаждающей среды через отверстия по кольцевым окружностям торцов между боковой стенкой теплообменника и патрубком, являющимися элементами трубной доски, при этом теплообменные трубы по основной длине имеют сечение клиновидной формы, обращенные острыми углами к центральной оси, тем самым равномерно заполняя теплообменник, и к местам ввода и вывода нагреваемой или охлаждающей среды сечение труб уменьшается до возможности их присоединения к отверстиям в кольцевых торцах теплообменника.

Настоящее изобретение относится к теплообменной трубе и к способу ее изготовления, при этом теплообмен осуществляется между потоком текучей среды, проходящим внутри трубы, и текучей средой снаружи этой трубы.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для соединения трубы с пластинами теплообменника. В способе соединения трубы с пластинами теплообменника, пластины, имеющие воротнички, располагают на трубе, подают в трубу рабочее тело под давлением, увеличивают давление в трубе и ее диаметр.

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться при изготовлении теплообменников. Теплообменник из оребренных трубок включает в себя множество параллельно расположенных теплообменных трубок 10 и множество листообразных ребер 1, предусмотренных ортогонально теплообменным трубкам 10, причем каждая из теплообменных трубок находится в контакте с фланцами ребер листообразных ребер и вкладывается вдоль фланцев ребер.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам распределения воды градирен систем оборотного водоснабжения электростанций и промышленных предприятий.

Изобретение предназначено для применения на транспорте и относится к охлаждающим устройствам работающего оборудования дизельных локомотивов. Радиатор сотового типа для охлаждения масла и воды состоит из охлаждающих трубок круглого сечения с шестигранными основаниями, расположенными горизонтально по направлению движения тепловоза для обеспечения прохождения воздуха по трубке, при этом в охлаждающие трубки круглого сечения впаиваются турбулизирующие вставки, причем толщина пластины турбулизирующей вставки уменьшается от края трубки к ее центру.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. Теплообменная труба, в которой канавки глубиной 0,3H до 0,5H, где H - толщина стенки трубы, нанесенные с шагом на наружной поверхности трубы и соответствующие им выступы на внутренней поверхности трубы, выполнены по винтовой линии с шагом, который находится в диапазоне от D до 8D, где D - наружный диаметр трубы.

Изобретение предназначено для применения в теплотехнике и может быть использовано в теплообменных аппаратах с оребренными трубами. В теплообменном аппарате оребренная теплообменная труба диаметром d выполнена серпантинообразной с внешним диаметром оребрения D и толщиной ребер L1, расположенных на расстоянии L2 друг от друга, при этом амплитуда серпантина A по внешнему диаметру оребрения составляет не менее A = D × ( 2 + 1 L 1 + L 2 L 1 − 1 ) период волны серпантина P не менее P = 2 D × ( 1 + 1 L 1 + L 2 L 1 − 1 ) Технический результат: интенсификация теплообмена за счет турбулизации потока, проходящего внутри оребренных серпантинообразных труб, и увеличение площади теплообмена аппарата.

Изобретение предназначено для осуществления реакций парового риформинга и может быть использовано в химической промышленности. Теплообменный реактор содержит множество байонетных труб (4), подвешенных к верхнему своду (2), простирающихся до уровня нижнего дна (3) и заключенных в кожух (1), содержащий впускной (Е) и выпускной (S) патрубки для дымовых газов. Теплообменный реактор содержит пучок труб парогенератора, образованный множеством вертикальных труб (5), подвешенных к верхнему своду (2) и заключенных в периферийное пространство между внутренней перегородкой (Bi) и вертикальной стенкой кожуха (1). Внутренняя перегородка (Bi) содержит отверстие (Oi) для прохода дымовых газов из середины реактора к периферийному пространству. Вертикальные трубы (5) питаются водой из нижнего распределителя (9). Пароводяная смесь, выходящая из вертикальных труб (5), собирается в верхнем коллекторе (7), расположенном над верхним сводом (2). Нижняя линия (14) связывает жидкую фазу сепараторного резервуара (6) с верхним коллектором (7). Верхняя линия (13) связывает верхний коллектор (7) с паровой фазой сепараторного резервуара (6). Паровой риформинг осуществляют при скорости дымовых газов в периферийном пространстве от 20 м/сек до 80 м/сек. Дымовые газы поступают в теплообменный реактор при температуре, близкой к 1200°С, и выходят из него при температуре, меньшей 400°С. Изобретение позволяет повысить тепловую эффективность теплообменного реактора. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано, в частности, в области авиадвигателестроения в системах охлаждения воздуха и газа газотурбинных двигателей. Воздухо-воздушный теплообменный аппарат имеет кольцевую форму, состоит из нескольких теплообменных модулей, установленных под углом к направлению потока воздуха и представляющих собой конструкцию из нескольких трубок. Каждый из теплообменных модулей выполнен в виде нескольких пар концентрических U-образных трубок овальной формы, собранных зацело. Большая ось овальных трубок направлена вдоль направления потока наружного воздуха, а отношение длины большой оси овала к малой оси овала выполнено в диапазоне 1:5-1:100. U-образные овальные трубки снабжены интенсификаторами течения воздуха в виде системы ребер наружной и внутренней поверхности овальных трубок. Изобретение позволяет увеличить эффективность теплообмена с сохранением уровня гидравлических потерь во внутреннем и наружном контуре и снизить пульсации колебаний воздуха (газа) наружного контура. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных отраслях техники, в частности в регенеративных теплообменниках газотурбинных установок. Изобретение заключается в том, что в вихревом теплообменном элементе, содержащем пакеты ребер, расстояние между ребрами в каждом пакете уменьшается, при этом на вертикальной поверхности каждого ребра пакета, расположенного на цилиндрической трубе большего диаметра, выполнены винтообразные канавки, причем направление касательной винтообразной канавки на вертикальной поверхности одного ребра имеет направление по ходу движения часовой стрелки, а направление касательной винтообразной канавки на противоположной вертикальной поверхности рядом расположенного ребра имеет направление против хода движения часовой стрелки. Технический результат - обеспечение постоянства теплоотдающей способности пакета ребер при длительной эксплуатации. 5 ил.

Изобретение относится к системам подачи водяного пара и отвода конденсата в теплообменные аппараты и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Узел подачи пара в теплообменный аппарат включает клапан-регулятор, узел измерения расхода пара с трубкой Вентури, конденсатоотводчик и емкость получения пара вторичного вскипания, причем в трубке Вентури в области низкого давления имеется отверстие для ввода пара, которое соединено трубопроводом с емкостью получения пара вторичного вскипания. Технический результат достигается за счет того, что пар вторичного вскипания вовлекается в основной поток пара и тем самым обеспечивается экономия пара. 1 ил.

Изобретение относится к теплообменникам, и, в частности, к теплообменнику для применения в качестве охладителя наддувочного воздуха двигателя. Воздушно-жидкостной теплообменник, содержащий трубчато-реберный блок (15, 115) трапецеидальной формы, содержащий ряд воздушных каналов, через которые проходит воздух, подлежащий охлаждению. Трапецеидальная форма теплообменника получена за счет использования неоднородных по сечению потока воздушных каналов, которые сужаются от стороны впуска воздуха к стороне выпуска воздуха. За счет использования таких неоднородных по сечению потока воздушных каналов теплообменник может быть оптимизирован в отношении размера корпуса, падения давления и теплоотдачи, чтобы соответствовать конкретной задаче применения. Техническим результатом является увеличение эффективности теплообменника. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к теплообменному модулю и способу его сборки и может быть использовано, в частности, в горной промышленности для тепловой защиты конструктивных элементов горных выработок от образования льда, обогрева промышленных помещений, обогрева помещений со взрывоопасной средой. Техническим результатом является повышение эффективности теплообмена и упрощение процесса сборки теплообменного модуля. Теплообменный модуль, характеризующийся тем, что содержит элементы, образующие поверхность нагрева, и нагревательный элемент, имеющий контакт с элементами, образующими поверхность нагрева, причем элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены в виде экструдированных металлических панелей, имеющих обращенные в противоположные стороны наружную и внутреннюю поверхности и боковые кромки, выполненные с одной стороны в виде выступа, а с другой в виде паза, которые при стыковке образуют замок для соединения экструдированных металлических панелей и образования теплообменного модуля, причем по крайней мере один край теплообменного модуля, перпендикулярный соединениям экструдированных металлических панелей, загнут, а нагревательный элемент уложен в соответствующих каналах или креплениях, выполненных на внутренней поверхности экструдированных металлических панелей, образующих поверхность нагрева. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть применено в котлах и паротурбинных установках. Внутренняя часть экранной трубы топочной камеры имеет сверхкритическое давление и содержит пазы (36) на внутренней периферийной поверхности, имеющие спиральную форму к направлению оси трубы; и ребра (37), выступающие внутрь в радиальном направлении за счет пазов (36), при этом в поперечном сечении, рассматриваемом вдоль направления оси трубы, когда ширина (мм) пазов (36) в направлении оси трубы задается как Wg, высота (мм) ребер (37) в радиальном направлении задается как Hr и внешний диаметр трубы (мм) задается как D, ширина Wg (мм) пазов (36), высота Hr (мм) ребер (37) и внешнего диаметра D трубы (мм) удовлетворяют соотношению "Wg/(Hr*D)>0,40". Технический результат – повышение теплопередачи при сверхкритическом давлении. 6 н. и 14 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области теплотехники. Котел водотрубный содержит топочную камеру, переднюю и заднюю стенки, патрубки подачи и обратки, газоход и теплообменник, образованный из оребренных труб, расположенных параллельно друг другу Оребренные трубы приварены к обеим стенкам, расположены по периметру топочной камеры в один ряд и зигзагообразно соединены отводами с образованием единого водяного тракта. Изобретение направлено на уменьшение количества дренажей и исключение завоздушивания котла. 6 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть применено в отопительных котлах. У трубы (5) теплообменника отопительного котла (2), имеющей наружную трубу (10), по которой могут протекать уходящие газы топки котла, и которая может быть окружена с наружной стороны греющей водой, и вдвинутую в наружную трубу профильную вставку (11), которая для увеличения внутренней поверхности наружной трубы (10) имеет ребра (14), проходящие в ее продольном направлении (12), и находится в теплопроводящем контакте с наружной трубой (10), первый продольный участок (22) наружной трубы (10) выполнен в виде гладкостенного цилиндра, а второй продольный участок (23) наружной трубы (10) имеет по меньшей мере один элемент (24) для сужения поперечного сечения, сужающий проточное поперечное сечение, при этом профильная вставка (11) распространяется исключительно по первому продольному участку (22) наружной трубы (10). Технический результат – повышение мощности передачи тепла газообразных продуктов сгорания греющей воде в отопительном котле. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. В теплообменной трубе со скругленными выемками на наружной поверхности и соответствующими им скругленными выступами высотой h на внутренней поверхности, которые нанесены с шагом S, скругленные выемки на наружной поверхности и соответствующие им скругленные выступы на внутренней поверхности имеют угловой размер, равный 90°, и расположены на противоположных сторонах трубы, при этом повернутые на 90° скругленные выступы и выемки нанесены с шагом S2, причем труба выполнена с геометрическими соотношениями: S1∗D, h0,1∗D, где S - шаг между скругленными выемками, мм; h - высота скругленного выступа, мм; D - наружный диаметр теплообменной трубы, мм. Техническим результат - снижение энергетических затрат на прокачку теплоносителя за счет снижения гидросопротивления, а также увеличение прочности и надежности трубы. 2 ил.

Наверх