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.
Наверх