Воздухо-воздушный теплообменный аппарат

Авторы патента:

Чепкин Виктор Михайлович (RU)

Привалов Виталий Николаевич (RU)

Винокурова Ольга Павловна (RU)

Ланевский Тимур Маматкулович (RU)

F28F1/02 - Элементы теплообменных или теплопередающих устройств общего назначения (водоотделители и воздухоотделители, устройства для вентиляции или аэрации замкнутых полостей F16)

F28D7/06 - с U-образными трубами (F28D 7/10 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2612668:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

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.

Известен воздухо-воздушный теплообменный аппарат, имеющий кольцевую форму, состоящий из нескольких теплообменных модулей, установленных под углом к набегающему потоку воздуха и представляющих собой конструкцию из нескольких трубок (патент RU №2488710, опубл. 27.07.2013 г.).

Недостатком известного теплообменного аппарата является низкий коэффициент эффективности теплообмена, заключающийся в использовании пучка трубок с неравномерным коэффициентом теплопередачи к наружному (холодному) воздуху, вызывающему неэффективное использование наружной поверхности трубок, также в отсутствии интенсификации течения по внутреннему (горячему) и наружному (холодному) контуру.

Задача настоящего изобретения заключается в устранении перечисленных недостатков прототипа.

Техническими результатами, достигаемыми при использовании заявленного изобретения, являются увеличение эффективности теплообмена с сохранением уровня гидравлических потерь во внутреннем и наружном контуре и снижение пульсации колебаний воздуха (газа) наружного контура.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном воздухо-воздушном теплообменном аппарате, имеющем кольцевую форму, состоящем из нескольких теплообменных модулей, установленных под углом к направлению потока воздуха и представляющих собой конструкцию из нескольких трубок, согласно изобретению, 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, причем U-образные овальные трубки снабжены интенсификаторами течения воздуха в виде системы ребер наружной и внутренней поверхности овальных трубок.

Концентрические U-образные овальные трубки могут быть выполнены в виде гофрированных поверхностей.

Концентрические U-образные овальные трубки воздухо-воздушного теплообменного аппарата могут быть собраны зацело при помощи нескольких рядов шпилек с промежуточными кольцами.

Концентрические U-образные овальные трубки могут быть собраны зацело при помощи наружных ребер методом сварки или выращены совместно методом аддитивной технологии.

Концентрические U-образные трубки овальной формы позволяют компактно разместить теплообменный аппарат в конструкции с заданными габаритами, обеспечивают плавность протекания воздуха внутреннего контура, снижают пульсации колебаний воздуха наружного контура.

Большая ось овальных трубок, направленная вдоль направления потока наружного воздуха, обеспечивает плавность обтекания воздухом наружного контура, обеспечивает заданный расход воздуха внутреннего контура.

При выборе отношения длины большой оси овала к малой оси овала в диапазоне 1:5-1:100, соотношение 1:5 - минимальное эффективное при заданном расходе воздуха внутреннего контура, уменьшающее осевой габаритный размер (вдоль большой оси овальных трубок) теплообменного аппарата. Соотношение 1:100 - максимальное при заданном расходе воздуха внутреннего контура, при котором достигается наибольший коэффициент эффективности теплообмена без превышения допустимого гидравлическом сопротивлении воздуха наружного контура.

Использование интенсификаторов течения воздуха в виде системы ребер наружной и внутренней поверхности овальных трубок увеличивает коэффициент эффективности теплообмена, способствует увеличению прочности и жесткости теплообменного аппарата.

Выполнение U-образных овальных трубок в виде гофрированных поверхностей, увеличивает коэффициент эффективности теплообмена, способствует увеличению жесткости теплообменного аппарата и снижению пульсации колебаний воздуха наружного контура.

Для организации отвода охлаждаемого воздуха имеется выходной собирающий патрубок.

Для обеспечения надежной работы теплообменных модулей между теплообменниками могут быть установлены демпфирующие элементы, гасящие колебания конструкции.

На рис. 1 и 2 представлена принципиальная схема воздухо-воздушного теплообменника.

Воздухо-воздушный теплообменный аппарат состоит из нескольких пар концентрических U-образных овальных трубок 1, выполненных в виде гладкой или гофрированной (на чертеже не показано) поверхности и расположенных под острым углом α к направлению потока наружного воздуха, снабженных системой ребер 2, расположенной на наружной поверхности U-образных овальных трубок, омываемой охлаждающим воздухом, и системой ребер 3, расположенной на внутренней поверхности U-образных овальных трубок, омываемой охлаждаемым воздухом. U-образные овальные трубки собраны в пакет на фланце 4 крепления к перфорированному корпусу 5 и стянуты между собой шпилькой 6 с применением промежуточных колец 7. Между блоками теплообменного аппарата расположены демпфирующие элементы 8. Охлажденный воздух на выходе из теплообменного аппарата проходит через выходной собирающий патрубок 9.

Устройство работает следующим образом.

Горячий воздух (газ) внутреннего контура через перфорированный корпус 5 проходит внутри концентрических U-образных овальных трубок 1 теплообменного аппарата и охлажденным выходит через собирающий патрубок 9. Теплопередача от горячего воздуха (газа) внутреннего контура к металлу стенки осуществляется внутри концентрических U-образных овальных трубок 1, благодаря системе ребер 3, расположенной на внутренней поверхности U-образных овальных трубок. Теплопередача от металла стенки к холодному воздуху наружного контура осуществляется снаружи концентрических U-образных овальных трубок 1, благодаря системе ребер 2, расположенной на наружной поверхности U-образных овальных трубок. Холодный воздух (газ) наружного контура при обтекании снаружи концентрических U-образных овальных трубок 1 нагревается. Система ребер 2, расположенная на наружной поверхности U-образных овальных трубок, построена таким образом, что разрушает пульсации колебаний воздуха (газа) наружного контура.

При реализации заявленного воздухо-воздушного теплообменного аппарата увеличивается эффективность теплообмена с сохранением уровня гидравлических потерь во внутреннем и наружном контуре и снижаются пульсации колебаний воздуха (газа) наружного контура.

1. Воздухо-воздушный теплообменный аппарат, имеющий кольцевую форму, состоящий из нескольких теплообменных модулей, установленных под углом к набегающему потоку воздуха и представляющих собой конструкцию из нескольких трубок, отличающийся тем, что 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 воздуха, а отношение длины большей оси овала к малой оси овала выполнено в диапазоне 1:5 - 1:100, причем U-образные овальные трубки снабжены интенсификаторами течения воздуха в виде системы ребер наружной и внутренней поверхности трубок.

2. Воздухо-воздушный теплообменный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что U-образные овальные трубки выполнены в виде гофрированных поверхностей.

3. Воздухо-воздушный теплообменный аппарат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что концентрические U-образные овальные трубки собраны зацело при помощи нескольких рядов шпилек с промежуточными кольцами.

4. Воздухо-воздушный теплообменный аппарат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что концентрические U-образные овальные трубки собраны зацело при помощи ребер наружной поверхности трубок.

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.

Теплообменная труба // 2591376

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.

Устройство для интенсификации теплоотдачи в кольцевом спиральном канале // 2576767

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.

Крекинговая печь для получения этилена // 2576387

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.

Проточный кожухотрубный теплообменник // 2572545

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.

Теплообменная труба и способ ее изготовления // 2561802

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.

Способ соединения трубы с пластинами теплообменника и пластина теплообменника (варианты) // 2557825

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.

Теплообменник, холодильник, снабженный теплообменником и устройство кондиционирования воздуха, снабженное теплообменником // 2557812

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.

Водораспределительное устройство для башенной градирни бг-2100 // 2554127

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

Радиатор сотового типа с турбулизирующими вставками для охлаждения масла и воды // 2553046

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.

Устройство для нагрева текучей среды // 2607427

Изобретение относится к энергетике. Устройство для нагрева текучей среды содержит первую горелку, обеспечивающую первое сгорание ограничивающего компонента топлива и избыточного компонента топлива, и первый модуль теплообменника, в котором первые газы сгорания, производимые в указанном первом сгорании, отдают тепло текучей среде.

Теплообменник с u-образными трубками, способ теплообмена между теплоносителем и хладагентом и применение теплообменника с u-образными трубками // 2599889

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменных аппаратах с U-образными трубками. Теплообменник с U-образными трубками содержит впускные трубы, расположенные на трубной доске впускных труб, находящейся под нейтральным давлением, теплоноситель проходит впускные трубы в U-образные трубки, расположенные на трубной решетке, где среда разделяется на два потока и течет из обоих концов U-образных трубок в выходную камеру теплоносителя и выходит из теплообменника через выходной патрубок.

Теплообменник // 2567153

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности. Технический результат изобретения выражается в уменьшении изгибных напряжений в аппарате и в обеспечении сбалансированности веса аппарата относительно центра масс. В отличие от прототипа распределительная камера предлагаемого теплообменника выполнена жестко прикрепленной к трубной решетке посредством неразъемного соединения, например сплошным сварным кольцевым швом, обеспечивающим его полную герметичность.

Пароводяной телообменник // 2559105

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при проектировании и модернизации пароводяных теплообменников. Изобретение заключается в том, что на поверхностях U-образных труб закреплены кольцевые вставки под углом к горизонту с возможностью отвода конденсата с поверхностей U-образных труб между горизонтальными перегородками.

Теплообменная система для дезодоратора // 2506513

Настоящее изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменной системе с целью ее встраивания в дезодоратор. Теплообменная система содержит продольные теплопередающие средства, входные распределительные патрубки, выходные коллекторные патрубки, дистанцирующие элементы с отверстиями для поддержки продольного теплопередающего средства, компенсатор, а также два или более опорных устройств.

Способ осуществления теплообмена и теплообменник для его выполнения // 2374587

Изобретение относится к технологии теплообмена, а именно к процессу осуществления теплообмена и к теплообменнику для его выполнения. .

Теплообменник // 2358192

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем низкого и высокого давления паровых турбин, в теплообменных аппаратах систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена.

Теплообменник // 2341750

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при проектировании воздушных теплообменников систем аварийного расхолаживания и пассивного отвода тепла реакторных установок, а также при конструировании сепараторов-пароперегревателей турбоустановок атомных электростанций.

Теплообменник // 2334187

Изобретение относится к теплообменному оборудованию и может быть использовано в кожухотрубных теплообменниках с U-образными и прямыми трубами в газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности для подогрева и охлаждения жидких и газообразных сред.

Теплообменник // 2328682

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для утилизации тепла отходящих от агрегатов газов, в частности для подогрева воздуха продуктами сгорания, поступающими от компрессора газотурбинной установки стационарного и транспортного назначения.

Вихревой теплообменный элемент // 2622340

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.