Воздухо-воздушный теплообменный аппарат

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 теплообменным аппаратам и может быть использовано, в частности, в области авиадвигателестроения в системах охлаждения воздуха и газа газотурбинных двигателей.

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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.
Наверх