Трубчатый спиральный теплообменник

 

у;Лт

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Iii) 542902

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 12.01.73 (21) 1871186/06 (51) М Кл. F 28D 7/02 с присоединением заявки №

ГосУдаРствеиный «мите (32) Приоритет

Совета Министров СССР оо венам изоорете „й Опубликовано 15.01.77. Бюллетень № 2 (53) УДК 621.565.942 (088.8) и открытий

Дата опубликования описания 14.02.77 (72) Авторы изобретения

В. П. Беляков, В. Г. Пронько, В. И. Епифанова, О. К. Красникова, В. Д. Никиткин, 3, И. Кандауров, T. С. Мищенко, А. А. Лаврентьев, Г. А. Кондратьева и А. М. Орехов (71) Заявитель (54) ТРУБЧАТЫЙ СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Изобретение относится к области теплотехники.

Известны трубчатые спиральные теплообменники, например, для гелиевых рефрижераторов, содержащие сердечник с навитыми на него в несколько слоев трубами, имеющими проволочное спиральное оребрение.

Для интенсификации теплообмена и повышения компактности путем изменения заходности труб по слоям в предлагаемом теплообменнике трубы выполнены диаметром, большим в 5 — 6 раз диаметра проволочного оребрения, а шаг между витками оребрения составляет 0,5 — 0,7 от диаметра труб.

Для медных труб диаметром 1 — 8 мм, оребренных медной проволокой диаметром 0,3—

1,5 мм с указанными соотношениями параметров, намотка витого теплообменника приобретает свойства насыпных и насадочных поверхностей. Такие поверхности характеризуются переменными многократно повторяющимися значениями локальных геометрических параметров каналов, по которым движется газ. В то же время эти поверхности имеют стабильные среднестатистические значения геометрических параметров каналов. Вследствие этого в насадочных и насыпных поверхностях отдельные нарушения геометрии каналов практически не сказываются на их средних геометрических характеристиках.

В межтрубном пространстве описываемого теплообменника при соблюдении указанных соотношений диаметров труб, проволоки и шага ее навивки относительное положение труб

5 также в определенной последовательности многократно изменяется от положения, когда расстояние между трубами равно двум диаметрам проволоки, до положения, когда это расстояние равно одному диаметру проволоки.

10 Таким образом, локальные значения продольного t> (между витками по оси труб) и поперечного тт (между слоями по оси труб) шагов находятся в следующих пределах

dò + d„< t2 == dò+ 2d„;

8, = 0,866t,.

Средние значения шагов t> и 4 для каждого слоя и намотки в целом имеют постоянные значения и равны

/„ =d, + (1,5 — 1,7) d„;

/„р — 0,866/„р.

В теплообменниках крупных гелиевых рефрижераторов, холодильный цикл которых

25 строится по схеме низкого давления (6—

8 атм), возникает необходимость интенсификации теплообмена внутри труб. В предложенном теплообменнике она осуществляется за счет спиральных выступов внутри труб. Вы30 ступы внутри труб образуются при накатке

542902!

/ ./ ф//а

Ф/./г 7

Ф>г. 5

Заказ 47;8

ЦНИИПИ

Изд. ¹ 126

Тираж 829

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 спиральных канавок на внешней поверхности трубы за счет деформации металла стенки. Интенсификаторы наносятся на трубы диаметром 4 — 8 мм. Выступы в них составляют сотые и десятые доли миллиметра. Шаг спиральных канавок совпадает с шагом внешнего оребрения. Направление спиральной канавки может совпадать с направлением внешнего оребрения либо иметь противоположное ему направление. В последнем случае канавки на внешней поверхности трубы дополнительно интенсифицируют теплоотдачу в межтрубном пространстве теплообменника.

На фиг. 1 схематически изображен описываемый теплообменник с трубами, имеющими проволочное спиральное оребрение; на фиг. 2 и 3 — теплообменник с переменным значением продольного 1з и поперечного 11 шагов; на фиг. 4 — труба теплообменника.

На трубу 1 спирально навита проволока 2.

Контакт трубы и проволоки осуществлен только за счет усилия сжатия, возникающего при навивке проволоки на трубу. Оребренная труба, одна или несколько одновременно, наматывается на цилиндрический сердечник 3, Сердечник имеет винтовые направляющие канавки 4 либо выступы, образованные припаянной к сердечнику проволокой круглого или треугольного сечения. Последующие слои плотно наматываются друг на друга без каких-либо дополнительных элементов. Последний слой труб уплотняется шнурами 5 из фторопластовой пленки. Затем на него под

5 натягом надевается обечайка 6. Взаимное расположение труб с предельными локальными значениями продольного и поперечного шагов показаны на фиг. 2 и 3.

Такое выполнение теплообменника позво10 ляет интенсифицировать теплообмен в межтрубном и трубном пространстве, обеспечить стабильность значения средних геометрических параметров, не нарушающихся при изменении заходности труб, упростить изготовлено ние и обеспечить возможность механизации намотки труб, Формула изобретения

Трубчатый спиральный теплообменник, на23 пример, для гелиевых рефрижераторов, содержащий сердечник с навитыми на него в несколько слоев трубами, имеющими проволочное спиральное оребрение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификации

2о теплообмена и повышения компактности, трубы выполнены диаметром, большим в 5 — 6 раз диаметра проволочного оребрения, а шаг между витками оребрения составляет 0,5 — 0,7 от диаметра труб.