Теплообменная труба

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 280679 (21) 2815753/24-06

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<»>868302 (5 )М. Кл.з с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

F F 1/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 3009.81. Бюллетень № З6

Дата опубликования описания 30,0981 (53) УДК 621. 56 5. 94:

:66.045.1 (088. 8) Ф

П.A.Ñàâåëüåâ, Ю.С.Воскресенский и А.Д.ОсМанис:.."..:.

C с;., .f

Рижский .ордена Трудового Красного Знамени полйтйХяйцеский институт, Объединенная Рижская ТЭП-1 Ла (72) Авторы изобретения (71) Заявйтели (54) ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА

Изобретение .относится к конструктивным элементам теплообменников и может быть использовано в парогенераторостроении, химической промышленности и других областях техники, свя. занных с производством и эксплуатацией теплообменного оборудования .

И звестны теплообменные трубы с гофрированными витками, расположенными по винтовой линии и чередующимися с гладкими участками (1).

Недостаток известных труб заключается в том, что они не позволяют значительно интенсифицировать процесс теплообмена в теплообменниках, а именно, гофрированные витки в продольном сечении трубы (сечении вдоль продольной оси трубы) очерчены пологими синусоидальными линиями.Закручивание потока внутри трубы обеспечивается, поскольку для потока, движущегося поступательно вдоль оси трубы, синусоидальный изгиб стенок представляет одновременно пологую выпуклость и впадину, фронт которых повернут 25 под углом к направлению движения.

При обтекании их в каждом сечении трубы попарно образуются необходимые: для возникновения циркуляции области относительного давления и, разрежения. 30

Однако изгиб стенок трубы по синусоиде обусловлен определенным соотношением Т/)1 между шагом винта синусоиды ,(числитель дроби) и высотой ребра (знаменатель дроби), имеющим значительную величину, что влияет на эффективность теплоотдачи, т.е. снижает ее, так как возникающая сразу за выступами дополнительная турбу-— лентность затухает при большом шаге винта, и отрезок пути до следующего выступа винта практически мало отличается по структуре потока от течения в гладкой трубе. A если учесть, что труба имеет к тому же гладкие участки, то наблюдается Лишь дискретная интенсификация т роцесса теплообмена вдоль продольной оси трубы.

Цель изобретения — интенснфикация процесса теплообмеиа. указанная цель достигается тем, что в известной трубе с гофрированны ми витками, расположенными по винтовой ликии и чередующимися с гладкими . участками, иа каждом витке гофры имеют одинаковые высоту и шаг, а в смежных витках шаг и высота гофрон выполнены различными.

При этом высота гофра, отнесенная к внутреннему диаметру гладкого

868302 участка трубы на каждом из витков соответствует следующей зависимости

О, ЗЭ Ь /d>h +d) ° Ь /й ЪО р 1, где h«Qh< - высота гофров соответственно на первом,втором,..., 1-том витках вдоль трубы;

d - внутреннйй диаметр гладкого участка трубы.

Расстояние между вершинами)смежных: (гофров на каждом витке равно 4-8)кратному размеру высоты гофров на этом витке.

Расстояние Т между начальными гофрами смежных витков равно 20(lgRq1)Ь,где Rg- число. Рейнольдса для турбУлентного режима течения среды внутри трубы; h — высота гофров предыдущего витка.

На чертеже изображена предлагаемая труба.

Труба содержит гофрированные витки

1 с гофрами 2 и гладкие- участки 3.

При расстоянии (шаге) между вершинами смежных гофров на каждом витке, равном (4-8)-кратному размеру высоты гофров на этом витке происходит увеличение уровня турбулентности,в закрученном потоке. Однако неограниченное увеличение уровня турбулентности ,во всем потоке, включая и ядро, нецелесообразно, поэтому установлен закон изменения высоты. гофров 0,3Ъу.>0,1 при этом достигается повышение степени самоочищения стенок трубы от отложений.

При поступательном движении потока среды вдоль оси трубы по спиральной траектории с шагом Т происходит увеличение скорости потока вблизи стенки трубы и под действием центробежных,сил развиваются винтообразные вихревые структуры, поэтому твердые частицы, находящиеся в потоке запыленного газового потока или загрязненной жидкости, прижимаясь к стенке ц находясь в винтообразном вихревом движении вблизи стенки, создают эффект самоочищения поверхности труб при .сборке последних в пучок, устааавливаемый в теплообменном аппарате.

При использовании в теплообменных аппаратах предлагаемой трубы могут быть сокращены энергетические затраты на прокачку теплоносителя, поскольку резко снижаются гидравлические потери, и имеет место минимальное лобовое сопротивление при движении теплоносителя из-за формы выступов гофр витков у данной трубы, которая либо совсем не создает двухмерных отрыв.ных зон, либо сочетает трехмерные вихревые структуры с небольшими отрывными зонами за выступами. формула изобретения

Теплообменная труба с гофрированными витками, расположенными по винтовой линии и чередующимися, гладкими участками, о т.л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, на каждом витке гофры имеют одинаковые высоту и шаг, а в смежных витках шаг и высота гофров выполнены различными.

2. Теплообменная труба по п.l, ЗО отличающаяся тем,что высота гофра, отнесенная к внутреннему диаметру гладкого участка трубы на каждом из витков, соответствует следующей зависимости:

35 о,зъ h„/а ь /а w... h /d>o, 1, где h,h,h — высота гофров соответственно на первом, втором, ..., 1-том висках вдоль трубы;

40 d — внутренний диаметр гладкого участка трубы.

3.. Теплообменная труба по пп.l u

2, отличающаяся тем, что расстояние между вершинами смежных

4 гофров на каждом витке равно (4-8)кратному размеру высоты гофров на этом витке.

4. Теплообменная труба по п.l, отличающаяся тем, что 0 расстояние Т между начальнымй гофрами смежных витков равно 20(1gRq-l)h, где R - число Рейнольдса для турбуе лентного режима течения среды внутри трубы; h - -высота гофров предыдущего

55 витка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции В 2093925, щ кл. F 28 F 1/00, опублик.1973.

В теплообменнике может быть использован», теплоноситель любой номенклатуры при любой температуре и сте.пени очистки. При выполнении труб из химически стойкого по отношению к воде кислотам и щелочам материала или из стекла возможна их работа в, зоне точки росы в качестве предвключенной ступени воздухоподогревателя современного парогенератора. При этом

КПД последнего-увеличивается на 5-6% без коррозии металла труб. Повышение интенсивности теплоотдачи компенсирует низкую теплопроводность стекла (гидравлическое сопротивление стеклянных труб меньше, чем стальных того

1$ же диаметра за счет меньшей величины

:абсолютной. шероховатости)..868302

Составитель Т.Юдина

Редактор К.Лембак Техред А.Савка

Корректор Г. Назарова

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная 4

Эаказ 8294/48 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская набс, д.4/5