Змеевиковый теплообменный элемент

 

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.

Задачей полезной модели является интенсификация теплообмена, и снижение сопротивления проточной части канала.

Технический результат достигается тем, что змеевиковый теплообменный элемент в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор», проточная часть которого выполнена по винтовой линии, согласно полезной модели, выполнен в виде змеевика.

Придание теплообменному элементу, выполненному по винтовой линии в виде чередующихся секций «конфузор-диффузор», формы змеевика способствует возникновению кругового движения среды в проточной части змеевикового теплообменного элемента, что интенсифицирует конвективный перенос тепла с периферийных зон проточной части в его центральную часть.

В результате специфики течения жидкости в змеевиковом теплообменном элементе, ее высокой скорости в проточной части существенно снижается возможность отложения загрязнений на внутренней поверхности змеевика.

Предлагаемый змеевиковый теплообменный элемент может эффективно работать при высоких разностях давления теплоносителя.

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.

Известен теплообменный аппарат типа «труба в трубе», содержащий две гладкие трубы, расположенные с зазором между ними и выполненный в виде винтовой спирали (см. патент РФ 2115876 от 20.07.98).

Известные теплообменные аппараты с гладкими теплообменными элементами весьма громоздки и требуют большого расхода металла на единицу поверхности теплообмена. Кроме того имеют низкие значения коэффициентов теплопередачи (порядка - 692 ккал/м2 град).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является теплообменный элемент типа «конфузор-диффузор», проточная часть которого выполнена по винтовой линии (см. пат. на пол. модель 119452 от 20.08.12)

Недостатком теплообменного элемента указанного типа является несколько увеличенное гидравлическое сопротивление канала по сравнению с прямыми трубами.

Задачей полезной модели является интенсификация теплообмена и снижение сопротивления проточной части канала.

Технический результат достигается тем, что змеевиковый теплообменный элемент в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор», проточная часть которого выполнена по винтовой линии, согласно полезной модели, выполнен в виде змеевика.

На рис.1 представлен змеевиковый теплообменный элемент в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор» с винтовой проточной частью, выполненный в виде змеевика.

Теплообменный элемент работает следующим образом.

После подачи теплоагента в проточную часть змеевикового теплообменного элемента жидкость приобретает круговое и осевое по ходу движения змеевика. Поворот потока жидкости в проточной части теплообменного элемента, выполненного в виде змеевика, приводит к появлению инерционной центробежной силы, действующей поперек потока, которая в свою очередь изменяет условия движения жидкости и ее теплообмена со стенкой.

Движение жидкости в змеевиковом теплообменном элементе имеет сложный характер, вызванный указанными инерционными центробежными силами (массовыми силами). Массовые силы изменяются в радиальном направлении поперечного сечения проточной части винтового конфузорно - диффузорного змеевикового теплообменного элемента. Вследствие изменения массовой силы вдоль оси проточной части в его поперечном сечении возникает дополнительное вращательное движение жидкости в виде парного вихря. В центральной части сечения змеевикового теплообменного элемента жидкость перемещается от оси изгиба теплообменного элемента, а около верхней и нижней поверхностей к оси элемента. Одновременно частицы жидкости, двигаясь вдоль оси змеевикового теплообменного элемента, приобретают форму винтовой линии. Кроме того, за счет выполнения самой проточной части в форме конфузор - диффузор по винтовой линии в центральной части змеевикового теплообменного элемента (на его оси) возникают круговые движения среды, способствующие интенсивному конвективному переносу тепла с периферийных зон проточной части канала в его центральную часть, что существенно влияет на процесс теплообмена в области жидкостного тракта.

В результате специфики течения жидкости в змеевиковом теплообменном элементе, ее высокой скорости в проточной части (более 2 м/с), создаются благоприятные условия роста коэффициента теплоотдачи от внутренней стенки проточного части теплообменного элемента в ядро потока, что позволяет сократить длину проточной части элемента снижая гидравлическое сопротивление змеевикового теплообменного элемента.

Следует отметить также, что с увеличением скорости среды в змеевиковом теплообменном элементе существенно снижается возможность отложения загрязнений на внутренней поверхности змеевика.

Предлагаемый змеевиковый теплообменный элемент может эффективно работать при высоких разностях давления теплоносителя (до 10 МПа).

Теплообменный элемент в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор», проточная часть которого выполнена по винтовой линии, отличающийся тем, что теплообменный элемент выполнен в виде змеевика.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности
Наверх