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 процессов теплообмена в канале «конфузор-диффузор» за счет турбулизации жидкости у стенки канала. Технический результат достигается тем, что в теплообменном элементе выполненном в виде чередующихся секций «конфузор-диффузор» на их теплообменных поверхностях выполнена многозаходная винтовая накатка. С учетом неоднородности давления внутри потока теплоагента в проточной части теплообменного элемента и наличия окружной скорости в предлагаемом теплообменном элементе существенно возрастает эффективность теплообмена, что позволяет сократить длину проточной части конфузорного-диффузорного элемента, а следовательно и его гидравлическое сопротивление в проточной части предлагаемого теплообменного элемента.

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

Известен теплообменный элемент проточная часть которого выполнена по винтовой линии (см. Пат. на полезную модель 119452 от 20.08.12 Бюл. 23)

Известный теплообменный элемент имеет низкую эффективность из-за низкой окружной скорости, не обеспечивающей высокую степень перемешивания среды при течении жидкости в проточной части канала.

Известны теплообменные элементы, выполненые с волнистой стенкой типа «конфузор-диффузор» (см. монографию В.К.Мигай «Повышение эффективности современных теплообменников» Л. Энергия, 1980, с.95).

Недостатком этих теплообменных элементов является снижение эффективности теплообмена при возростании числа Рейнольдса, так как в рассматриваемом канале турбулизация реализуется не у стенки, а во всем объеме канала, кроме того, при течении жидкости отсутствует эффект вращения среды, интенсифицирующий теплообмен.

Задачей полезной модели является интенсификация процессов теплообмена в канале «конфузор-диффузор» за счет турбулизации жидкости у стенки канала.

Технический результат достигается тем, что в теплообменном элементе выполненном в виде чередующихся секций «конфузор-диффузор» на их теплообменных поверхностях выполнена многозаходная винтовая накатка.

На фиг. 1.представлен теплообменный элемент 1 в виде чередующихся секций «конфузор-диффузор», на теплообменной поверхности которого выполнена многозаходная винтовая накатка 2, на фиг. 2 представлен фрагмент теплообменного элемента «конфузор-дифузор» фиг. 1, на фиг. 3 разрез A-A фиг. 2, на фиг. 4 фрагмент винтовой накатки.

Теплообменный элемент работает следующим образом.

После подачи теплоагента в проточную часть теплообменного элемента за счет вращения жидкости в пристенных слоях диффузора, вызванных многозаходной винтовой накаткой, образуется интенсивное вихреобразование, генерируемое, кроме того, за счет положительного градиента давления при течении среды в расширяющимся канале. Жидкость в пристенных слоях в диффузоре за счет многозаходной накатки приобретает форму дискретных катящихся вдоль теплообменного элемента, вращающихся шнуров при взаимодействии которых между собой осуществляется обмен энергиями и их взаимное перемешивание.

При течении теплоагента в конфузоре из-за наличия многозаходной винтовой накатки и отрицательного градиента давления не происходит снижения эффекта генерации турбулентности и вырождения трубулентности после диффузора.

Следует отметить, что интенсификация теплообмена при наличии многозаходной винтовой накатки связана и с увеличением поверхности теплообмена по сравнению с прототипом, поскольку такая накатка, кроме всего, выполняет и роль внутреннего оребрения. Поперечное сечение выступов может быть выполнено круглой, треугольной, прямоугольной, каплевидной или иной удобооптекаемой формы, обеспечивающей высокий теплообменный эффект при невысоких гидравлических сопротивлениях проточной части канала.

Таким образом, с учетом неоднородности давления внутри потока теплоагента в проточной части теплообменного элемента и наличия окружной скорости в предлагаемом теплообменном элементе существенно возрастает эффективность теплообмена, что позволяет сократить длину проточной части конфузорного-диффузорного элемента, а следовательно и его гидравлическое сопротивление в проточной части предлагаемого теплообменного элемента.

Изготовление предполагаемых теплообменных элементов может быть реализовано методом ротационной ковки, что ранее было апробировано при изготовлении теплообменного элемента по пат. 119452 от 20.08.12. Бюл. 23.

Теплообменный элемент, выполненный в виде чередующихся секций в форме "конфузор-диффузор", отличающийся тем, что на теплообменной поверхности элемента выполнена многозаходная винтовая накатка.