Нагревательный элемент
Использование: в теплотехнике, в частности в теплообменниках, греющей средой в которых служит конденсирующийся пар. Сущность изобретения: нагревательный элемент содержит соосно установленные трубы. Наружная труба заглушена с одного торца, а внутренняя труба со стороны противоположного торца выполнена с перфорацией на участке, составляющем 0,15 - 0,2 его длины. На внешней поверхности трубы выполнены полусферические выдавки, ориентированные относительно перфораций внутренней трубы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, греющей средой в которых служит конденсирующийся пар.
Известны теплообменные аппараты штыкового типа с нагревательными элементами в виде трубок Фильда, состоящих из соосно установленных труб, разделенных кольцевым зазором, наружная из которых заглушена с торца (Справочник по теплообменникам. ч.2 / Под ред. Мартыненко О.Г. и др. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.279, рис.11). При работе наружная труба нагревательного элемента охлаждается каким-либо теплоносителем, а греющий пар поступает во внутреннюю трубу, где разворачивается и направляется в кольцевой межтрубный канал, в котором происходит конденсация пара. Образовавшийся конденсат удаляется из кольцевого канала. В такой конструкции обе трубы и кожух аппарата могут свободно перемещаться независимо друг от друга, поэтому не требуется дополнительных устройств для обеспечения компенсации линейных расширений деталей теплообменника. Обогрев паром участка наружной трубы способствует снижению возможного переохлаждения конденсата. Однако в таком нагревательном элементе сравнительно низкая теплоотдача, особенно при ламинарном течении пленки конденсата вблизи выхода из теплообменного элемента, где толщина пленки максимальна (Исаченко В.П. Теплопередача. М.: Энергоатомиздат, 1981, с.235, рис.12.5, с.241). Известен нагревательный элемент (авт. св. СССР N 611097, кл. F 28 F 12/13, бюл. N 22, 1978, приоритет от 16.06.75), содержащий две соосно установленные трубы, наружная из которых заглушена на конце, а внутренняя перфорирована по всей длине отверстиями, направленными тангенциально к поверхности стенки, и имеет на конце дроссельную шайбу. При работе один теплоноситель омывает внешнюю поверхность наружной трубы, а другой поступает во внутренний канал внутренней трубы и движется с путевым расходом через отверстия в ее боковой стенке к заглушенному торцу наружной трубы, где разворачивается и по кольцевому межтрубному пространству направляется к выходу из нагревательного элемента, омывая внутреннюю поверхность наружной трубы, взаимодействуя и размывая пристенные тангенциальные струи, развивающиеся на наружной поверхности внутренней трубы. В этом нагревательном элементе тангенциальные струи, ослабленные воздействием сносящего потока, направлены по касательной к стенке внутренней трубы, а значит под углом меньше, чем 90о к поверхности наружной, поэтому оказывают сравнительно слабое влияние на теплоотдачу от теплоносителя к внутренней стенке наружной трубы (Реччу Р.Р. Ileat Trasfer by Convection Fron a Hot Gas Iet to a plane surface Proc. Inst. Mechan. Eng. v. 168. N 30, 1954, с. 778, табл.1). Кроме того, кинетическая энергия вытекающих из отверстий в боковой стенке внутренней трубы струй сравнительно невелика, так как душирование осуществляется по всей ее поверхности. Поэтому интенсивность теплообмена в известном устройстве невысока. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является нагревательный элемент [1], содержащий две соосно установленные трубы, разделенные кольцевым каналом, наружная из которых заглушена с одного торца, а внутренняя перфорирована по всей длине, в том числе и со стороны свободного торца наружной трубы. При работе внешняя поверхность наружной трубы омывается греющей средой - продуктами сгорания органического топлива, а нагреваемая среда - воздух поступает во внутреннюю полость внутренней трубы и через отверстия перфорации в ее стенке в виде импактных струй направляется к внутренней стенке наружной трубы. Интенсификация теплообмена в этом случае достигается за счет турбулизации пристенного слоя нагреваемой среды ее импактными струями, направленными к поверхности стенки. В таком нагревательном элементе перфорация выполнена на всей поверхности внутренней трубы, поэтому кинетическая энергия струй нагреваемой среды сравнительно невелика. Кроме того, их турбулизирующее воздействие существенно ослабляется за счет сноса струй потоком отработавшего воздуха и отклонением их от нормали к поверхности теплообмена (Реччу Р.Р., с.778). Особенно сильно негативное воздействие сносящего потока будет проявляться вблизи свободного торца наружной трубы, снижая интенсивность теплообмена. Целью изобретения является интенсификация теплообмена. Цель достигается тем, что в нагревательном элементе, содержащем две соосно установленные трубы, разделенные кольцевым каналом, наружная из которых заглушена с одного торца, а внутренняя имеет участок с перфорациями, расположенный в зоне свободного торца наружной трубы и имеющий длину, составляющую 0,15-0,2 длины внутренней трубы; перфорации расположены в шахматном порядке и снабжены примыкающими к ним отогнутыми лепестками; на внешней поверхности наружной трубы выполнены полусферические лунки, а на противоположной поверхности - соответствующие полусферические выступы, причем лунки и перфорации расположены с одинаковым продольным шагом S, и центральный угол между смежными лунками![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/948.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/948.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
Формула изобретения
1. НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий две соосно установленные трубы, разделенные кольцевым каналом, наружная из которых заглушена с одного торца, а внутренняя имеет участок с перфорациями, расположенный в зоне свободного торца наружной трубы, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, участок с перфорациями имеет длину, составляющую 0,15 - 0,2 длины внутренней трубы. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что перфорации расположены в шахматном порядке и снабжены примыкающими к ним отогнутыми лепестками. 3. Элемент по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на внешней поверхности наружной трубы выполнены полусферические лунки, на противоположной поверхности соответствующие полусферические выступы, причем перфорации и лунки расположены с одинаковым продольным шагом и центральный угол между смежными лунками равен центральному углу между смежными перфорациями, а сумма высоты полусферического выступа и высоты отогнутого лепестка не превышает ширины кольцевого канала, при этом центры лунок в поперечном сечении элемента смещены относительно центров перфораций на угол, равный половине центрального угла между смежными лунками, а в продольном сечении элемента центры лунок смещены относительно центра перфораций на половину шага между лунками.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Похожие патенты:
Изобретение относится к кожухотрубным теплообменникам и может быть использовано в теплообменных аппаратах и конденсаторах паровых турбин
Теплообменный аппарат // 1815593
Конденсатор паровой турбины // 1812413
Теплообменная труба // 1788424
Турбулизирующее устройство теплообменника // 1776971
Теплообменная поверхность // 1776958
Теплообменная труба // 1772576
Струйный теплообменник // 1758390
Теплообменная труба // 1758387
Теплообменная труба // 1740958
Теплообменник цельноштампованного радиатора // 2027138
Изобретение относится к кожухотрубным теплообменникам и может быть использовано в теплообменных аппаратах и конденсаторах паровых турбин
Теплообменный элемент конденсатора // 2027135
Изобретение относится к кожухотрубным теплообменникам и может быть использовано в теплообменных аппаратах и в конденсаторах паровых турбин на тепловых и атомных электростанциях
Теплообменный элемент // 2023227
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменных аппаратах
Теплообменный элемент // 2023227
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменных аппаратах
Конденсатор-испаритель // 2013749
Теплообменный элемент // 2013748
Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплообменным поверхностям нагрева, и может быть использовано преимущественно в котлостроении
Вертикальная труба конденсатора // 2013747
Изобретение относится к элементам конструкции теплообменных аппаратов, используемых для конденсации пара в энергетике и химической промышленности
Теплообменник холодильника // 2013738
Изобретение относится к холодильной технике, точнее к элементам конструкций теплообменных аппаратов и касается конструкции теплообменника
Изобретение относится к области теплотехники, в частности к рекуперативным теплообменным аппаратам
Теплообменный элемент // 2027967
Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетике, химической промышленности, на транспорте и других отраслях народного хозяйства