Теплообменный элемент
Использование: в теплообменных аппаратах. Сущность изобретения: в теплообменном элементе типа "труба в трубе" с наружной трубой 2, заглушенной с торца, на боковых поверхностях труб 1 и 2 выполнены полусферические лунки, причем лунки, выполненные на наружной трубе 2, смещены заданным образом относительно лунок, выполненных на внутренней трубе 1, а в центре лунок последней выполнены сквозные отверстия. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменных аппаратах различных областей промышленности.
Известны теплообменные аппараты "штыкового" типа (Справочник по теплообменникам т. 2, перевод с англ. под. ред. О.Г. Мартыненко и др. Энергоатомиздат, 1987, с. 279, рис. 11; патент США N 4106556, кл. F 28 F 9/10, 28.11.76; авт. св. СССР N 569170, кл. F 28 F 7/12, 25.06.79), в которых в качестве теплообменных элементов используются трубки Фильда (Митенков Ф.И. и др. Проектирование теплообменных аппаратов АЭС. М. Энергоатомиздат, 1988, с. 70, рис. 3.1. 3.2. ). Трубка Фильда это рекуперативный теплообменный элемент, содержащий две соосно установленные трубки, разделенные кольцевым каналом. Наружная трубка заглушена с одного торца, а канал внутренней трубки соединен с кольцевым каналом. При работе один теплоноситель омывает внешнюю поверхность наружной трубки, а другой движется в канале внутренней трубки и в кольцевом межтрубном пространстве. Для интенсификации теплообмена в таких элементах используют различные методы: оребрение поверхности внутренней трубки, закрутку потока в кольцевом канале, струйное смывание поверхности теплообмена (авт. св. СССР N 1118843, кл. F 28 D 7/12, 15.10.84; авт. св. СССР N 1657922, кл. F 28 D 7/12, 23.06.91). Интенсификация теплообмена вызывает существенный рост гидравлического сопротивления внутренней полости трубки Фильда, что снижает энергетическую эффективность теплообменного элемента. Одним из перспективных направлений повышения эффективности теплообменных поверхностей является нанесение на поверхность регулярной системы сферических лунок (Беленький М.Я. и др. Экспериментальное исследование тепловых и гидравлических характеристик теплообменных поверхностей, формованных сферическими лунками. Теплофизика высоких температур, том 29, N 6, 1991, с. 1142-1147), усовершенствование которого осуществлено в способах теплообмена (авт. св. СССР N 1481586, кл. F 28 F 13/06, 23.05.89; авт. св. СССР N 1657930, кл. F 28 F 13/06, 23.06.91), предназначенных для интенсивного отвода теплоты при высоких тепловых нагрузках и для обеспечения равномерности температурного поля поверхности теплообмена. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство (авт. св. СССР N 1043426, кл. F 28 D 7/12, 06.05.82), содержащее две соосно расположенные трубки, разделенные кольцевым каналом, наружная из которых заглушена с торца, а внутренняя выполнена перфорированной. В таком теплообменном элементе одна среда омывает внешнюю поверхность наружной трубы, а другая поступает во внутреннюю часть внутренней трубы и через отверстия перфорации в виде пучка струй направляется в сторону заглушенного торца наружной трубы и в кольцевой межтрубный зазор. В этом теплообменном элементе высокие коэффициенты теплоотдачи достигаются за счет турбулизации пристенного потока при ударе поперечных струй о поверхность теплообмена. Однако в таком устройстве значительная турбулизация пристенной зоны потока имеет место лишь вблизи заглушенного торца наружной трубы, где струи теплоносителя, перпендикулярные поверхности теплообмена, практически не подвержены негативному воздействию отработавшего потока, на остальной большей части поверхности интенсивного теплообмена существенно ниже вследствие сноса струй отработавшим потоком теплоносителя, движущимся вдоль кольцевого канала, особенно в зоне выхода, где кинетическая энергия сносящего потока велика (Perri P.P. Heat Trasfer by Convection From a Hot Gas Iet to a plane surface. Proc. Inst. Mechan. Eng. т. 168, N 30, 1954, с. 778, табл. 1). Целью изобретения является интенсификация теплообмена. Цель достигается тем, что в теплообменном элементе, содержащем две соосно расположенные трубы, разделенные кольцевым каналом, наружная из которых заглушена с торца, а внутренняя выполнена перфорированной, на внешних боковых поверхностях обеих труб выполнены расположенные в шахматном порядке полусферические лунки с образованием на их внутренних поверхностях соответствующих полусферических выступов при этом отверстия перфорации внутренней трубы расположены в центре лунок. Продольные шаги лунок на наружной трубе равны соответствующим шагам лунок на внутренней трубе, осевые линии продольных рядов лунок наружной и внутренней труб расположены в одной радиальной плоскости элемента, при этом лунки одного поперечного ряда, выполненные на наружной трубе, смещены в направлении заглушенного торца относительно соответствующего поперечного ряда лунок внутренней трубы на половину диаметра лунки, высота полусферического выступа меньше ширины кольцевого канала, а поперечный шаг лунок на наружной трубе определяется из соотношения S12 S![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/314/3141537.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/948.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/314/3141538.gif)
Формула изобретения
1. ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий две соосно расположенные трубы, разделенные кольцевым каналом, наружная из которых заглушена с торца, а внутренняя выполнена перфорированной, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, на внешних боковых поверхностях обеих труб выполнены расположенные в шахматном порядке полусферические лунки с образованием на их внутренних поверхностях соответствующих полусферических выступов, при этом отверстия перфораций внутренней трубы расположены в центре упомянутых лунок. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что шаги продольных рядов лунок на наружной поверхности равны соответствующим шагам лунок на внутренней поверхности, осевые линии продольных рядов лунок наружной и внутренней труб расположены в одной радиальной плоскости элемента, при этом лунки одного поперечного ряда, выполненные на наружной трубе, смещены в направлении заглушенного торца относительно соответствующего поперечного ряда лунок внутренней трубы на половину диаметра лунки, высота полусферического выступа меньше ширины кольцевого канала, а поперечный шаг лунок на наружной поверхности трубы определяется из соотношения,![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/314/3141539.gif)
D1н и D2н внешний диаметр внутренней и наружной трубы соответственно.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Похожие патенты:
Высокотемпературный теплообменный элемент // 2029212
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в высокотемпературных теплообменниках
Нагревательный элемент // 2027968
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
Поверхность теплообмена // 2031348
Теплообменная поверхность // 2030702
Изобретение относится к теплообменным поверхностям теплообменников, используемых в различных областях техники - в системах кондиционирования, отопления, для охлаждения электрической, радиоэлектронной и другой аппаратуры
Высокотемпературный теплообменный элемент // 2029212
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в высокотемпературных теплообменниках
Теплообменная труба и способ ее изготовления // 2028571
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкции теплообменной трубы преимущественно со спиральными круглыми ребрами и способу ее изготовления, и предназначено для использования при изготовлении различных теплообменников с повышенной тепловой эффективностью, например, для котельных агрегатов
Теплообменная труба и способ ее изготовления // 2028571
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкции теплообменной трубы преимущественно со спиральными круглыми ребрами и способу ее изготовления, и предназначено для использования при изготовлении различных теплообменников с повышенной тепловой эффективностью, например, для котельных агрегатов
Нагревательный элемент // 2027968
Высокотемпературный теплообменный элемент // 2029212
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в высокотемпературных теплообменниках