Пластина теплообменного или теплопередающего аппарата

 

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: контур пластины выполнен по конхоидам Никомеда, расположенным симметрично относительно продольной оси пластины и соединенным сопряженными с ними дугами окружностей. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к элементам теплообменных и теплопередающих аппаратов.

Целью изобретения является увеличение теплоотдачи с единицы поверхности элемента теплопередающего или теплообменного аппарата.

Известна пластина теплообменного аппарата. Недостатком указанной пластины является несоответствие ее формы оптимальной, при которой с минимальной поверхности пластины обеспечивается максимальная теплоотдача.

На фиг.1 приведен контур пластины, взятой в качестве прототипа; на фиг.2 предлагаемая пластина.

Пластина нагревателя получает тепло от элементов с центрами О₁, О₂, О₃, О₄. Стационарное поле пластины описывается уравнением t=f(r), (1), где r расстояние от центра источника тепла до рассматриваемой точки. Изотермические поверхности поля представляют окружности с центрами О₁, О₂, О₃, О₄. Удельная теплоотдача с элемента поверхности определяется уравнением g= ,(2), где Q= f(t, F_i) количество тепла, отдаваемого элементом пластины; F_i площадь рассматриваемого элемента. Исходя из приведенных зависимостей, теплоотдача с элементов F₂, F₃ будет ниже удельной теплоотдачи с элементов поверхностей F₁, так как средняя температура t₁ поверхностей F₁ будет выше средней температуры t₂, t₃ поверхностей F₂ и F₃.

Оптимальной формой пластины, обладающей максимальной удельной теплоотдачей, является пластина, контур которой ограничен изотермической поверхностью. Указанному требованию соответствует пластина, внешний контур которой выполнен по конхоиде Никомеда (см. фиг.2).

Известно, что конхоидой называется кривая, получающаяся при увеличении или уменьшении радиуса-вектора каждой точки данной кривой на постоянный отрезок е, и далее конхоида Никомеда конхоида прямой линии.

Конхоида Никомеда описывается уравнением (х-а)²(х²+у²)-е²х²= 0 а>0; е>0, где а и е параметры конхоиды. Линии х=а есть та самая прямая, относительно которой строится конхоида Никомеда; е максимальное удаление от линии точки конхоиды. Оказывается, что внутри конхоиды можно найти точки О₁ и О₂, сумма расстояний от которых до любой точки P конхоиды на рабочем ее участке будет величиной постоянной. Помещая именно в этих точках О₁ и О₂ источники тепла, создается симметричная пластина, рабочие участки которой образуются внешними ветвями конхоиды, а вершины очерчены, например, сопряженными с конхоидой дугами окружностей. Таким образом, у предлагаемой пластины внешний контур, выполненный по конхоиде Никомеда, представляет изотермическую поверхность, так как сумма расстояний от двух источников тепла О₁ и О₂ до любой точки P, лежащей на внешнем контуре, постоянна.

Формула изобретения

ПЛАСТИНА ТЕПЛООБМЕННОГО ИЛИ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕГО АППАРАТА, имеющая профилированный контур, отличающаяся тем, что контур выполнен по конкоидам Никомеда, расположенным симметрично относительно продольной оси пластины и соединенным сопряженными с ними дугами окружности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2