Теплопередающая поверхность
Владельцы патента RU 2313749:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (RU)
Изобретение предназначено для теплообмена и может быть использовано в теплообменной технике. Теплопередающая поверхность состоит из металлических полос, свернутых по спирали, и содержит чередующиеся сфероидальные сегменты, имеющие разную высоту. Высота меньшего сфероидального сегмента меньше расстояния между витками металлических полос теплопередающей поверхности, а высота большего сфероидального сегмента равна сумме высоты меньшего сфероидального сегмента и расстояния между витками металлических полос теплопередающей поверхности. Кривизна вогнутой части меньшего сфероидального сегмента равна кривизне выпуклой части большего сфероидального сегмента, и после сворачивания металлических полос по спирали выпуклая часть большего сфероидального сегмента одной полосы совмещена с вогнутой частью меньшего сфероидального сегмента второй полосы. Изобретение обеспечивает повышение технологичности изготовления теплопередающей поверхности, а также снижение ее стоимости. 2 ил.
Изобретение относится к спиральным теплопередающим поверхностям и предназначено для использования в спиральных теплообменниках.
Заявителю известна теплопередающая поверхность, изготовленная из рулонной стальной полосы, свернутой по спирали. Для придания спиралям достаточной устойчивости против смятия под действием одностороннего наружного давления на поверхности предусмотрены упорные штифты, которые к тому же обеспечивают заданный зазор между стенками. (А.С.Тимонин. «Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования», Справочник, Т.2., Калуга, Издательство Н.Бочкаревой, 2002 г., 1028 с.; с.729.)
Недостатками данной конструкции теплопередающей поверхности является необходимость установки дополнительных деталей - штифтов.
Этот недостаток устранен у поверхности повышенной турбулентности, выполненной из металлических пластин, на которых в шахматном порядке выштампованы выступы и впадины сфероидального очертания. Две такие пластины, соединенные точечной сваркой в соответствующих впадинах, образуют отдельные элементы. Элементы могут быть изогнуты по определенному контуру, например в спираль. (A.M.Бакластов. «Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользующих установок. Учебное пособие для студентов специальности «Промышленная теплоэнергетика» высших учебных заведений», М.: «Энергия», 1970 г., 568 с.; с.28.)
Недостатком конструкции поверхности повышенной турбулентности является необходимость применения операции точечной сварки при ее изготовлении.
Поверхность повышенной турбулентности является наиболее близкой к заявленной теплопередающей поверхности и принята в качестве прототипа.
Цель изобретения - повышение технологичности изготовления и снижение стоимости теплопередающей поверхности путем исключения операции сварки при ее изготовлении.
Техническим результатом изобретения является наличие сфероидальных сегментов с конструктивными особенностями, позволяющими после сворачивания теплопередающей поверхности в спираль иметь заданный размер между витками полос и жесткость конструкции без применения точечной сварки.
Цель изобретения достигается тем, что на металлических полосах 1, 2, образующих теплопередающую поверхность, выдавливают сфероидальные сегменты 3, 4 с разной высотой и чередующиеся друг с другом во взаимно перпендикулярных направлениях. Конструктивная особенность сфероидальных сегментов заключается в том, что кривизна вогнутой части меньшего сфероидального сегмента равна кривизне выпуклой части большего сфероидального сегмента. Высота меньшего сфероидального сегмента меньше расстояния между витками металлических полос теплопередающей поверхности, а высота большего сфероидального сегмента равна сумме высоты меньшего сфероидального сегмента и расстояния между витками металлических полос теплопередающей поверхности. После сворачивания металлических полос по спирали выпуклая часть большего сфероидального сегмента одной полосы совмещена с вогнутой частью меньшего сфероидального сегмента второй полосы. Это позволяет фиксировать положение металлических полос теплопередающей поверхности относительно друг друга, придать конструкции жесткость и исключить операцию точечной сварки теплопередающей поверхности при ее изготовлении.
Отличительными признаками по сравнению с прототипом являются:
- сфероидальные сегменты имеют разную высоту;
- выпуклая часть большего сфероидального сегмента совмещается с вогнутой частью меньшего сфероидального сегмента;
- отсутствует точечная сварка.
На фиг.1 показана теплопередающая поверхность свернутая по спирали, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Теплопередающая поверхность, состоящая из двух металлических полос 1, 2, содержит выдавленные сфероидальные сегменты 3, 4 разной высоты и чередующиеся друг с другом в продольном и поперечном направлениях. При сворачивании полос по спирали выпуклая часть большего сфероидального сегмента одной полосы совмещена с вогнутой частью меньшего сфероидального сегмента второй полосы. Конструктивные особенности исполнения сфероидальных сегментов позволяют формировать каналы, с заданным расстоянием между витками полос, для движения по ним теплоносителей. Холодный и горячий теплоносители подаются по разные стороны металлических полос 1, 2, что исключает их перемешивание. А процесс теплопередачи производится через теплопередающую поверхность. Чередование сфероидальных сегментов во взаимно перпендикулярных направлениях позволяет избежать образования туннелей внутри каналов и тем самым обеспечить более высокую теплоотдачу.
Теплопередающая поверхность из металлических полос, свернутых по спирали, содержащая выдавленные сфероидальные сегменты, отличающаяся тем, что чередующиеся сфероидальные сегменты имеют разную высоту, причем высота меньшего сфероидального сегмента меньше расстояния между витками металлических полос теплопередающей поверхности, а высота большего сфероидального сегмента равна сумме высоты меньшего сфероидального сегмента и расстояния между витками металлических полос теплопередающей поверхности, а также кривизна вогнутой части меньшего сфероидального сегмента равна кривизне выпуклой части большего сфероидального сегмента, и после сворачивания металлических полос по спирали выпуклая часть большего сфероидального сегмента одной полосы совмещена с вогнутой частью меньшего сфероидального сегмента второй полосы.
