Теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК РРОУДАРОТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ТОРСКОМУ ОБИДЕП:ЛЬОТВУ(56) 1, Авторское свидетельство СССР542902, кл. Р 28 Б 7/02, 1977,2. Авторское свидетельство СССР 676844, кл. Г 28 В 7/10, 1979.3. Авторское свидетельство СССР В 800566, кл. Р 28 Э,7/10, 1981.4. Авторское свидетельство СССР Р 328314, кл. Р 28 0 7/08, 1972. (54)(57) ТЕПЛООБИЕННИК, содержащий коаксиально размещенные обечайки, в кольцевой полости между которыми расположен спиральный трубчатый змеевик с оребрением на наружной поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик путем интенсификации теплообмена и снижения гидравлического сопротивления при. движении кипящего двухфазного потока, змеевик выполнен с шагом, увеличивающимся в направлении движения двухфазного потока по закону= +о 2-о,Фо +(л,) ; где С- начальный шаг змеевика; и - порядковый номер витка, а оребрение змеевика выполнено в ви" де винтовых канавок с шагом, равным (0,25-0,80)й, ширина и глубина кото- Е рых равна соответственно (0,85-3,00) (Й,-Й ) и (0,30-0,50)(д-й ), где Я Й, - йаружный диаметр трубки змееви- мщу ка; Й 2 - внутренний диаметр трубки змеевика.ИЬИзобретение относится к теплообменным аппаратам применяемым, вчастности, в холодильной технике,например, в качестве испарителя каскадной холодильной машины,5Известен трубчатый спиральныйтеплообменник, в котором для обеспечения интенсификации теплообмена икомпактности конструкции трубки, навитые на сердечник, имеют проволочное 10спиральное оребрение 13.Недостатком этого теплообменникаявляется то, что применение его вкачестве конденсатбра -испарителя,где имеет место кипение хладагента 5в межтрубном пространстве, малоэффективно из-за незначительных местныхскоростей течения потока в межтрубномпространстве.Известен теплообменник типа "тру- щба в трубе", снабженный по наружнойповерхности внутренней трубы многозаходными спиральными ребрами, выполненными из капнллярно-пористого материала и установленными с зазором 25относительно внутренней поверхностинаружной трубы 2.Недостатками этого теплообменникаявляются низкая степень. турбулизациипристеннои паровой пленки, обусловленная наличием сплошных щелевых зазоров пс всей образующей внешней обечайки и, н итоге, недостаточно интенсивный теплообмен,Известен также теплообменник типа"труба в трубе" со спиральным оребрением внутренней трубки, в котором сцелью интенсификации теплообмена иснижения гидравлического сопротивления прорези выполнены на части ореб-рения с образованием на поверхностивнешней трубы турбулизирующих перемычек 3,Недостатком этого устройства явля ется неравномерность скоростных характеристик паровой фазы вдоль потока, что обуславливает низкий уровень процесса теплообмена.Известен теплообменниксодержащий 50 коаксиально размещенные обечайки, в кольцевой полости между которыми расположен спиральный трубчатый змеевик с оребрением по наружной поверхности 41.55Недостатком известного теплообменника являются низкие эксплуатационные характеристики Цель изобретения - повышение эксплуатационных характеристик путеминтенсиФикации теплообмена и снижениягидравлического сопротивления придвижении кипящего двухфазного потока.Поставленная цель достигается тем,что в теплообменнике, содержащем коаксиально размещенные обечайки, вкольцевой полости между которыми расположен спиральный трубчатый змеевикс оребрением на наружной поверхности,змеевик выполнен с шагом, увеличивающимся в направлении движения двухФазного потока по закону С =С ++(п )о ф где С - начальный шагзмеевика, и - порядковый номер витка,а оребрение змеевика выполнено в ви-.де винтовых канавок с шагом, равным(0,25-0,80)й Ширина и глубина которых равна соответственно (0,85"3,00)(Й-с 1 ) и (0,30-0,50) (Й-Й ), гдед - наружный диаметр трубкй змееви 1ка, й 2 - внутренний диаметр трубкизмеевйка.На фиг,1 изображен предлагаемыйтеплообменник; на фиг.2 - сечение А-Ана Фиг,1, на Фиг.3 - узел Т на Фиг.1.Теплообменный аппарат (фиг.1) содержит наружную обечайку 1, внутреннюю обечайку 2 и спиральный трубчатый змеевик 3, на наружной поверхности которого имеется оребрение ввиде винтовых канавок 4 (каналов),выполненньх, например, методом нарезки или накатки.Бинтовые канавки выполнены с шагомЬ, равным 0,25-0,80 наружного диамет"ра Й трубки змеевика, шириной а иглубиной Ь, равными соответственно0,85-3,00 и 0,30-0,50 разности наружного и внутреннего диаметров Й -Йтрубки змеевика,Таким образом, между обечайками 1 и 2 и змеевиком 3 с канавками 4 образуются каналы 5 для двухфазной среды, причем за счет того, что шаг спирального змеевика изменяется - увеличивается от входного патрубка 6 к выходному патрубку 7, соответственно увеличивается и сечение канала 5 вдоль оси М теплообменного аппарата. Шаг с изменяется по закону 1=С + +(пс )где С, - начальный шаг спирального змеевика 3, д - порядковый номер витка. При этом величина С может изменяться (увеличиваться) либо плавно от витка к витку, либо участками по несколько витков,в каж1134877 дом при сохранении условия, когда121 з,В теплообменном аппарате имеются также крышки 8 и 9 и заглушки 1 О.Теплообменник работает следующим образом.Прямой поток, например верхнего каскада каскадной холодильной машины по мере продвижения по змеевику 3 конденсируется.и выходит из теплооб менника. Обратный поток хпадагента (например, нижнего каскада холодильной машины) поступает через входной патрубок 6 и кипит по иере продвиже" ния по каналам 5. 15Через выходной патрубок 7 обратный поток выходит из теплообменника.Движущийся в каналах 5 кипящий хлапагент снимает тепло с поверхности змеевика 3, Винтовые канавки 4 способствуют турбулизацни пристенного пограничного слоя и, разрушению образующейся пленки пара у стенки канала за счет доэированного отсасывания пара через микрощели, образован ные между обечайками 1 и 2 и винтовыми канавками 4. Это способствует ннтенсификации процессов теплообмена. 4Основная масса двухфазного потока движется по каналу 5, сечение которого (шаг змеевика) плавно или дискретно (ступенчато) увеличивается по направлению движения кипящего двухфазного потока. Так как по ходу движения этого потока происходит увеличение объемного расхода, увеличение сечения канала 5 вдоль оси теплообменника обеспечи вает движение потока по этим каналам примерно с постоянной скоростью. В результате, местные гидравлические сопротивления остаются незначительными, и паровые пробки не образуются. Такой характер движения способствует более равномерному изменению коэффициентов теплоотдачи, обеспечивает снижение напора в циркуляционном контуре всей машины в целом. При использовании изобретения улучшаются,.эксплуатациснные характеристики теплообменника путем интенсификации теплообмена и снижения гидравлического сопротивления при движении кипящего двухфазного потока.