Теплообменник

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 8 О 9/04,7/О 51)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ТЕНТ ИСАНИ ОБР ЕНТУ(57) Использование: в энергетическом итранспортном машиностроении. Сущностьизобретения; теплообменник содержит кожух 1, внутри которого в плоскости. перпендикулярной образующей стенки кожуха,размещена плоская спиральная труба 2, причем расстояние между витками трубы постоянно. Труба состоит из двух сообщающихся между собой через переходник 3 участков, расположенных в чередующемся порядке с образованием бифилярной спирали. Поперечное сечение трубы может быть прямоугольной или плоскоовальной формы с высотой внутренней полости Н, На наружных плоских поверхностях трубы 2 выполнены впадины, а на внутренней - соответствующие им выступы. В межтрубном пространстве теплообменника размещена гофрированная лента 4, причем вершины гофр ленты расположены в укаэанных впадинах, 1 з,п.ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использованов энергетическом и транспортном машиностроении.Цель изобретения - повышение эффективности теплообмена при одновременномувеличении надежности устройства.Указанная цель достигается тем, что втеплообменнике, содержащем кожух и спиральную теплоообменную трубу, размещенную в плоскости перпендикулярнойобразующей кожуха, теплообменная трубавыполнена в виде плоской бифилярной спирали с постоянным расстоянием между витками, причем теплообменная труба имеетнакатку в виде впадин на наружной поверхности и выступов на внутренней, расположенную поперек теплообменной трубы надвух больших ее сторонах, а между виткамиспирали размещены гофры, при этом вершины ребер гофров совпадают с впадинаминакатки, расположенными на выпуклой части теплообменной трубы,Широко известен способ интенсификации процессов теплоотдачи с помощью создания. искусственной шероховатости, вчастности накатки на прямолинейны участках круглых труб, Для этих труб произведена оптимизация размеров шероховатости,от формы и режима течения жидкости,В изобретении геометрические размерынакатки бь 1 ли выбраны теоретически из условия взаимодействия макро- и микровихрей, возникающих при движениитеплоносителя отрубе и из условия обеспечения максимальной вероятности контактатрубы с гофрой.Известно, что в различных типах воздуха-воздушных и жидкостна воздушных теплообмен ников, конденсаторов ииспарителей применяют пакеты гладкихпрямоугольных трубок, спеченных с гофрами. Такие теплообменники при высокой эффективности имеют малую надежностьиз-за значительного количества паянных соединений. Для увеличения качества контактов гофра с плоскими, гладкимиповерхностями применяют либо трапециедальные гофры, либо треугольные, но с большим радиусом при вершине, Это приводитк снижению эффективности теплообменаиз-за увеличения гидравлического диаметра.В изобретении гофр, надежно закрепленный вершинами в выемках накатки трубы, вь 1 полняет тройную функцию, Он нетолько увеличивает эффективность теплоот.дачи в окружающую среду, но и осуществлявг кондуктивную связь между рядомстоящими витками бифилярной спирали,т,е. выравнивает поле температуры теплообменной поверхности, что, в свою очередь,приводит к увеличению эффективности,Кроме того, он увеличивает прочность теп 5 лообменной трубы и жесткость конструкции, т.е. увеличивает надежностьтеплообменника.На фиг.1 показан общий вид теплообменника со стороны воздушной полости; нг10 фиг.2-схема крепления гофра в накатке: нафиг,З - сечение теплообменной трубы,Теплообмен ник содеркит кожух 1, внутри которого, перпендикулярно образующейкожуха размещена теплообменная плоская15 труба 2, состоящая иэ двух участков, соединеннь 1 х переходником 3 и образующая плоскую бифилярную спираль с постояннымрасстоянием между витками. Поперечноесечение плоской трубы, может быть прямо 20 угольной либо плоскоовальной формы с высотой внутренней полости Н,На двух больших сторонах поперек теплообменной трубы 2 выполнена накатка сшагом Т в виде выступов высотой и на внут 25 ренней поверхности и впадин на наружнойповерхности. Между витками бифилярнойспирали размещены гофры 4, причем вершины ребер гофроо совпадаютс впадинаминакатки, расположенными на выпуклой час 30 ти теплообменной трубы 2,Теплообменник подключается к рабочему контуру системы охлаждения или системы кондиционирования воздуха черезштуцеры 5 и 6 и может бь 1 ть использован как35 жидкостно-воздушный теплообменник, таквоздушный конденсатор или испаритель.В результате теоретических исследований и оптимизации установлены следующиезависимости параметров Т и и от параметра40 Н;Т=1,2 Н 1 Я Нй = 0,10 Н 0,15 НТеплообменник работает следующимобразом,45 Охлаждаемый теплоноситель поступаетв теплообменную трубу 2 через штуцер 5,Пройдя теплообменную трубу 2, выполненную о виде бифилярной спирали, охлаждаемый теплоноситель передает тепло50 атмосферному ооздуху, движущемуся по каналам, образованным гофром 4 и наружнойповерхностью теплообменной трубы 2,В результате встречного движения охлаждаемого теплоносителя о бифилярной55 спирали и тепловой связи между виткамиспирали через гофры 4 температура стенкитеплообменной трубы 2 остается практически постоянной по фронту теплообменника.При движении охлаждаемого теплоносителя в изогнутой теплообменной трубе о ее.Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская нвб., 4/5 каз 2369 ВНИИПИ Госуд омите осква твенн 1130 л. Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж поперечном сечении возникает вихревое движение, Вихревое движение теплоносителя интенсифицирует теплообмен, особенно в зоне вогнутой внутренней стенки, Коэффициент теплообмена в криволинейных каналах в зависимости от режима течения и радиуса кривизны в 1,1,1,5 раза выше чем у прямых труб.В зоне выпуклой внутренней стенки и на поверхностях теплообмена малой кривизны преобладает интенсификации тепло- обмена за счет турбулизации потока выступами накатки. При оптимальных геометрических размерах накатки в зависимости от режима течения теплоносителя коэффициент теплообмена в 1,44 раза выше, чем в гладких трубах,Гофр 4 служит для увеличения теплообменной поверхности со стороны воздуха и увеличения прочности теплообменной трубы 2. Вершины ребер гофров, например, треугольных запаяны во впадинах накатки на выпуклой наружной стороне теплообменной трубы, т.е, со стороны максимальной теплопередачи между теплоносителем и трубой. Для интенсификации теплообмена с воздухом могут быть использованы жалюзийные, прерывистые, волнистые и прочие ребра (на чертеже не показаны).Охлажденный теплоноситель выходит через штуцер 6.Предлагаемое устройство теплообменника позволяет за счет выравнивания поля температур поверхности теплообмена, интенсификации теплообмена со стороны воздуха и теплоносителя и обеспечения качества сборки увеличить эффективность 5 теплообмена на 3545% по сравнению спрототипом аналогичных размеров при одновременном повышении надежности,Ф ор мул а и зоб рете н и я10 1. Теплообменник, содержащий кожух,размещенную в нем плоскую спиральнуютрубу с постоянным расстоянием междувитками, и расположенную в межтрубном15 пространстве гофрированную ленту, вершины гофр которой установлены в контакте споверхностями трубы, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения эффективноститеплообмена, труба состоит из двух сооЬ 20 щенных между собой участков, расгюложенных в чередующемся порядке собразованием бифилярной спирали, приэтом на наружных плоских поверхностяхтрубы выполнены впадины, а на внутренней25 -соответствующие им выступы, причем вершины гофр ленты располсжены в указанныхвпадинах,2. Теплообменник по п.1 о т л и ч а ющ и й с я тем, что расстояние:,между впади 30 нами на каждой поверхности трубы и глубина впадин составляют соответственно1,2-1,8 и 0,10-0,15 высоты внутренней полости трубы.