Теплообменный элемент

(22)Заявлен 03.80 (21) 2927909/24-0 Р 13/12 с присоединением заявки М Гасударственный кееппет СССР во делен нзебретеннй(088.8) тнрытн о 2) Авторы изобретени ятин и В,М. орьковский ордена Трудово политехнический инстит Красного 3 им. А,А.Жд(7 витель 54) ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ О Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть применено в высоконапряженных теплообменных аппаратах;Известна труба теплообменника с5размещенным по ее оси стержнем, снабженным турбулизирующими элементами,размещенными с заданным интервалом .по длине трубы. Турбулизирующий элемент выполнен в виде упругого веерообразного пучка проволок, а свободныеконцы проволок примыкают к внутреннейповерхности трубы13.Недостатком такого типа теплообменных элементов является меньшая интен 1 сификация теплообмена при достаточно высоком гидравлическом сопротивлении трубы, чем у теплообменных элементов, содержащих турбулизирующие устройства в виде винтовых завихрителей потока.Известен также теплообменный элемент, содержащий винтовое турбулизирующее устройство, выполненное с диаметром, большим максимально возможного в пределах поля допусковвнутреннего диаметра трубы, и имеющее тонкую винтовую кромку для устранения зазоров ее деформацией привведении вставки в трубу 12 3Недостатком таких теплообменныхэлементов является большое гидравлическое сопротивление теплообменнойтрубы, в которую онат заведены. Этосопротивление обусловлено в значительноймере наличием зоны обратныхтоков за трубулизирующей вставкой,Существование зоны обратных токовприводит также к пульсации расхода,что является причиной возникновениядополнительных термических напряжений в стенках теплообменной трубки,снижающих эксплуатационную надежность теплообменника,Наиболее близким к предлагаемомуявляется элемент, содержащий трубус турбулизирующей цилиндрическойвставкой, снабженной внутри винтовы,3 93219ми ребрами, имеющими контакт с внутренней стенкой трубы 13 1.Известному элементу присущи теже недостатки. При этом значительнаядоля гидравлических потерь обусловлена наличием зоны обратных токов,образующихся за турбулизатором. Этипотери не используются для интенсификации теплообмена в трубе, а приводят к бесполезной диссипации энергии. Наличие зоны обратных токов является причиной возникновения переменных термических напряжений в стенках теплообменной трубки,Цель изобретения - интенсификациятеплообмена путем разрушения зоны обратных токов теплоносителя.Поставленная цель достигается тем,что в теплообменном элементе, содержащем трубу с турбулизирующей цилиндрической вставкой внутри, снабженнойвинтовыми ребрами, имеющими контакт свнутренней стенкой трубы, вставка выполнена с осевым отверстием, имеющимдиаметр, равный 013-0,15 внутреннего 5диаметра трубы,На чертеже изображен теплообменный элемент.Элемент содержит трубу 1, турбули- З 0 зирующую цилиндрическую вставку 2 с винтовыми ребрами 3, Боковые поверхности ребер 3, внутренняя поверхность трубы 1 и поверхность цилиндрической вставки 2 образуют змеевиковый канал35 4 для прохождения теплоносителя. Вдоль турбулизирующей вставки 2 выполнено сквозное осесимметричное отверстие 5.Работа теплообменного элемента осуществляется следующим образом.аоПоток теплоносителя, двигаясь в теплообменной трубе 1, заходит в змееьиковый канал 4, Проходя по канаау 4 вдоль винтовых ребер 3, поток закручивается что необходимо для интенси 45 фикации процесса теплообмена. Часть пЖ тока проходит через отверстие 5 не закручиваясь, Теплоноситель, выходящий из осесимметричного отверстия 5, разрушает зону обратных токов, обра 50 зующуюся за турбулизирующим устройством за счет закрутки основной части потока. Чтобы не снижались интенсифицирующие свойства элемента, отношение диаметра осесимметричного отверс 2 4тия 5, выполненного во вставке 2, к внутреннему диаметру теплообменной трубы 1 равно 0,13-0,15. Такой размер отверстия 5 обеспечивает расход теплоносителя, достаточный для разрушения зоны обратных токов и не снижающий интенсифицирующие свойства турбулизатора.Применение предлагаемого теплорбменного элемента позволяет уменьшить диссипацию энергии в зоне обратных токов, уменьшить гидравлическое сопротивление теплообменной трубы и теплообменника в целом, а также избавиться от пульсаций расхода, которые обусловлены изменением во времени осевой составляющей скорости потока за турбулизатором.В высоконапряженных теплообменниках реализация такого устройства позволяет при сохранении интенсификации теплообмена уменьшить напор и мощность обслуживающих насосов, габариты и зат 1 раты энергии, потребляемой насосами.Предлагаемое техническое решение дает также положительный эффект в части повышения эксплуатационной ресурсной надежности при незначительных экономических затратах.формула изобретенияТеплообменный элемент, содержащийтрубу с турбулизирующей цилиндрической вставкой внутри, снабженной винтовыми ребрами, имеющими контакт свнутренней стенкой трубы, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюинтенсификации теплообмена путемразрушения зоны обратных токов теплоносителя, циркулирующего в элементе,вставка выполнена с осевым отверстием, имеющим диаметр, равный 0,13-0,15внутреннего диаметру трубы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 478992, кл, Г 28 Г 1/40, 1975,2. Авторское свидетельство СССРМ 222409, кл, Е 28 Е: 1/30, 19673. Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил, М., Машиностроение, 1970, с. 174,дМ 5 я л. Проектна Тираж 684 И Государственног делам иэобретени осква, Ж"35, Раущ филиал ППП "Патент", г. Ужг Подпиомитета СССРоткрытий