Витой теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 9/02 55 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ огическии институтен ностиавченко и М.Ж.Шах аз риогенные мик шиностроение,еп о) бавй ГОсудАРстВенный кОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Одесский технолодильной промыш(57) Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в микрокриогенной технике. Цель изобретения - интенсификация теплообмена путем равномерного распределения потока в трубках. Это достигается тем, что каждый ряд п-рядного теплообменника состоит из двух частей 9 и 10, включающих одинаковое число витков, Участок 3 из первого ряда трубок последовательно соединен с участком 6 из и-го ряда, участок 2 из второго ряда соединен с участком 5 из (и)го ряда и т,д, 3 ил.1666885 На фиг.2 показаны расчетные схемы предлагаемого теплообменника и прототипа в простейшем случае, когда число рядов трубок равно двум, В 1 и В 2 - гидравлические сопротивления участков, соответственно внутреннего и наружного рядов,Можно считать, что сопротивление участков пропорционально их длине, следова- тельно 30 бо В бое 5 (В 1 + В 2)(е + 1)В 1 = а 01 В 2 = а 02,где а - коэффициент пропорциональности; 01 и 02 - диаметры навивки соответственно первого и второго рядов теплообменника, 01Обозначим - = еОгГидравлическое сопротивление прототипа2 В 1 ВгВ 1+ Вггидравлическое сопротивление теплообменника предлагаемой конструкции М. Л т гпИ == "Ве д ВВ 1 + В 2 01 + 02 2 2- а50 2ющельна гидравлическое сопротивление предлагаемого теплообменникаВ прототипе равно сопротивлению двух параллельноподсоединенных трубок с диаметром навивки, равным среднему диаметру навивки, Площадь внутренней поверхности труОтношение гидравлических сопротив- бок в предлагаемой конструкции55лений предлагаемого теплообменника иГо прототипа Г 1 =Г 22В 4 В 1 Вг 4 егде Го- общая поверхность теплообменниВ (В 1 + В 2) (Е+ 1)2 ка Изобретение относится к теплообменным аппаратам, применяемым преимущественно в микрокриогенной технике,Цель изобретения - интенсификация теплообмена путем равномерного распределения потоков в трубках.На фиг,1 изображен витой теплообменник; на фиг.2 - схемы соединения трубок, где В 1 и Вг - гидравлические сопротивления участков, соответственно внутреннего и наружного рядов; на фиг.3 - графики зависимости увеличения среднего коэффициента теплоотдачи от отношения, диаметров навивки первых двух рядов,Теплообменник состоит из шести участков 1 - б трубок с одинаковым числом витков, навитых на сердечник 7 и помещенных внутри корпуса 8, Каждая трубка геплобмен ника включает два последовательно соединенных участка 9 и 10. Участки 1 и б из внутреннего ряда последовательно соединены с участками 4 и 3 из наружного ряда, а участки 2 и 5 среднего ряда соединены между собой,Следовательно, ВВ , так как е всегда1,Определим расходы хладагента, дляэтого примем общий расход хладагента,5 равным Оо,оРасход в трубках теплообменника предлагаемой конструкцииОо01 =02210 Расход хладагента во внутреннем ряде прототипаОо В о 2 В 1 В 2 .о В 22 В 1 2 В 1(В 1 + В 2) В 1 + В 2Расход во внешнем слое прототипа15Со В Оо В 1622 В 2 В 1+В 2Отношение расходов в трубках прототипа61 В 2 1В 1 еЕсли Я - сечение трубки теплообменника, то скорость хладагента в трубках дляпредлагаемой конструкции равнабо25 Ч5Для прототипабо Вг боЯ (В 1 + Вг) 5 (е + 1)Известно, что конвективный теплооб 35 мен при течении внутри труб описываетсяуравнением видап, Кчо=СВеР 2где гп = 0,25.0,75.Так как условия теплоотдачи во всех тру 40 бах одинаковы 45 Следовательно, коэффициент теплоотдачи в трубах пропорционален скорости в степени гп, поэтому в предлагаемой конст- рукции(е+ 1)(е+ 1)Находим средний коэффициент теплоотдачи внутри труб, осредняя его по расходу 5хладагента и поверхности теплообменника 15(е+1) + (е+1)+/ (ец + 20Отношение средних коэффициентовтеплоотдачи1 п+2 а 2 те(е +1) 25 На фиг,З приведены графики зависимости увеличения (в процентах) среднего коэффициента теплоотдачи от отношения диаметров навивки первых двух рядов. При Для предлагаемой конструкции средний коэффициент теплоотдачи равенп 1 (1) (1)+11 О2 2 2Для прототипа одинаковом диаметре труб, если число ря дов более двух, нетрудно определить соотношение между диаметрами навивки остальных рядов.Из графиков видно, что средний коэффициент теплоотдачи внутри труб возрастает с увеличением числа рядов труб и с уменьшением отношения диаметров навивки, Таким образом, данная конструкция позволяет увеличить средний коэффициент теплоотдачи и уменьшить гидравлическое сопротивление теплообменника,Формула изобретения Витой теплообменник, содержащий и рядов оребренной трубки, навитых на сердечник,отл ичающийс ятем,что,сцелью интенсификации теплообмена путем равномерного распределения потоков в трубках, каждый ряд и-рядного теплообменника состоит из двух частей с одинаковым числом витков, причем участок из первого ряда трубок последовательно соединен с участком из п-го ряда, участок из второго ряда последовательно соединен с участком из (п)-го ряда, а каждый последующий участок из первого ряда трубок соединен соответственно с предыдущим участком трубок из второго ряда,1666885 15 О,ставитель Н.Алексеевахред М. Моргентал Корректор Л,Бескид эктор М.Товтин Заказ 2515 Тираж 329 ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, Жельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Производственно-из ДФ С 0%го Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., 4/5