Теплообменный элемент

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ц 5 Р 28 РЗ/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(21) 4856120/06 (22) 03.08,90 (46) 15,10.92. Бюл. М 38 (71) Балашихинское научно-производствен ное объединение криогенного машиностро ения им. 40-летия Октября (72) В.В.Мазаев, В,А.Кротов, Н.В,филин В.Е.Позняк и В,А.Гарин (56) Керн Б., Краус А, Развитые поверхности теплообмена. МЭнергия, 1977, с. 417-419Авторское свидетельство СССР И. 954784, кл. Р 28 Е 3/20, 1980,Авторское свидетельство СССР М 591684, кл. Е 28 Р 3/02, 1976.Авторское свидетельство СССР М 962743, кл. Р 28 Р 3/02, 1980.Патент США ЬЬ 4729428, кл, Р 28 Р 3/00 кл, 165/166, 1988.(54) ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕН пользование: в различных отраслях ого хозяйства для интенсификации р ц ов в тепло- и массообменных аппаратах. Сущность изобретения: теплообменный элемент выполнен в виде ленты с гофрами 1. На боковой поверхности гофров расположены турбулизирующие элементы. Между ними имеются плоские промежутки 3. Турбулизирующие элементы выполнены в виде установленных поперек гофров 1 дополнительных гофров с высотой й 1 = (0,3- 0,5)т и шагом Т 1 = (0,2-0,6)т, На плоских промежутках выполнены прямоугольные просечки 4 с отогнутыми козырьками. Высота козырьков равна высоте дополнительных гофров, Длина составляет (3-5)Т 1. 4 ил.Изобретение относится к тепло- и массообменным аппаратам и может найти применение в различных отраслях народногохозяйства для интенсификации процессов,Известны многообразные геометрические формы теплообменных элементов в виде гофрированных насадок.Насадки-пластины треугольной, трапецеидальной формы, образующие поверхность теплообмена в компактномтеплообменнике, не отличаются требуемойэффективностью,Известна так же поверхность теплообмена. Поверхность содержит гофрированные вставки, плоские участки которыхимеют отверстия, Недостатком известнойповерхности является невысокая эффективность теплообмена и низкая компактность.Известная гофрированная вставка дляпластинчатого теплообменника имеет гладкие участки низкой компактности и малойэффективности.Наиболее близким к заявленному решению ямяется теплообменный элемент, выполненный в виде ленты с гофрами, набоковой поверхности которых расположенытурбулизирующие элементы с плоскимипромежутками между ними. Недостаткомданного элемента является также малая эффективность,Целью предполагаемого изобретенияявляется повышение эффективности теплообмена путем увеличения поверхности.Поставленная цель достигается тем, чтотеплообменный элемент выполнен в виделенты с гофрами, на боковой поверхностикоторых расположены турбулизирующиеэлементы с плоскими промежутками междуними, согласно изобретению турбулизирующие элементы выполнены в виде установленных поперек гофров дополнительныхгофров с высотой Ь 1(0,3-0,5)с и шагом т =-(02-0,6)1, где 1 - шаг основных гофров, а наплоских промежутках выполнены прямоугольные просечки с отогнутыми в сторонудополнительных гофров козырьками, высота которых равна высоте дополнительныхгофров, а длина составляет (3-5)тьСопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный теплообменный элемент отличается тем, чтотурбулизирующие элементы выполнены ввиде установленных поперек гофр дополнительных гофров с высотой п 1 = (0,3-0,5)1 ишагом т 1 =(0,2-0,6)т, а на плоских промежут ках выполнены прямоугольные просечки сотогнутыми в сторону дополнительных гофров козырьками, высота которых равна высоте дополнительных гофров, а длинасоставляет (3-5)т 1.10 40 Теплообменный элемент может быть использован в аппаратах для проведения процессов теплооб мена с изменением агрегатного состояния рабочих сред (кипения и конденсации) и для процессов конвек 50 20 25 30 35 Высота дополнительных гофр Ь 1 = (0,30,5)1 выбрана, исходя из допустимого гидравлического сопротивления в канале, При увеличении высоты й 10,51 резко возрастает гидравлическое сопротивление, из-за перекрытия сечения канала, Снижение высоты гофр Ь 10,31 приводит к значительному уменьшению поверхности канала, Минимальное значение шага 11 = 0,21 обосновано тем, чтобы в вершинах и впадинах гофр не происходило смыкание стенок и они должны быть раскрыты для исключения застойных зон. Увеличение шага О0,6 е приводит к уменьшению количества гофр в насадке и поверхности теплообмена, что нецелесбобразно. Ширина прямоугольных просечек равна высоте гофра 1, поэтому выбранная длина плоских участков от 3 до 5 И достаточна для выполнения не менее чем двух просечек.Изобретение поясняется чертежами, на которых представлен теплообменный эле-. мент; на фиг. 1 изображен элемент в плане; на фиг, 2 - вид сбоку; на фиг. 3 - вид с торца; на фиг, 4 - изометрия теплообменного элемента.Теплообменный элемент выполнен в виде ленты с гофрами 1, на боковой поверхности которых расположены турбулизирующие элементы, выполненные в виде дополнительных гофров 2 с высотой п 1 = (0,3-0,5)1 и шагом с 1 = (0,2-0,6)т, на плоских промежутках 3 выполнены прямоугольные просечки 4 с отогнутыми в сторону дополнительных гофров козырьки 5, высота которых равна высоте дополнительных гофров, а длина (3-5)11Теплообменный элемент работает следующим образом. тивного теплообмена. Для этого теплообменный элемент устанавливают, например, в изолированные чередующиеся каналы кипения и конденсации аппарата. В канал кипения направляют жидкий продукт на испарение, а в канал конденсации, одновременно, направляют газообразный продукт (теплоноситель) на конденсацию. В вертикальном канале кипения жидкий продукт устанавливают и поддерживают постоянно на определенном рабочем уровне. За счет передачи тепла от смежного канала конденсации начинается прогрев и кипение жидкого продукта. Интенсивность кипения возрастает (по сравнению с гладким каналом) за счеторебренной развитой поверхно 1768919сти, за счет увеличения центров парообразования, инициаторами которых являются впадины и выступы гофр, где отрывной диаметр пузырей меньше, а частота их отрыва выше, чем на гладкой стенке. В случае увеличения парообразования можст резко повыситься гидравлическое сопротивление на выходе пара из канала кипения. Для исключения "запаривания" канала предусмотрены открытые просечки, через которые часть газа может перетекать поперек канала кипения. Образуемый в процессе кипения газообразный продукт отбирают из каналов кипения в верхней части аппарата,В то же время газ, направляемый в канал конденсации при контакте с охлажденным теплообменным элементом, установленным в этих каналах, конденсируется, Процесс конденсации интенсифицируют за счет развито, . оребренной поверхности, за счет воздействия поверхностного натяжения на пленку конденсата, за счет растяжения пленки конденсата, за счет срыва пленки на вершинах выступов гофр и периодического удаления конденсата по длине канала конденсации, через открытые просечки, Сконденсированная жидкость отводится в нижней части каналов конденса ции как продукт.Использование предлагаемой насадки - теплообменного элемента в теплооб менниках обеспечивают за счет развитойповерхности в каналах кипения и в каналах конденсации интенсификацию теплопередачи и повышение компактности устройства.10 Формула изобретенияТеплообменный элемент, выполненныйв виде ленты с гофрами, на боковой поверхности которых расположены турбулизирующие элементы с плоскими промежутками 15 междуними,отличающийся тем,что,с целью повышения эффективности тепло- обмена путем увеличения теплообменной поверхности, турбулизирующие элементы выполнены в виде расположенных поперек 20 основных дополнительных гофров высотойп 1 = (0,3-0,5)с и шагом т " (0,2-0,6)с, где т - шаг основных гофров, а на плоских промежутках выполнены прямоугольные просечки с отогнутыми в сторону дополнительных 25 гофров козырьками, высота которь:х равнавысоте дополнительных гофров, а длина составляет (3-5)т 1.1768919 Коррект еда ктор орал каз 3636 ТиражНИИПИ Гос аПодписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент" г, УжгородГгород, ул, агарина, 101 оставитель ехред М,Мо