Воздухоподогреватель

(я)5 Е 231 15/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК ПЛТЕНТУ О ОЧ Комитет Российской Федерации по датентам и товарным знакам(71) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институт им. Ф,Э.Дзержинского(73) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институт им. Ф.Э.Дзержинского Ю 3 2000518 С(57) Использование: в теплоэнергетике. Сущность изобретения: трубы 1 воздухонагревателя снабжены ребрами 2, выполненными кольцевыми или спиральными с отогнутыми участками, причем отогнутые участки наклонены друг к другу в каждом ребре или в каждом витке ребра под острым углом, развернутым встречно потоку воздуха, при этом отношение расстояния Ь линии отгиба ребра от стенки трубы на ее боковой образующей к высоте ребра Ь составляет 0.3Ь/Ь 0,5, а угол наклона равен 20- 40, 1 з.п, ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в котлостроении,Основными недостатками рекуперативных воэдухоподогревательных аппаратов (т.е. трубчатых воэдухоподогревателей), применяемых в котельной технике, являются их громоздкость и большая металлоемкость, а также связанное с этим высокое аэродинамическое сопротивление, Для преодоления этих недостатков необходимо увеличить тепловую эффективность воздухоподогревателя и тем самым повысить его компактность и снизить металлоемкость.Известны трубчатые воздухоподогреватели котлов (см. например, Кузнецов Н,В. Рабочие процессы и вопросы усовершенствования конвективных поверхностей нагрева котельных агрегатов. - ГЭИ, 1958, с. 128), Однако из-за применения в этих воздухоподогревателях гладких труб величина поверхности нагрева, размещаемая в единице объема, весьма мала, чтб приводит к росту габаритов и металлоемкости всей конструкции.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является воэдухонагреватель. содержащий пучок труб, размещенных с заданными относительными шагами в воздуховоде и снабженных кольцевым или спиральным оребрением с отогнутыми по бокам на 90 ребрами (авт.св. СССР В 1476254, кл, Г 23 1. 15/04, 1987). Использование оребренных труб в этом воздухонагревателе позволяет резко увеличить поверхность нагрева, размещаемую в единице объема, а боковая отгибка ребер позволяет применить в трубном пучке тесные поперечные шаги труб, Все это повышает компактность конструкции, Однако ее тепловая эффективность остается невысокой из-за ухудшенного омывания труб потоком в их кормовой зоне, где имеются большие потери давления на вихреобразования и вторичные течения. Последнее обусловливает и повышенное сопротивление указанного воздухонагревателя.Целью изобретения является повышение тепловой эффективности и снижение аэродинамического сопротивления воэдухонагревателя,Цель достигается тем, что в воэдухонагревателе, содержащем пучок труб, размещенных с заданными относительными шагами в воздуховоде и снабженных кольцевым или спиральным оребрением с отогнутыми по бокам на 90 ребрами, плоскости отгиба каждого ребра или каждо 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го витка спирального ребра в кормовой по ходу воздуха части трубы составляют между собой острый угол, а отношение расстояния Ь линии отгиба ребра от стены трубы на ее боковой образующей к высоте Ь ребра составляет0,3 5 Ь/Ь 0,5.При этом угол между плоскостями отгиба может быть равен 20-40,Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью изобретения заключается в том, что при отгибе боковых кромок под углом 20-40 в кормовой части резко уменьшаются размеры кормовой зоны с ухудшением омыванием станок труб и соответственно сокращаются потери на вихреобразование и вторичные течения. Это приводит к росту средней теплоотдачи по окружности каждой трубы и к снижению аэродинамического сопротивления трубного пучка, При этом степень огибки ребра должна удовлетворять условию 0,3ЬГЬ 50,5, так как при большей или меньшей степени отгиба совместный эффект роста теплоотдачи в кормовой части труб и снижения аэродинамического сопротивления не достигается, Таким образом, заявленная совокупность признаков обеспечивает достижение цели,Наличие отличительных признаков по сравнению с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".Применение профилированных (гнутых) ребер известно в теплотехнике, например, при изготовлении теплообменников из труб с продольными ребрами, из шероховатых труб. Однако такие оребренные (или шероховатые) трубы применялись с целью срыва пограничного слоя с поверхности трубы и интенсификации теплообмена по всей поверхности, причем степень этой интенсификации была невелика, а сопутствующий ей рост аэродинамического сопротивления весьма значителен.В заявленном техническом решении при отгибе боковых ребер под острым углом в кормовой зоне интенсификации теплоотдачи сопутствует снижение аэродинамического сопротивления (за счет сокращения вихревых потерь в кормовой зоне труб), При этом при отгибе ребер в соответствии с вышеуказанным соотношением 0,3ЬГЬ0,5 степень интенсификации теплоотдачи достаточно высока (составляет 10-20), а доля снижения аэродинамического сопротивления составляет щ 10-15 ф , Таким образом, предложенная совокупность признаков являетсяновой, проявляет новые свойства и соответствует критерию "существенные отличия",На фиг. 1 показан воздухонагреватель; на фиг, 2 - одна из его труб,Воздухонагреватель содержит шахматный пучок труб 1, размещенных в воэдуховоде (на чертеже не показан) с заданными относительными шагами 31 и 32 и снабженных кольцевыми или спиральными отогнутыми ребрами высотой Л, расположенными на трубе с шагом 1. Ребра 2 выполнены с Г-образным профилем путем отгиба их боковых кромок так, что образуют между собой острый угол р в кормовой зоне труб.На фиг. 2 показана отдельная труба иэ пучка, Острый угол Р в кормовой зоне трубы составляет 20-40. а степень ошибки ребер определяется соотношением О,ЗЬ/Ь0,5.Воздухонагреватель работает следующим образом,В трубы 1 подается греющая среда(пар, горячая вода, дымовые газы), Воздушный поток поперечно омывает оребренные участки труб, хорошо тубулизуется, отводя тепло, переданное греющей средой. Наличие отогнутых под острым углом друг к другу ребер на трубах резко сужает кормовую зону потока за трубами, уменьшая тепловые и аэродинамические потери на вихреобраэование в этой зоне,При расположении кромок под углом р40 резко возрастает лобовое сопротивление труб (за счет расположения отогнутой кромки поперек потока), а при углева 20 эффект сужения кормовой зоны за трубами практически не сказывается.Э кспериментально установлено, что отгиб кромок ребер на величину -0,5 пракЬЬтически не дает эффекта, так как при этом кормовая зона потока за трубой практически не меняется, При отгибе кромок на веЬличину -0,3 резко возрастает сопротивиление труб (эа счет наслоения ребер друг на друга на боковой части трубы и образования 5 шероховатой боковой стенки), кроме того,из процесса теплообмена исключается часть поверхности нагрева (тем большая, чем меньше Ь/В).Таким образом, укаэанные геометриче ское соотношения (отгиб кромок под углом20 - 40 в кормовой зоне трубы и выбор величины отгибки ребер в пределах 0,3-0,5)Ьобеспечивают повышение тепловой зффек тивности воздухонагревателя при одновременном снижении его аэродинамического сопротивления.Благодаря высокой компактности и хорошим аэродинамическим характеристикам 20 воздухонагреватель легко может быть размещен в габаритах действующих котлов.Фор мула изобретения 1, Воздухоподогреватель, содержащийпучок труб. размещенных в воздуховоде с 25 заданным шагом и снабженных кольцевымили спиральным оребрением с отогнутыми по бокам на 90 участками ребер, образующих на последних скошенные кромки, о тлича ющийся тем,что, сцельюповыше ния тепловой эффективности и сниженияаэродинамического сопротивления, скошенные кромки ребер расположены друг к другу в каждом ребре или витке под острым углом, развернутым встречно потоку возду ха, при этом отношение расстояния Ь скошенной кромки ребра от стенки трубы образующей к высоте ребра Ь составляет-0,5.40 2. Воздухоподогреватель по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что упомянутый угол между скошенными кромками ребер составляет 20-40 .