Теплообменная труба с размещенной внутри вставкой

,(Л ( ) Од Г) тет Российской Федераци нтам и товарным знакам ОПИСАНИК ПАТЕНТУ(71) Санкт-Петербургский институт машино строения(72) Ерченко Г.Н., Богов И.А Ерченко Н.Г. (73) Ерченко Г,Н,. Богов И.А., Ерченко Н.Г, (56) 1. Авторское свидетельство СССР ЛВ 1420333, кл. Р 28 Е 1/40, 13/12, 1988.2. Бажан П.И. и др. Справочник по теп лообменным аппаратам. М,: Машиностроение, 1989, с. 72.(54) ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА С РАЗМЕЩЕННОЙ ВНУТРИ ВСТАВКОЙ(57) Использование: в теплообменных аппа ратах и в конденсатах паровых турбин, Сущность изобретения: в теплообменной трубе с размещенной внутри вставкой 1, состоящей из двух идентичных частей, каждая иэ которых включает пары полуобечаек 2 и 3 в форме усеченного конуса разной длины скрепленных между собой большими основаниями 4 с образованием конфузорно-диффуэорных участков, в полости трубы по ее оси установлены две жестко соединенные между собой ленты 5 и б, примыкающие торцами к внутренней поверхности трубы, и между каждой парой конических полуобечаек 2 и 3 расположены полуцилиндрические участки 8 длины, равной разности длин конфузного и диффузионного участков, и диаметром, равным диаметру меньшего основания усеченного конуса, Все полуобечайки 2 и 3 закреплены на лентах 5 и б, причем участки одной вставки смещены относительно идентичного участка другой части вставки в продольном направлении, а торцы обеих лент 5 и б в зоне полуцилиндрических участков 8 каждой части вставки на всей их длине выполне- Ь ны со сквозными прямоугольными вырезами. 3 ил, 2000533Изобретение относится к кожухотрубным теплообменникам и может быть использовано в теплообменных аппаратах и в конденсаторах паровых турбин.Известна теплообменная труба 1), внутри которой размещена турбулизирующая вставка, выполненная в виде гофрированной ленты, линии перегибов которой расположены под углом друг к другу и к стенке трубы с образованием на торцах ленты точек пересечения и размещены в одной плоскости, смещенной относительно центральной оси трубы, Дополнительные линии гибов перпендикулярны торцам ленты, проходят через указанные точки пересечения и расположены в различных плоскостях с образованием в продольном сечении трубы конфуэорно-диффузорного канала, Такое выполнение способствует возникновению неоднородного поля давления по длине трубы и позволяет перетекать теплоносителю из одной зоны течения в другую, что приводит к дополнительной турбулизации потока в плоскости поперечного сечения трубы, Так как данная труба круглая и гладкая, то она может быть выполнена снаружи и оребренной с целью интенсификации теплообмена при конденсации пара на ее наружной поверхности.Недостатком ее является низкий коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны, так как приведенная конструкция турбулиэирующей вставки не обеспечивает надлежащей закрутки потока, а следовательно, его турбулизации и, кроме того, она не позволяет получить длину конфуэорного участка больше длины диффузорного участка, что также ухудшает турбулизацию потока, а следовательно, не позволяет получать высокие коэффициенты теплоотдачи с внутренней стороны трубы.Известна также наиболее близкая по конструктивному решению к изобретению теплообменная труба с размещенной внутри нее турбулизирующей вставкой 2, состоящей из примыкающих друг к другу усеченных конусов таким образом, что между внутренней поверхностью теплообменной трубы и вставкой образуется кольцевой канал типа диффузор-конфуэор, Благодаря наличию участков увеличенных скоростей и пониженных скоростей, чередующихся друг с другом, происходит интенсивное смешивание слоев жидкости эа счет возникновения кавитационного режима течения в сопловых сечениях, Около стенок трубы скорость прохождения особенно увеличивается, что разрушает неподвижный слой жидкости на стенках и интенсифицирует теплообмен. Снаружи трубу омывает пар 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 или жидкость, и соответственно эа счет протекания внутри трубы охлаждающей среды пар конденсируется на ее поверхности, а жидкость охлаждается.Недостатками такой теплообменной трубы являются низкий коэффициент тепло- отдачи с ее внутренней стороны, грудоемкость ее изготовления, большая масса турбулиэующей вставки, сложность крепления последней внутри трубы. повышенное гидравлическое сопротивление.Цель изобретения - интенсификация теплообмена.Цель достигается тем, что в предложенной теплообменной трубе размещенной внутри вставкой, состоящей иэ двух идентичных частей, каждая из которых включает пары полуобечаек в форме усеченного конуса разной длины, скрепленных между собой большими основаниями с образованием конфузорно-диффузорных участков, в полости трубы по ее оси установлены две жестко соединенные между собой ленты, примыкающие торцами к внутренней поверхности трубы, и между каждой парой конических полуобечаек расположены полуцилиндрические участки длиной, равной разности длин конфу:орного и диффузорного участков,и диаметром, равным диаметру меньшего основания усеченного конуса, при этом все полуобечайки закреплены на лентах, причем участки одной части вставки смещены относительно идентичного участка другой части вставки в продольном направлении на расстояние, равное длине конфуэорного участка, а торцы обеих лент в зоне полуцилиндрических участков каждой части вставки на всей их длине выполнены со сквозными прямоугольными вырезами,Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками, описывающими заявленную теплообменную трубу с размещенной внутри вставкой, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия",В частности, не известны теплообменные трубы и размещенной внутри вставкой, в полости которых по оси были бы установлены две жестко соединенные между собой ленты, примыкающие торцами к внутренней поверхности труоы, и между каждой парой конических полуобечаек были бы расположены полуцилиндрические участки длиной, равной разности длин конфузорного и диффузорного участков. и диаметром, равным диаметру меньшего основания усеченного конуса, при этом все полуобечайки были бы закреплены на лентах, причем участки од 2000533цой части вставки были бы смещены относительно идентичного участка другой части вставки в продольном направлении цд расстояние, раоцое длине коцфузорцого участка, а торцы обеих лент в зоне полуцилиндрических участков каждой части 10 с размещенной внутри вставкой 1, состоящей из двух идентичных частей, каждая иэ 15 которых включает пары полуобечаек 2 и 3 о форме усеченного конуса разной длины, скрепленных между собой большими основаниями 4 с образование; коцфузорнодиффузорных участков 1 и л, в полости по ее оси установлены две жестко соединенные между собой ленты 5 и 6, примыкающие торцами 7 к внутренней пооерхцости трубы, и между каждой парой конических полуобечаек 2 и 3 расположены полуцилицдрические участки 8 длиной, рдоцой разности длин конфуэорцого 1 и диффузорного 1 л участков и диаметром О, равным диаметру 20 25 меньшего основания 9 усеченного конуса, при этом все полуобечайки 2 и 3 закреплены на лентах 5 и 6. Участки одной части вставки смещены относительно идентичного участка другой части вставки о продольном направлении на расстояние, равное длине 30 35 конфузорного 1 участка, а торцы 7 обеих лент 5 и б в зоне полуцилиндрических участков 8 каждой части вставки на всей их длине ц выполнены со сквозными прямоугольными вырезами 10,В результате предложенного конструктивного решения при протекании рабочей среды по трубе иэ-за наличия внутри нее полукольцеоых каналов типа конфуэор 40(фиг. 1), образовавшихся вследствие разбивки среды на дое части (фиг, 2) вставкой 1, состоящей иэ двух идентичных частей, каждая из которых включает пары полуобечаек 2 и 3 в форме усеченного конуса разной длины, скрепленных между собой большими основаниями 4 с образованием конфуэорно-диффузорцых участков 1 и 1 л, происходит поочередное увеличение, д за 45 50 тем уменьшение скорости жидкости, что приводит к интенсиоцому смешиванию всех слоев среды эа счет возникновения кавитационного режима течения в сопловых сечениях, При этом одновременно вследствие того, что участки одной части вставки сме 55 щены относительно идентичногп участка вставки на всей их длине были бы выполнены со скоозцыми прямоугольными вырезами,На фиг. 1 представлена предложенная теплообменцая труба с размещецной внутри вставкой, вид боку; ца фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - труба, вид верху.В предложенной теппообменной трубе другой части вставки в продольном направлении цд расстояние, равное длине конфуэорно о участка, а торцы 7 обеих лент 5 и 6 о зоне полуцилиндрических участков 8 каждой гости вставки 1 на всей их длине 1 ц выполнены со сквозными прямоугольными вырездми 10, при сжатии рабочей среды в одной части вставки в конфузорнол участке (фиг. 1, 3) последняя через прямоугольные вырезы 10 перетекает в зону рабочей среды полуцилиндрического участка 8, Последнее создает оптимальные условия для процесса перетекания среды через вырезы 10 благодаря тому, что импульс давления в конфузорном участке вследствие окончания процесса сжатия рабочей среды достигает наибольшего значения. При этом происходит интенсификация теплообмена вследствие турбулизации потока в плоскости поперечного сечения трубы и особенно у поверхности ее в районе вырезов 10, Перетекацие рабочей среды через прямоугольные вырезы 10 заканчивается на границе конца сжатия рабочей среды в конфузорном участке. а перетекание рабочей среды на коцфузорцом участке в другую часть трубы происходит в период, когда в последней достигается минимальное давление (конец расширения)Высота прямоугольного выреза 10 вставки 1 составляет 0,05-0,15 внутреннего диаметра трубы и выбирается из условий эффективного разрушения неподвижного слоя жидкости на стенках трубы. Минимальная высота выреза определяется величиной сопро 1 иоления последнего, возникающего при перетекдции рабочей среды иэ одной эоны е другую, тдк кдк слишком малая высота выреза препятствует перетеканию среды и условия лпя разрушения пристенного слоя среды ухудшаются, Увеличение высоты выреза сверх оптимального значения ( -0,15 внутреннего диаметра трубы) также проводит к у,";дшению указанных условий, так как процесс перетекания распространяется вглубь от поверхности трубы и, таким образом, воздействие перетекающей среды на пристенный слой уменьшается,Таким образом, предложенное конструктивное решение теплообменной трубы с размещенной внутри вставкой увел,ивает коэффг циент теплоотдачи с внутренней стороны трубы, д следовательно, интенсифицирует процесс теппообменд. с 1) ормула изобретенияТеплообменная труба с размещенной внугри лстдекой, состоящей из двух идентичных частей, каждая из которых включаетдры попупбечаек в форме усеченн. го кону2000533 Ю й 7 фиг 2 Составитель Г, ЕрченкоТехред М.Моргентал Корректор Н. Король Редактор Тираж Подписное НПО " Поиск" Роспатента113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 3075 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 са разной длины. скрепленных между собой большими основаниями с образованием конфузорно-диффуэорных участков, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, в полости трубы по ее оси дополнительно установлены две жестко соединенные между собой ленты, примыкающие торцами к внутренней поверхности трубы, и между каждой парой конических полуобечаек дополнительно расположены полуцилиндрические участки длиной, равной разности длины конфуэорного и диффузорного участков, и диаметром, равным диаметру меньшего основания усеченного конуса, при этом две пол уобечайки закреплены на упомянутых лентах, участки 5 одной части вставки смещены относительноидентичного участка другой части вставки в продольном направлении на расстояние, равное длине конфуэорного участка. а торцы обеих лент в зоне полуцилиндрических 10 участков каждой части вставки на всей ихдлине выполнены со сквозными прямоугольными вырезами,