Теплообменный элемент

(19) (11) 1)4 Г 28 Р 1/08, 1/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ство ССС О, 1978. во СССР 24, 1982 ел1/4 Зф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) (57) 1. ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ,содержащий трубу с чередующимисяконфузорными и диффузорными участками и контактирующую с наружной поверхностью трубы оребренную оболочку, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью интенсификации теплообмена, каждый участок в средней частиимеет цилиндрическую вставку, а оболочка в зоне максимальных и минимальных сечений трубы имеет прямоугольные прорези, перемычки между которыми изогнуты с образованием оребрения,2. Элемент по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что перемычкив зоне минимальных сечений трубы рас.положены от последней на большем рас;стоянии, чем в зоне максимальных сечений,3. Элемент по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем; что перемычки,расположенные в одном поперечном сеВ 1241 О 51чении трубы, размещены с угловымсмещением относительно перемычек,расположенных в смежных сечениях.4. Элемент по пп. 1 -3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что оболочкав зонах цилиндрических вставок дополнительно снабжейа съемным оребрением в виде скрепленных между собойгофрированных полосИзобретение относится к теплотехнике и может быть использованодля теплообменников систем принудительного жидкостного охлаждения,применяемых для обеспечения тепловых, 5режимов радиоэлектронной аппаратурыи в энергетической промышленности.Цель изобретения - интенсификациятеплообмена,На фиг. 1 изображен теплообменный 10элемент, продольный разрез; на фиг.2разрез А-А на фиг, .1; на Фиг. 3 -теплообменный элемент с наружнымсъемным оребрением, которым могутбыть снабжены цилиндрические вставки, 15. поперечный разрез; нафиг. 4 - заготовка в виде трубчатого элемента с прорезями для Формообразования корпусатеплообменного элемента; на фиг, 5гальванопластическаяформа (модель) 20для формообразования диффузорно-конфузорных участков теплообменного элемента; на фиг. 6 - разрез Б-Б наФиг. 5.Теплообменный элемент содержиттрубу 1 с чередующимися конфузорными 2 и диффузорными 3 участками иконтактирующую с наружной поверхностью трубы 1 оребренную оболочку 4,Каждый участок в средней части имеет 30цилиндрическую вставку 5. Оболочка 4в зоне максимальных. сечений 6 и .минимальных сечений 7 трубы 1 имЕетпрямоугольные прорези 8, перемычки 9между которыми изогнуты с образованием оребрения. Перемычки 9 в зонеминимальных сечений 7 трубы 1 распо.ложены от последней на большем рас- .стоянии, чем в зоне максимальныхсечений 6. Перемычки 9, расположенные в одном поперечном сечении трубы,размещены с угловым смещением относительно перемычек, расположенных в смежных сечениях. Оболочка 4 в зо", нах цилиндрических вставок 5 снабжена съемным оребрением 10 в виде скрепленных между собой гофрированных полос. При использовании пружинного материала для изготовления полос разведенные концы могут образовь 1 вать пружинные зажимы для различных тепловыделяющих элементов.Ф Изготавливается элемент следующим образом.Для изготовления (формообразования) корпуса оболочки 4 используют трубчатую заготовку (фиг. 4) со сквоз.1ными продольными прорезями .8, выполненными равномерно по окружности и расположенными группами вдоль трубы. Далее разогретую загс 1 товку дефор. мируют (сжимают) в осевом направлении, при этом перемычки между прорезями также претерпевают деформацию и изгибаются, принимая Ч-образную форму. Далее вдоль заготовки производят дополнительный изгиб перемычек 9, например в каждой второй груп" пе, придавая им зигзагообразную форму, после чего формируют диффузорноконфузорные участки. Для этого внутрь заготовки вводят герметичную эластичную оболочку, например из силиконового каучука, которую подключают к магистрали со сжатым воздухом, Между, цилиндрическими вставками трубчатой заготовки в месте расположения Ч-образных перемычек оболочка вздувается, а в местах расположения зигзагообразных перемычек - принимает форму осесимметричного пережима; Да3 12410 лее трубчатую заготовку с герметич-ной оболочкой заливают непроводящим материалом, например легкоплавкой пластмассой или парафином, после от- верждения которого оболочку удаляют с образованием гальванопластической формы (модели), при этом рабочая поверхность формы (фиг. 5) образована внутренней поверхностью цилиндрических участков трубчатого элемента и 10 поверхностью отвержденного непроводящего материала, расположенного между указанными цилиндрическими участками. После этого на всю рабочую поверхность формы наносят токопроводящий 15 разделительный слой, обладающи 9 высокимиадгезионными и требуемыми теплофизическими и механическими свойст,вами. В качестве материала разделительного слоя может использоваться 20 серебро или медь., которые наносят химическим серебрением или меднением, после чего производят электроосаждение основного слоя с образованием корпуса теплообменной трубы, состоя щего по длине из диффузорно-конфузорных, участков.Толщину основного слоя выбирают из условия обеспечения требуемой прочности и надежности работы (0,3- 0,6 мм). После образования корпуса трубы непровоящий материал формы удаляют путем расплавления и отжига в водороде при 60 О,С в течение 30 минодля очистки внутренних поверхностей и снятия внутренних напряжений.Теплообменный элемент работает следующим образом.Теплоноситель, проходя через тепло обменный элемент, отдает его стенкам 40 ,часть тепла, .охлаждаясь при этом. При течении теплоносителя на диффузорных и конфузорных участках 2 и 3 генерируются вихри, расположенные в пристенном слое. Течением теплоносите 51 . 4ля внутри теплообменного элементаэти вихри переносятся в пристенномслое на цилиндрическую, вставку 5 канала и, постепенно диссипируя., затухают. Так как эти вихри на своем путидо затухания не встречают последующий диффузорный и конфузорный участки, то взаимодействия со следующимвихрем, образованным на этом последующем диффузорном и конфузорном участ.ке, не происходит. Не происходит поэтому и взаимодействия с ядром потока, т.е. полностью реализуется энергия вихрей, которая затрачиваетсяна интенсификацию теплообмена за счетискусственной турбулизации пристенного слоя потока теплоносителя. Дополнительная энергия к потоку теплоносителя в его ядре не подводится, чтоснижает общие затраты энергии на прокачку теплоносителя при одновременнойинтенсификации теплообмена в предлагаемой конструкции теплообменной тру.бы. Оребренная оболочка 4 имеет тепловой контакт с диффузорным и конфузорным (наиболее теплонагруженнаячасть) участками 2 и 3 трубы. Такймобразом, каждый участок трубы, на котором интенсифицирован внутреннийтеплообмен за счет искусственной турбулиэации,эффективно используетсядля теплообмена с наружной рабочейсредой, например воздухом,Съемная конструкция наружного оребрения 10, образованная полосами, позволяет в определенных пределах интенсифицировать теплообмен и регулировать теплоотдачу трубы, не изменяяпотока теплоносителя, что также расширяет эксплуатационные возможности.При этом пружинные зажимы, образованные разведенными концами полос, позволяют производить фиксацию теплов деляющих объектов, выполняя приэтом функцию теппоотводов, 1241051ректор ,Л.Пилипенко Заказ 3478/35 Тираж 589Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж, Раушская наб д. 4/5