Теплообменник

(57) Изобретение технике. и псзволявать теплообмен.держит пучок пар наружных и внутр выполнены вицтовь мер, в виде кана относится ицироет интенси Теплообмен аллельцых тр нцих стенка е рифпеция ов. Кехаду в ик соуб 3, нах которых еде при тивопоеды. и интовырифлеками одлевой итрубах.; оп расположенетричньм ежду виоронцейна смежн оодной цавивкам х ног асе, примерольцевых х труб с а трубаполобер риг,5 - то жпоперечных кребрами смежцедцего; ца фиг,6профиль ребра; ца жениямеждуо сосчьй н ла ет ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ Бюл. Р 15венное объединение кий тепловозостроиим. Октябрьской ревоеликобритации ) 2111667,36, опублик, 1982 Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в различны отраслях хозяйстваЦель изобретения - интенсификация теплообмена,.11 а фиг.1 изображен общий вид теплообменника, разрез; ца фиг,2 - узел 1 на фиг.1 (прмер расположения участков кольцевых ребер, расположеных в шахматном порядке между винтовыми риалениями с правой и левой цавивк- . ми на смежих трубах);в фиг.3 - то же, пример расположения участков кольцевых ребер, расположеццых в шахмат 7/16, Р 28 Р 1/24,1/ ми рифлениями 4 на наружных стенкахтруб 3 выполнены участки кольцевыхребер 5, которые могут быть вогнутыми или выпуклыми по направлению движения среды и иметь разную высоту,а направление винтовых рифлений 4может быть противоположно как на сменых трубах 3, так и ца различных отрезках каждой трубы. Рабочая среда,протекая по винтовым канавкам насмежных трубах 3, закручивается, ипод действием центробежных сил развиваются винтообразцые вихревые струтуры потока, которые встречают насвоем пути ребра 5, выполняющие функцию экрана. Вихревые структуры разруьаются, и среда входит в теплообменцое взаимодействие благодаря наличию ударно-отражательного процесса взаимодействия в самой ср отрыве закрученных струложно основному течению6 з.п, р-ль, 9 ил,орядке между винтовым ниями с чередуюцииися уча ностронней и двусторонней правой) навивок на смежных ца фиг4 - то же, пример ния участков ребер с нес профилем, расположенныхвьми рифлециями с одцоствариант выполнения кольцевых ребер с разной высотой; на фиг.8 - другой вариант выполнения кольцевых ребер с разной высотой; на фиг. 9 - выполнение на трубах одновременно винтовых рифлений разных направлений.Теплообменник содержит трубу 1, поперечные перегородки 2 и пучок труб 3, на внешней и внутренней поверхнос О тях которых выполнены винтовые рифления 4 и дополнительно участки с кольцевыми ребрами 5, высота которых превышает высоту риФлений 4. Ребра 5 могут иметь несимметричный профиль, 15 образованный прямой, перпендикулярной образующей трубы 3, и выпуклой кривой. Ребра 5 могут иметь разную высоту. Участки кольцеввх ребер 5 на смежных трубах 3 могут быть размещены отно сительно друг друга в шахматном порядкеВ другом варианте ребра 5 одной трубы 3 могут быть размецены между ребрами 5 другой трубы Винтовые риф-.25 ления 4 на смежных трубах 3 могут иметь противоположное направление навивки. Винтовые рифления 4, примыкаюцие к калцому участку с ребрами 5, могут также иметь противоположное на правление навивки, Рабочая среда, например холодное топливо, через патрубок подвода поступает в корпус 1, омывая теплообменные трубы 3 и перегородки 2, и отводится через патрубок отвода.Благодаря тому, что на наружных ,стенках труб 3 между винтовыми рифлениями 4 выполнены участки кольцевых ребер 5, выступающие над гребнями вин товых рулений 4, рабочая среда, протекая, например, по винтовым канавкам правого и левого направлений навивки на смежных трубах 3, закручиваетея в противоположные стороны, 45 , и под действием центробежных сил развиваются винтообразные вихревые структурные потоки, которые встречают на своем пути поперечные кольцевше ребра 5, выполняющие ФУнкцию экрана. Винтообразные вихревые структуры разрушаются, и среда входит в теплообменное взаимодействие благодаря наличию ударно- отражательного процесса воздействия в самой среде при отрыве закрученных струй от поперечных кольцевых ребер 5, противоположно основному течению. среды и гидродинамическому процессу вынужденного движения среды при отрыве потока от поперечных ребер 5У сопровождаюцегося одновременно взаимо,действием подъемных сил, сил инерции и сил вязкости, Причем при ударе потока давление перед выступающими поперечными кольцевыми ребрами возрастает и противодействует потоку, тем самым способствует движению жидкости в противоположном направлении и служит одной из причин отрыва пограничного слоя. Вследствие этого поток в межтрубном пространстве будет протекать с непрерывно изменяющимися параметрами по сечению пучка труб 3 (давления., скорости, плотности), За поперечными кольцевыми ребрами 5 снова развиваются. винтообразные вихревые структуры потока, которые повторно разрушаются (разнонаправленные втри) при течении среды вокруг пучка труб 3.При такой организации траектории движения среды как по поверхностям труб 3, так и в межтрубном проетранстве возникают вынужпенные колебания с различными амплитудой и вектором направленности среды и сама среда активнее входит в теплообменное взаимодействие при таких чередующихся встречно-направленных его движениях, что способствует лучшему перемешиванию потока в межтрубном пространстве и тем самьм повышает степень утилизации тепла от нагревающей среды за счет повышения глубины утилизации в межтрубном пространстве, в результате чего резко изменяется количество воспринимаемого средой тепла, обеспечивается требуемый теплосъем средой и, как следствие, интенсифицируется теплообмен между данной средой и теплоносителем, протекающим в межтрубном пространстве, что способст.вует уменьшению толщины вязкого подслоя и тем самым обеспечивает дополнительную интенсификацию теплообмена.При выполнении поперечных кольцевых ребер 5 несимметричного профиля, выпуклых в одну, сторону, с расположением участков послених в шахматном порядке между винтовыми рифлениями с чередующимися участкамн односторонней и двусторонней (левой и правой) навивками на смежных трубах 3 обеспечивается одновременно закрутка среды на смежных участках труб З.в одну сто рону и сдвиг ударно-отражательного процесса в межтрубном пространстве20 5 1 б 439пучка труб 3 с плавным обтеканиемсредой выпуклых рифлений 4 по направлению движения среды, что позволяеттакже.интенсифицировать теплообменв мектрубном пространстве. При вы 5полнении кольцевых ребер 5 вогнутыми и выпуклыми и обращенными навстречу друг другу вогнутыми прверхностями,расположенными между винтовыми рифлениями с одностронней и многозаходной навивками на смежных трубах, достигаются изменение давления передвыступающими поперечными кольцевымиребрами 5, изменение траектории движения среды в широком диапазоне приее взаимодействии в межтрубном пространстве со смежными участками труб3, что способствует отрыву пограничного слоя,При расположении поперечных кольцевых ребер 5 между ребрами 5 смежной трубы 3 достигаются дополнительно дросселирование рабочей среды, увеличение ее скорости истечения по лабиринтному каналу при взаимодействиипотоков, закрученных в разные стороны,что дополнительно интенсифицируеттеплообмен в межтрубном пространстве.При расположении участков кольце- .30вых ребер 5 в шахматном порядке междувинтовыми рифлениями с двусторонней(левой и правой) навивкой на смежныхтрубах достигается усиление винтообразной вихревой структуры потока научастках труб 1 с одновременным изме 35неннем сдвига ударно-отражательногопроцесса в межтрубном пространствепучка труб 3 и, как следствие междусредами интенсифицируется теплообмен40из-за турбулизации среды межтрубногопространства.При выполнении кольцевых ребер 5разной высоты достигается изменениевеличины ударно-отражательного процесса в межтрубном пространстве на участках труб 3, что способствует движению жидкости в противоположном направлении с разной амплитудой колебаний основному движению среды и тем самым улучшает теплобменФормула изобретения1Теплообменник, содержащий корпус, размещенные внутри него поперечные перегородки и пучок труб, на внешней и внутренней поверхностях которых вьполнены винтовые . рифления, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью йнтенсификации теплообмена, на внешней поверхности труб выполнены дополнительные участки с кольцевыми ребрами, высота которых превьппает высоту рифлений,2. Теплообменник по п.1, о т л и - ч а ю ц и й с я тем, что ребра имеют несимметричный профиль, образованный прямой, перпендикулярной образующей трубы, а с противоположной боковой стороны - выпуклой кривой.З.Теплообменник по пп,1 и 2, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что ребра имеют разную высоту.4, Теплообменник по пп,1-3, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что на смежных трубах пучка участки с кольцевыми ребрами размещены относйтельно друг друга в шахматном порядке.5. Теплообменник по пп.1-3, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что ребра одной трубы размещены между ребрами смежной трубы пучка.б. Теплообменник по пп. 1-5, о тл и ч а ю ц и Й с я тем, что винтовые рифления на смежньс трубах пучка имеют противоположное направление навивки.7, Теплообменник по пп. 1-6, о т " л и ч а ю щ и й с я тем, что винто" вые руления, примыкающие к каждому участку с ребранта, имеют противоположное направление навивки.1643914 ФИГ.ставитель О.Ак хред Л.Сердюк едактор Т.Иван 1, Бескид Подписное етениям и открытиям приушская наб., д, 4/5 Производственно в издательск комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 14 бО ВНИИПИ Гос Тираж 403 рственного комитета по и 113035, Москва, Ж, а Корре