Трубный пучок

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектный институт по транспорту природного газа(56) Авторское свидетельство СССРМ 1460581, кл. Р 28 Р 13/14, 1986,Авторское свидетельство СССРМ 1458682, кл. Р 28 Р 1/14, 1986,Патент США М 1818727,кл. 257- 263, опублик. 1931.(57) Изобретение касается утилизации теплавентиляционных или других энергетическихвыбросов систем с целью теплоснабженияразличных объектов, Цель изобретения -Изобретение относится к теплообменной технике, а именно к газожидкостнымтеплообменникам, и может найти применение для утилизации тепла вентиляционныхили других энергетических выбросов,Известно турбулизирующее устройстводля теплообменной трубы, содержащее установленные на оси с шагом в 5 - 8 внутрен-них диаметров трубы завихрителем слопастями, при этом соседние завихрителивыполнены попеременно жестко и шарнирно связаны с осью,К недостаткам данного устройства относятся неэффективность эксплуатации изза значительных энергозатрат на(5)5 Р 28 О 7/16, Р 28 Р 1/14, 1/24, 13/14 повышение эффективности теплообмена, Указанная цель достигается тем, что в пучке, содержащем вертикальный пакет труб с винтовой резьбой на наружной поверхности, на которых расположены диски с ребрами, последние установлены на части длины труб с воэможностью их перемещения вдоль оси труб по резьбе, Кроме того, смежные трубы имеют противоположные направления нарезки резьбы, а кромки ребер на дисках первого ряда труб по ходу теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, расположены параллельно осям труб, а в каждом последующем ряду труб угол наклона кромок ребер на дисках увеличивается, Эффективность теплообмена улучшается за счет изменения поверхности теплообмена при изменении расхода, 2 з.п. ф-лы, 4 ил. перемещение теплоносителя вследствие постоянного загромождения сечения канала и отсутствия возможности регулирования теплосъема.Известен пучок теплообменных труб для использования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха с внутренними продольными ребрами, которые выполнены в виде вкладышей с выступами, высота и количество которых увеличивается от вкладыша к вкладышу по длине трубы в направлении движения среды.Недостатком данного устройства является неэкономичность эксплуатации из-за значительных энергозатрат на перемещение теплоносителя вследствие постоянного загромождения сечения канала и отсутствия регулирования теплосъема,Известен теплообменник с резьбой нанаружной поверхности труб и набором дисков с ребрами.Недостатком данного устройства является неэффективность теплообмена из-зазначительных энергозатрат на перемещение теплоносителя вследствие постоянного 10загромождения сечения каналаотсутствиярегулирования и дополнительной турбулизации теплообменной среды,Цель изобретения - повышение эффективности теплообмена, 15Указанная цель достигается тем, что вустройстве трубного пучка, содержащемвертикальный пакет труб с винтовой резьбой на наружной поверхности, накоторыхрасположены диски с ребрами, согласно 20предлагаемому изобретению диски установлены на части длины труб с возможностью их перемещения вдоль оси труб порезьбе, смежные трубы имеют противоположные направления нарезки резьбы, кромки ребер на дисках первого ряда труб походу теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, расположены параллельно осям труб, а в каждомпоследующем ряду труб угол наклона кромок ребер на дисках увеличивается.На фиг,1 схематически изображен предлагаемый трубный пучок; на фиг.2 - то же,разрез А-А на фиг,1; на фиг,3- то же, разрезБ-Б на фиг.2; на фиг,4 - увеличение угла 35наклона кромок ребер на дисках по ходутеплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве.Устройство содержит вертикальный пакеттруб 1, размещенных в канале 2 газового 40теплоносителя (ГТ) и закрепленных концами в трубных досках 3 и 4, с входной 5 ивыходной 6 камерами с подводящими 7 иотводящими 8 штуцерами, снабженных набором дисков 9 с ребрами 10, установленных на части длины труб, Каждая трубаимеет наружную винтовую резьбу 11, по которой оребренные диски могут перемещаться вдоль оси трубы вверх или вниз, Смежныетрубы пучка имеют противоположные направления нарезки резьбы,Кромки ребер на дисках первого рядатруб по ходу ГТ расположены параллельноосям труб, а в каждом последующем рядутруб угол наклона кромок ребер на дисках 55увеличивается.Трубный пучок работает следующим образом.Жидкостный теплоноситель (ЖТ) черезподводящий штуцер 7 поступает во входную камеру 5 с трубной доской 3, где распределяется по трубам 1 пучка, протекая через которые, ЖТ, в зависимости от назначения теплообменника, нагревается или охлаждается, и поступает через трубную доску 3 в выходную камеру 6, откуда ЖТ выводится через отводящий штуцер 8.Снаружи трубы омываются ГТ, который, проходя по каналу 2 в межтрубном пространстве, отдает или получает тепло от ЖТ, проходящего по трубам.Регулирование теплосъема в трубном пучке осуществляют следующим образом.При увеличении массового расхода ГТ и достижении определенного порогового значения скорости ГТ диски 9 с ребрами 10 начинают вращаться и по наружной винтовой резьбе труб перемещаются вверх. Максимальный теплосъем в трубном пучке достигается при подъеме всех оребренных дисков на трубах до крайнего верхнего положения, минимальный - при размещении всех дисков у нижних концов труб,Использование в трубном пучке труб с наружной винтовой резьбой и набором оребренных дисков, расположенных на части длины труб с возможностью их вертикального перемещения вдоль оси труб, позволяет повысить эффективность тепло- обмена за счет адекватного, изменению расходу ГТ изменения поверхности нагрева, коэффициента теплопередачи и аэродинамического сопротивления при движении оребренных дисков вверх или вниз под действием потока ГТ, обеспечивая, таким образом, саморегулируемость теплосъема.При относительно небольших расходах и скоростях газового теплоносителя оребренные диски под действием сил тяжести удерживаются у нижних концов труб, и трубный пучок эксплуатируется в режиме поперечного обтекания свободных от ребер труб, что обеспечивает экономичность его эксплуатации за счет рациональных энергозатрат на перемещение газового теплоносителя,Применение в трубном пучке для регулирования теплосъема изменяемой тепло- обменной поверхности нагрева, обеспечивающей переход от труб с развитым оребрением до гладких, коэффициенты теплопередачи и аэродинамического сопротивления которых различаются на порядок, позволяет значительно расширить диапазон и уменьшить кривизну кривой регулирования, в отличие, например, от шиберного регулирования и тем самым увеличить экономичность работы пучка.Саморегулируемость теплосъема в пучке позволяет, кроме того, отказаться от использования для системы регулированиядатчиков, регуляторов и исполнительныхмеханизмов,Противоположность направлений нарезки резьбы на трубах и соответственнопротивоположность направлений вращения оребренных дисков на смежных трубах пучка обеспечивает эффективнуютурбулизацию газового теплоносителя и 10значительное увеличение коэффициентатеплопередачи при одновременном снижении габаритов и массы на единицу тепловоймощности пучка,Увеличение угла наклона к осям труб 15кромок ребер на дисках в направлении движения теплоносителя, протекающего в межтрубном пространстве, обеспечиваетснижение коэффициента аэродинамического сопротивления пучка и позволяет достичь наиболее рациональной с точкизрения затрат на перемещение теплоносителя компоновки поверхности нагрева.Применение предлагаемого устройствапозволяет; увеличить эффективность теплообмена за счет снижения энергозатратна перемещение газового теплоносителя,поскольку конструкция обеспечивает необходимое и адекватное изменению расходу30 газового теплоносителя изменение поверхности нагрева и загромождения канала ГТ, повысить экономичность эксплуатации за счет улучшения регулировочных характеристик, отказаться от применения системы регулирования за счет возможности саморегулирования теплосьема и аэродинамического сопротивления в трубном пучке.Формула изобретения1. Трубный пучок, содержащий вертикальные трубы с винтовой резьбой на наружной поверхности, на которых установлены диски с ребрами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности теплообменника, диски установлены на части длины труб с возможностью перемещения по резьбе вдоль оси труб под действием потока,2. Лучок поп.1, атл и ча ющийся тем, что в смежных трубах резьба имеет противоположное направление нарезки.3. Пучок по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что кромки ребер на дисках первого по ходу теплоносителя ряда труб расположены параллельно оси труб, а в последующих рядах ребра расположены под углом к оси труб, увеличивающимся от ряда к ряду в направлении движения теплоносителя,12 1712763 4 4 Составитель О.Акимоваактор М.Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор и Заказ 527 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская нэб 4/5