RU146152U1

RU146152U1 - ROUGH TUBULAR HEAT EXCHANGE SURFACE

Info

Publication number: RU146152U1
Application number: RU2014115092/06U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Анисин; Александр Константинович Анисин
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2014-10-10

Abstract

Шероховатая трубчатая поверхность теплообмена, выполненная на основе тонкостенной металлической профильной пластины с двухсторонними равновеликими сфероидальными выступами и впадинами с шахматной схемой расположения осей, отличающаяся тем, что её рельеф в условиях цилиндрической формы сохраняет одинаковую с исходной плоской пластинчатой поверхностью последовательность чередования участков сопряжения выступов и впадин и имеет характерные существенно выраженные переменную кривизну и продольные зигзагообразные канавки между выступами и впадинами на внутренней стороне стенки и ответные противоположные наружные перемычки, расположенные по длине трубки.A rough tubular heat exchange surface made on the basis of a thin-walled metal profile plate with two-sided equal spheroidal protrusions and depressions with a staggered arrangement of axes, characterized in that its relief under cylindrical conditions preserves the sequence of alternation of the sections of the interface between the protrusions and depressions and depressions has characteristic substantially pronounced variable curvature and longitudinal zigzag grooves between high upami and depressions on the inner side wall and the opposite outer webs response disposed along the length of the tube.

Description

Полезная модель относится к теплообменной технике и может быть использована при создании теплообменных аппаратов и устройств различного назначения, основу которых составляют трубчатые поверхности с искусственной шероховатостью в виде различных интенсифицирующих теплообмен рельефов. При этом интенсивность теплоотдачи трубчатой поверхности существенно возрастает по сравнению с гладкотрубчатой из-за уменьшения теплового сопротивления пограничного слоя при генерации вихревого течения в пристенной зоне элементами шероховатости.The utility model relates to heat transfer technology and can be used to create heat exchangers and devices for various purposes, the basis of which are tubular surfaces with artificial roughness in the form of various reliefs intensifying heat transfer. In this case, the heat transfer intensity of the tubular surface increases significantly compared to the smooth tube due to a decrease in the thermal resistance of the boundary layer during the generation of a vortex flow in the wall zone by roughness elements.

Известно большое число встречающихся в практике различных типов шероховатых поверхностей, профилирование которых и создание сложных интенсифицирующих рельефов представляет технически непростую технологическую сторону. Практический выбор конкретного типа шероховатой трубчатой поверхности определяется технологией изготовления, условиями эксплуатации и обслуживания теплообменных устройств, а также режимной областью массовых расходов теплоносителя.A large number of various types of rough surfaces encountered in practice are known, the profiling of which and the creation of complex intensifying reliefs represent a technically difficult technological aspect. The practical choice of a particular type of rough tubular surface is determined by the manufacturing technology, operating and maintenance conditions of the heat exchange devices, and also the regime area of the mass flow of the coolant.

Одним из способов изготовления сварных труб с искусственной шероховатостью, как это показано в техническом решении [1, B21c 37/06; B44b 5/00; F28f 1/10. - Tubes munis de motifs usines et procede de fabrication de ces tubes a partir d′une bande metallique. - Societe dite: OLIN CORPORATION, rep. par Beau de Lomenie. - Pr. E.U.A.: 10 mai 1973. n° 359.019, au nom de Charles D. McLain.] (принятом нами в качестве прототипа), может быть использование плоских металлических листов с нанесенным на их сторонах одинаковым или разным интенсифицирующим рельефом. При этом рельефный рисунок, обеспечивающий интенсификацию теплообмена, занимает только часть толщины стенки.One of the methods for manufacturing welded pipes with artificial roughness, as shown in the technical solution [1, B21c 37/06; B44b 5/00; F28f 1/10. - Tubes munis de motifs usines et procede de fabrication de ces tubes a partir d′une bande metallique. - Societe dite: OLIN CORPORATION, rep. par Beau de Lomenie. - Pr. E.U.A .: 10 mai 1973. n ° 359.019, au nom de Charles D. McLain.] (Adopted by us as a prototype), it can be the use of flat metal sheets with the same or different intensifying relief applied on their sides. In this case, the relief pattern, which provides the intensification of heat transfer, occupies only part of the wall thickness.

В этой связи представляет интерес оценка тепловой эффективности шероховатой трубчатой поверхности, выполненной на основе известной высокотехнологичной пластинчатой поверхности теплообмена с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами, обладающей повышенными теплоэнергетическими характеристиками [2, Авторское свидетельство №122567].In this regard, it is of interest to evaluate the thermal efficiency of a rough tubular surface made on the basis of the well-known high-tech lamellar heat exchange surface with bilateral spheroidal protrusions and depressions, which has enhanced heat and energy characteristics [2, Copyright certificate No. 122567].

В результате исследований теплоаэродинамических характеристик трубчатой поверхности, выполненной из листов указанной пластинчатой поверхности с различными глубиной штамповки h и шагом t двухсторонних сфероидальных выступов и впадин с шахматной (треугольной) схемой расположения относительно продольной оси пластины, было установлено, что тепловая эффективность опытной шероховатой трубчатой поверхности существенно превосходит показатели эффективности гладкотрубчатой [3, Теплоотдача и сопротивление трубчатой поверхности с двухсторонними сфероидальными элементами шероховатости // Изв. вузов СССР - Энергетика. - 1983. - №3. - С. 93 -96].As a result of studies of the thermo-aerodynamic characteristics of a tubular surface made of sheets of a specified plate surface with various stamping depths h and pitch t of bilateral spheroidal protrusions and depressions with a checkerboard (triangular) arrangement relative to the longitudinal axis of the plate, it was found that the thermal efficiency of the experimental rough tubular surface is substantially exceeds the performance indicators of smooth-tube [3, Heat transfer and resistance of the tubular surface with two sides spheroidal elements of roughness // Izv. universities of the USSR - Energy. - 1983 .-- No. 3. - S. 93 -96].

Задачами предлагаемой полезной модели являются интенсификация теплоотдачи, снижение металлоемкости и повышение теплоэнергетической эффективности трубчатой поверхности.The objectives of the proposed utility model are the intensification of heat transfer, reducing metal consumption and increasing the heat and power efficiency of the tubular surface.

Поставленные задачи решаются при использовании шероховатой трубчатой поверхности теплообмена, выполненной на основе тонкостенной металлической профильной пластины с двухсторонними равновеликими сфероидальными выступами и впадинами с шахматной схемой расположения осей, отличающейся тем, что ее рельеф в условиях цилиндрической формы сохраняет одинаковую с исходной плоской пластинчатой поверхностью последовательность чередования участков сопряжения выступов и впадин и имеет характерные существенно выраженные переменную кривизну и продольные зигзагообразные канавки между выступами и впадинами на внутренней стороне стенки и ответные противоположные наружные перемычки, расположенные по длине трубки.The tasks are solved by using a rough tubular heat exchange surface made on the basis of a thin-walled metal profile plate with two-sided equal spheroidal protrusions and depressions with a checkerboard arrangement of axes, characterized in that its relief under cylindrical conditions keeps the sequence of sections alternating with the original flat plate surface conjugation of protrusions and depressions and has a characteristic substantially pronounced variable curvature and longitudinal zigzag grooves between protrusions and depressions on the inner side of the wall and counter opposing outer bridges located along the length of the tube.

При осуществлении полезной модели могут быть получены следующие технико-экономические результаты.When implementing a utility model, the following technical and economic results can be obtained.

1. Интенсификация теплоотдачи трубчатой поверхности и повышение ее теплоэнергетической эффективности путем дополнительной турбулизации потока при его взаимодействии с элементами рельефа сложной формы.1. The intensification of heat transfer of the tubular surface and increase its heat energy efficiency by additional turbulization of the flow when it interacts with relief elements of complex shape.

2. Снижение металлоемкости теплообменных устройств с интенсифицированной трубчатой поверхностью.2. Reducing the metal consumption of heat exchangers with intensified tubular surface.

На фиг. 1 изображен фрагмент пластинчатой поверхности теплообмена; на фиг. 2 - схема шахматной разбивки осей двухсторонних сфероидальных выступов и впадин пластины и направление вектора течения потока теплоносителя, соответствующее его положению при обтекании рельефа внутри трубки; на фиг. 3 - геометрия профильной пластины; на фиг. 4 - геометрия опытной шероховатой трубки; на фиг. 5 - поперечное сечение шероховатой трубки; на фиг. 6 - участки поверхности шероховатых трубок с разной геометрией.In FIG. 1 shows a fragment of a plate heat exchange surface; in FIG. 2 is a diagram of a staggered breakdown of the axes of bilateral spheroidal protrusions and troughs of the plate and the direction of the flow vector of the coolant flow corresponding to its position when flowing around the relief inside the tube; in FIG. 3 - geometry of the profile plate; in FIG. 4 - geometry of the experimental rough tube; in FIG. 5 is a cross section of a rough tube; in FIG. 6 - surface sections of rough tubes with different geometries.

Проведенные экспериментальные исследования характеристик опытной шероховатой трубчатой поверхности указанного вида показали возможность повышения ее тепловой эффективности до 60-70% по сравнению с эффективностью поверхности гладкой трубы [3, рис. 2, 3, с. 95].The experimental studies of the characteristics of the experimental rough tubular surface of the indicated type showed the possibility of increasing its thermal efficiency up to 60-70% compared with the surface efficiency of a smooth pipe [3, Fig. 2, 3, p. 95].

Тепловая эффективность трубчатой поверхности, выполненной на основе профильных пластин с равновеликими двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами, повышается вследствие активизации вихревого отрывного течения и дополнительной турбулизации потока внутреннего теплоносителя элементами шероховатости.The thermal efficiency of the tubular surface, made on the basis of profile plates with equal double-sided spheroidal protrusions and depressions, increases due to the activation of the vortex separated flow and additional turbulence of the internal coolant flow by roughness elements.

Источники информации, использованные при составлении заявки:Sources of information used in the preparation of the application:

1. B21с 37/06; В44b 5/00; F28f 1/10. - Tubes munis de motifs usines et procede de fabrication de ces tubes a partir d'une bande metallique. - Societe dite: OLIN CORPORATION, rep. par Beau de Lomenie. - Pr. E.U.A.: 10 mai 1973. n° 359.019, au nom de Charles D. McLain.1. B21c 37/06; B44b 5/00; F28f 1/10. - Tubes munis de motifs usines et procede de fabrication de ces tubes a partir d'une bande metallique. - Societe dite: OLIN CORPORATION, rep. par Beau de Lomenie. - Pr. E.U.A .: 10 mai 1973. n ° 359.019, au nom de Charles D. McLain.

2. Берман C.C. Авторское свидетельство №122567.2. Berman C.C. Copyright certificate No. 122567.

3. Анисин A.K. Теплоотдача и сопротивление трубчатой поверхности с двухсторонними сфероидальными элементами шероховатости // Изв. вузов СССР - Энергетика. - 1983. - №3. - С. 93-96.3. Anisin A.K. Heat transfer and resistance of a tubular surface with bilateral spheroidal roughness elements // Izv. universities of the USSR - Energy. - 1983 .-- No. 3. - S. 93-96.

Claims

A rough tubular heat exchange surface made on the basis of a thin-walled metal profile plate with two-sided equal spheroidal protrusions and depressions with a staggered arrangement of axes, characterized in that its relief under cylindrical conditions preserves the sequence of alternation of the sections of the interface between the protrusions and depressions and depressions has characteristic substantially pronounced variable curvature and longitudinal zigzag grooves between high upami and depressions on the inner side wall and the opposite outer webs response disposed along the length of the tube.