RU1768916C - Теплообменна труба овального сечени - Google Patents

Abstract

Использование: в конструкци х тепло- обменных труб в различных от расл х теплознергетики . Сущность изобретени : в полости теплообменной трубы овального сечени  расположен турбулизатор. Турбулизачор выполнен в виде перфорированной зигзагообразной ленты. Кра  ленты примыкают к внутренней поверхности трубы и соединены между собой перемычкой. Последн   выполнена синусоидально гофрированной и раздел ет полость трубы на каналы. Амплитуда гофров не превышает 1/6 максимального размера овала трубы. Отношение периода к амплитуде не превышает 9,6. Гофры на перемычке могут быть расположены вдоль и поперек оси трубы. 2 з п. ф-лы, 4 ил.

Description

fS ЮО /.

SB г

25 Г

о

55

Фа2,5

в

т

з

ю

00

ю (

т/л

Изобретение относитс  к теплотехнике, в частности к конструкции теплообменной трубы.

Известна конструкци  трубы теплообменника , преимущественно дл  вод ного охладител  масла, содержаа1а  выполненный из сетки турбулизатор, расположенный внутри трубы, имеющей круглое или овальное сечение. Кра  сетки изогнуты по профилю трубы в виде спадающей и возрастающей ветвей, плотно прижаты под действием пружин щих сил к внутренней поверхности трубы, и центральна  часть турбулизатора по всей длине выполнена волнообразной с высотой волны, равной од- ной трети наибольшего диаметра трубы.

Недостатком известной конструкции  вл етс  высокое гидравлическое сопротивление трубы.

Известна конструкци  теплообменной трубы некруглого сечени , преимущественно овального, выбранна  в качестве прототипа , с перфорированным турбулизатором внутри, кра  которого изогнуты по профилю трубы. Турбулизатор выполнен в виде лен- ты, имеющей в зоне перфорации углублени  с высотой, равной 0,04-0,3 наименьшего внутреннего размера трубы, и перфораци  размещена с шагом, составл ющем 1-6 этого же размера.

Недостатком известной конструкции  вл етс  невысока  теплова  эффективность теплообменной трубы вследствие небольшой площади теплообменной поверхности турбу- лизртора.

Данное техническое решение  вл етс  наиболее близким по технической сущности .

Целью изобретени   вл етс  повышение теплообменной эффективности трубы за счет увеличени  площади теплообменной поверхности турбулизатора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известной теплообменной трубе овального сечени , содержащей расположенный в ее полости турбулизатор в виде пэрфориро- ванной зигзагообразной ленты, примыкающей к внутренней поверхности трубы кра ми, соединенными между собой перемычкой , раздел ющей полость трубы на ка- налы, перемычка выполнена синусоидально гофрированной с амплитудой, не превышающей 1/6 максимального размера овала трубы, и отношением периода к амплитуде, не превышающим 9,6. Возможны следую- щие варианты расположени  гофр на перемычке турбулизатора: 1) гофры на перемычке расположены вдоль оси трубы; 2) гофры на перемычке расположены поперечно относительно оси трубы.

Сравнение за вл емого решени  не только с прототипом, но и с другими техническими решени ми в данной области техники не позволило вы вить в них признаки, отличающие за вл емое решение от прототипа , что позвол ет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличи .

На фиг. 1 и 2 изображены продольное и поперечное сечени  трубы теплообменника, в которой гофры на перемычке турбулизатора расположены вдоль оси трубы; на фиг. 3 и 4 - продольное и поперечное сечени  трубы теплообменника , в которой гофры на перемычке турбулизатора расположены поперечно относительно оси трубы.

Теплообменна  труба овального сечени  1 содержит расположенный в ее полости турбулизатор 2. Турбулизатор представл ет собой перфорированную зигзагообразную ленту, примыкающую к внутренней поверхности трубы кра ми, соединенными между собой перемычкой, раздел ющей полость трубы на каналы. Перемычка турбулизатора выполнена синусоидально гофрированной с целью увеличени  площади теплообменной поверхности турбулизатора. При этом отношение периода Т к амплитуде А гофр не превышает 9,6, что соответствует увеличению площади теплообменной поверхности не менее чем на 10%. Амплитуда гофр А не превышает 1/6 максимального размера овала трубы D, что позвол ет получить проходное сечение трубы не менее чем в аналоге.

Ограничение на значение Т/А получено следующим образом, Дл  нахождени  площади волнообразной поверхности необходимо найти длину синусоиды. Известно, что синусоида задаетс  следующей зависимостью

Y A-sin(- -X).

Длина линии в пр моугольных координатах определ етс  (Корн Г,, Корн Т. Справочник по математике дл  научных работников и инженеров./Пер. с англ, по ред. Арамановича И.Г.- М.: Наука, 1973, с. 120)

/7

1 (X) dx

где Х0, Xk - начальное и конечное значение аргумента. Дл  определени  длины синусоиды достаточно рассмотреть ее четверть периода, т.е. провести интегрирование от до . Производ  следующие подстановки

В

Т

V1 +(А-Я/Г)

( А  /Т )

2

1 + ( А тг/Т )

p

2л

Т

и выполнив преобразовани , получим

1/2. L B-J V1 -m sin2(P) d P

B-E°(m),

где E(m) - полный эллиптический интеграл второго рода. Его значение находитс  с помощью аппроксимации многочленом (Справочник по специальным функци м. Под ред. Абрамовица М., Стиган И./Пер. с англ, под ред. Диткина В.А., Кармазиной Л.Н.-М.: Наука, 1979, с. 405)

Е (т) (1+0,4630151 т + 0 1077812 т2)+ + ( 0,2452727 т + 0,0041249 т2) In (1 /т).

После определени  длины синусоиды увеличение площади теплообменной поверхности относительно плоской находитс 

AS

L-T/4 Т/4

100 % .

По приведенным формулам рассчитан прирост площади теплообменной поверхности в процентах в зависимости от отношени  периода к амплитуде волны (T/A). Эта зависимость приведена на графике (см. фиг. 5), по которому дл  любых значений амплитуды и периода волны можно определить увеличение площади теплообменной поверхности.

Согласно графику значению параметра Т/А 9,6 соответствует 10%-ное увеличение площади. Дл  теплообменной трубы с Т/А не более 9,6 происходит увеличение площади не менее чем на 10%. Увеличение площади менее чем на 10% не приведет к

существенному росту тепловой эффективности трубы.

Один из теплоносителей омывает теп- лообменную трубу снаружи, другой протекает внутри трубы. Выполненный из ленты турбулизатор помимо турбулизации потока играет роль оребрени , создава  дополнительный тепловой поток от центра трубки к ее стенке.

Увеличение площади теплообменной поверхности перемычки турбулизатора не менее чем на 10% путем выполнени  ее гофрированной ведет к увеличению теплового потока от центра трубки к ее стенке не

менее чем на 10%, а следовательно, повышает тепловую эффективность теплообменной трубы в целом.

Claims (3)

1.Теплообменна  труба овального сече- ни , содержаща  расположенный в ее полости турбулизатор в виде перфорированной зигзагообразной ленты, примыкающей к внутренней поверхности трубы кра ми, соединенными между собою перемычкой, раздел ющей полость трубы на каналы, отличающа с  тем, что, с целью интенсификации процесса теплообмена путем увеличени  площади поверхности турбулизатора, перемычка выполнена синусоидально-гофрированной с амплитудой, не превышающей 1/6 максимального размера овала трубы, и отношением периода к амплитуде, не превышающим 9,6.

2.Труба по п. 1,отличающа с  тем, что гофры на перемычке расположены

вдоль оси трубы.

3.Труба по п. 1,отличающа с  тем, что гофры на перемычке расположены поперечно относительно оси трубы.

СП СЛ

3

с го

|

-vj

05

Со «Л

-ь

р

Ь-В

Фиг.З

ь