RU2027969C1 - Теплообменный элемент - Google Patents
Теплообменный элемент Download PDFInfo
- Publication number
- RU2027969C1 RU2027969C1 RU93009684A RU93009684A RU2027969C1 RU 2027969 C1 RU2027969 C1 RU 2027969C1 RU 93009684 A RU93009684 A RU 93009684A RU 93009684 A RU93009684 A RU 93009684A RU 2027969 C1 RU2027969 C1 RU 2027969C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchange
- exchange element
- grooves
- spiral
- heat
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплотехнике. Сущность изобретения: элемент содержит две соосно установленные с зазором трубы, на поверхностях которых выполнены спиральные канавки со взаимопротивоположным направлением закрутки. Углы подъема канавок составляют 50 - 70°, при этом угол подъема канавок внутренней трубы не равен углу подъема канавки наружной трубы. 3 ил.
Description
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках различного назначения.
Известны теплообменные элементы типа труба в трубе (Справочник по теплообменникам, т.2, перевод с англ. под ред. О.Г.Мартыненко и др., М.: Энергоатомиздат, 1987, с.279, рис.11; патент США N 4106556, кл. F 28 F 9/10 от 26.11.76; авт.св. СССР N 669170, кл. F 28 D 7/12 от 25.06.79, бюл.23; патент США N 4330031 от 18.05.82), содержащие две соосно установленные трубы, разделенные кольцевым зазором, наружная из которых заглушена с одного торца. Один теплоноситель омывает внешнюю поверхность наружной трубы, а другой - поступает в канал внутренней трубы, а затем движется в кольцевом зазоре.
Для интенсификации теплообмена во внутреннем тракте такого теплообменного элемента применяют оребрение поверхности внутренней трубы, закрутку потока в кольцевом зазоре, струйное омывание поверхностей теплообмена (авт. св. СССР 1118843, кл. F 28 D 7/12 от 15.10.84, бюл. 38; авт.св. СССР 1657922, кл. F 28 D 7/12 от 23.06.91, бюл. N 23; авт.св. СССР 291083, кл. F 28 D 7/12 от 6.01.71, бюл. N 3; авт.св. СССР N 611097, кл. F 28 F 12/13 от 16.06.75, бюл. N 22, 1978).
Как правило, используемые методы интенсификации воздействуют на весь поток теплоносителя, что сопровождается существенным ростом гидравлического сопротивления, снижая энергетическую эффективность теплообменного элемента.
Известен эффективный метод интенсификации теплообмена в трубах и кольцевых каналах за счет применения кольцевых или спиральных турбулизаторов (Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоатомиздат, 1967, с.236, рис.8.4; Марушкин В.И. и др. Обобщение результатов исследования теплогидравлических характеристик профильных накатанных труб. - Теплоэнергетика, 1990, N 7, с.52, 53), влияющих на пристенный слой жидкости или газа. Технология нанесения таких интенсификаторов накаткой проста, ее стоимость составляет лишь несколько процентов от стоимости гладкой трубки (Калинин Э.К. и др. Интенсификация теплообмена в каналах. М. : Машиностроение, 1981, с.34).
В сравнительно узких кольцевых каналах теплообменных элементов типа труба в трубе может быть получена дополнительная интенсификация теплообмена при взаимодействии потоков, движущихся в пересекающихся винтовых каналах.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является теплообменный элемент [1] , содержащий две соосно установленные трубы, разделенные кольцевым зазором, имеющие на внешних поверхностях по крайней мере по одной однозаходной спиральной канавке с противоположным направлением закрутки и формирующие в зазоре два пересекающихся винтовых канала, один из которых - спиральная канавка внутренней трубы, другой - между спиральными выступами другой трубы, при этом высота спирального выступа на внутренней стенке наружной трубы меньше ширины кольцевого канала.
В этом теплообменном элементе входной и выходной патрубки связаны между собой системой сообщающихся друг с другом в зонах пересечения спиральных каналов. При течении теплоносителя по винтовым каналам происходит его дополнительная турбулизация в зонах взаимодействия потоков и, как следствие, интенсификация теплообмена.
Течение теплоносителя в таких устройствах характеризуется как повышенным уровнем теплоотдачи, так и гидравлического сопротивления.
Взаимно пересекающиеся каналы реализованы в конструкции прототипа за счет спиральных гофр на поверхностях наружной и внутренней труб, обращенных внутрь кольцевого канала и имеющих малый угол подъема винтовой линии. В этом случае велик угол в зоне пересечения компланарных каналов и, как следствие, коэффициент гидравлического сопротивления. Существенный рост гидравлического сопротивления вызывает снижение энергетической эффективности теплообменного элемента.
Целью изобретения является повышение энергетической эффективности теплообменного элемента.
Цель достигается тем, что в теплообменном элементе, содержащем две соосно установленные трубы, разделенные кольцевым зазором, имеющие на внешних поверхностях по крайней мере по однозаходной спиральной канавке с противоположным направлением закрутки и формирующие в зазоре два пересекающихся винтовых канала, один из которых - спиральная канавка внутренней трубы, другой - канал между спиральными выступами другой трубы; при этом высота спирального выступа на внутренней стенке наружной трубы меньше ширины кольцевого канала, а угол φ подъема спиральных канавок составляет φ = (70-50)о.
Если угол подъема винтовой линии больше 70, то мало число пересечений каналов и, как следствие, мало и турбулизирующее воздействие этих зон на поток теплоносителя и теплоотдачу. При угле подъема φ < 50о рост гидравлического сопротивления каналов превышает увеличение теплоотдачи, что приводит к снижению энергетической эффективности теплообменного элемента.
Углы подъема φ спиральных канавок на наружной и внутренней трубах противоположны по направлению закрутки спирали, могут быть одинаковы или различны по абсолютному значению.
В предлагаемой конструкции коэффициенты теплоотдачи возрастают не только при омывании внешней поверхности наружной трубы, при движении теплоносителя в трубе с кольцевым выступом на внутренней стенке, но и в кольцевом канале вследствие наличия пересекающихся винтовых каналов с углом подъема φ = 70-50о без значительного превышения роста гидравлического сопротивления над увеличением теплоотдачи.
На фиг. 1 приведена схема теплообменного элемента, продольное сечение; на фиг.2 - схема развертки винтовой линии; на фиг.3 - схема совмещения разверток наружной поверхности внутренней трубы и внутренней поверхности наружной.
Теплообменный элемент содержит две соосно установленные трубы 1, 2, разделенные кольцевым зазором 3, имеющие на внешних поверхностях по крайней мере по однозаходной спиральной канавке 4 с противоположным направлением закрутки и формирующие в зазоре два пересекающихся винтовых канала 5, 6, один из которых - спиральная канавка внутренней трубы 1, другой - между спиральными выступами 7 другой трубы 2.
Один теплоноситель (стрелка 9) омывает внешнюю поверхность наружной трубы 2, а второй (стрелка 10) движется по каналу внутренней трубы 1 в сторону заглушенного торца 8, разворачивается и поступает в кольцевой зазор 3 между трубами, где, двигаясь через "вихревую матрицу", турбулизируется, что способствует росту теплоотдачи.
Так как угол φ подъема спиральных канавок находится в пределах 70-50о, то интенсификация теплообмена сопровождается умеренным стабильным ростом гидравлического сопротивления.
Использование предлагаемого изобретения позволяет интенсифицировать теплообмен как внутри, так и снаружи теплообменного элемента, без значительного роста гидравлического сопротивления, что обуславливает повышение энергетической, эффективности теплообменного элемента.
Claims (1)
- ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий две соосно установленные трубы, разделенные кольцевым зазором и выполненные со спиральными канавками, имеющими взаимно противоположное направление закрутки, отличающийся тем, что углы подъема спиральных канавок составляют 50 - 70o, при этом угол подъема канавок внутренней трубы не равен углу подъема канавок наружной трубы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93009684A RU2027969C1 (ru) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Теплообменный элемент |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93009684A RU2027969C1 (ru) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Теплообменный элемент |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2027969C1 true RU2027969C1 (ru) | 1995-01-27 |
RU93009684A RU93009684A (ru) | 1997-03-20 |
Family
ID=20137640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93009684A RU2027969C1 (ru) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Теплообменный элемент |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2027969C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004068054A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Energy Saving Concepts Limited | Heat exchanger |
RU2516743C1 (ru) * | 2012-12-13 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Уфимское агрегатное предприятие "Гидравлика" | Пластинчатый теплообменник с компланарными каналами |
EP4350268A1 (en) * | 2022-10-06 | 2024-04-10 | RTX Corporation | Tube-in-tube unified shell heat exchanger |
-
1993
- 1993-02-24 RU RU93009684A patent/RU2027969C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент Великобритании 1567687, кл. F 28D 7/10, опубл. 1978. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004068054A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Energy Saving Concepts Limited | Heat exchanger |
RU2516743C1 (ru) * | 2012-12-13 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Уфимское агрегатное предприятие "Гидравлика" | Пластинчатый теплообменник с компланарными каналами |
EP4350268A1 (en) * | 2022-10-06 | 2024-04-10 | RTX Corporation | Tube-in-tube unified shell heat exchanger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3921711A (en) | Turbulator | |
JPH05118507A (ja) | 内面に多重ねじ形フインを備えた管とこれを用いた蒸気発生器 | |
FI79609B (fi) | Anordning vid vaermevaexlare. | |
Popov et al. | Industrial applications of heat transfer enhancement: The modern state of the problem (a Review) | |
RU2139472C1 (ru) | Прямоточный парогенератор (варианты) | |
RU2027969C1 (ru) | Теплообменный элемент | |
US3561492A (en) | Flexible liquid conduit | |
US4228852A (en) | Tubular body | |
RU2376541C1 (ru) | Вихревой теплообменный элемент | |
US3283811A (en) | Spur tube heat exchanger | |
US20200182561A1 (en) | Corrugated tube-in-tube heat exchangers | |
SU1613835A2 (ru) | Теплообменна труба | |
RU2502930C2 (ru) | Струйный теплообменник типа труба в трубе | |
RU2391613C1 (ru) | Кожухотрубный теплообменник | |
US20230030005A1 (en) | Liquid-gas heat exchanger for use in a heat exchanger system using solar energy | |
SU1643914A1 (ru) | Теплообменник | |
SU868302A1 (ru) | Теплообменна труба | |
Jaffar et al. | Design a helical coil heat exchanger via CFD simulations | |
RU2102673C1 (ru) | Кожухотрубный змеевиковый теплообменник | |
SU1118843A1 (ru) | Теплообменный элемент типа "труба в трубе | |
RU2189554C1 (ru) | Труба | |
SU1080001A1 (ru) | Теплообменна труба | |
RU1776959C (ru) | Теплообменник | |
RU102776U1 (ru) | Профилированная трубка кожухотрубного теплообменника | |
SU1351341A1 (ru) | Теплообменна труба |