RU2033593C1

RU2033593C1 - Heat-exchange pipe

Info

Publication number: RU2033593C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Привалов; Виталий Павлович Ядров
Original assignee: Сумской Государственный Университет
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: heat-exchange apparatus. SUBSTANCE: thermal pipe 1 is provided with outer fins 2 made of U-shaped band. Lateral parts 3 of fins 2 have triangular bent turbulizing members 4 made of material of band; members 4 are provided with bent plates made in form of rectangles which are also made of the same material. EFFECT: enhanced efficiency. 10 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической промышленности. The invention relates to heat exchange equipment and can be used in the energy industry.

Известна теплообменная труба с винтовым наружным оребрением, ребра которого имеют U-образную форму с центральной частью, закрепленной на поверхности трубы, и боковыми разрезными частями, причем центральная часть ребра выполнена из отдельных прямоугольных элементов, а боковые части из секторов, соединенных между собой со стороны большего радиуса и с прямоугольными элементами центральной части ребра со стороны меньшего радиуса, на боковых частях ребер в зоне соединения секторов выполнены дополнительные турбулизирующие элементы в виде равнобедренных треугольников, вершины которых направлены в сторону большего радиуса, расположенных под углом к плоскости боковой части ребра. A heat exchange tube with a screw outer fin is known, the ribs of which are U-shaped with a central part fixed to the pipe surface and lateral split parts, the central part of the rib made of separate rectangular elements and the side parts of sectors interconnected from the side with a larger radius and with rectangular elements of the central part of the rib on the side of a smaller radius, additional turbulizing elements in the form of p isosceles triangles, the vertices of which are directed toward a larger radius, located at an angle to the plane of the side of the rib.

Однако из-за слабой турбулизации потока около боковой поверхности ребер и центральной трубы коэффициент теплоотдачи оребрения и трубы уменьшается и, как результат, поверхность теплообмена, приходящаяся на один виток оребрения, недостаточна, а в целом и величина теплообмена. However, due to the weak turbulization of the flow near the lateral surface of the ribs and the central pipe, the heat transfer coefficient of the fins and pipes decreases and, as a result, the heat transfer surface per one turn of the fins is insufficient, and in general the heat transfer value.

Цель изобретения интенсификация теплообмена. The purpose of the invention is the intensification of heat transfer.

Цель достигается тем, что в теплообменной трубе согласно изобретению турбулизирующие элементы снабжены отогнутыми пластинами в форме прямоугольников, плоскости которых расположены под углом к плоскостям этих элементов. The goal is achieved in that in the heat exchange pipe according to the invention, the turbulence elements are provided with bent plates in the form of rectangles, the planes of which are located at an angle to the planes of these elements.

Интенсификация теплообмена достигается увеличением теплообмена, так как к площади ребер витка с двумя отогнутыми элементами добавляется площадь двух отогнутых пластин в форме прямоугольников, которыми снабжены упомянутые элементы, а также повышением теплоотдачи ребер трубы из-за повышенной турбулизации потока среды около боковой поверхности ребер и наружной поверхности трубы при обтекании отогнутых пластин, которые размещены вблизи трубы. Heat transfer intensification is achieved by increasing heat transfer, since the area of two bent plates in the form of rectangles with which these elements are equipped is added to the area of the edges of the coil with two bent elements, as well as the increased heat transfer of the pipe ribs due to increased turbulization of the medium flow near the side surface of the ribs and the outer surface pipes flowing around bent plates, which are placed near the pipe.

Использование отличительных признаков в известных устройствах не выявлено, поэтому предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". The use of distinctive features in the known devices is not identified, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображена теплообменная труба, продольный разрез; на фиг. 2 та же труба, вид слева; на фиг. 3 лента после просечки отверстий; на фиг. 4, 5 и 6 показаны соответственно боковой, торцовой виды и вид сверху после придания ленте U-образной формы и отгиба треугольных элементов (вместе с пластинами); на фиг. 7, 8 и 9 соответственно боковой, торцовой виды и вид сверху ленты после дополнительного отгиба отогнутых пластин; на фиг. 10 показана намотка оребрения на трубу с креплением ленты. In FIG. 1 shows a heat exchange tube, a longitudinal section; in FIG. 2 same pipe, left view; in FIG. 3 tape after cutting holes; in FIG. 4, 5 and 6 respectively show side, end views and a top view after giving the tape a U-shape and bending of triangular elements (together with the plates); in FIG. 7, 8 and 9, respectively, side, end views and a top view of the tape after additional bending of the bent plates; in FIG. 10 shows winding of fins on a pipe with a tape fastening.

Теплообменная труба 1 снабжена наружными ребрами 2, выполненными из ленты U-образной формы, причем боковые части 3 ребер имеют треугольные турбулизирующие элементы 4 из материала ленты, а центральная часть ленты, крепящаяся к трубе 1, состоит из отдельных прямоугольных элементов 5. Турбулизирующие элементы 4 снабжены отогнутыми пластинами 6 в виде прямоугольников, выполненными из материала ленты, причем плоскости отогнутых пластин 6 расположены под углом к плоскости турбулизирующих элементов 4. The heat exchange tube 1 is provided with outer ribs 2 made of a U-shaped tape, with the side parts 3 of the ribs having triangular turbulent elements 4 of the material of the tape, and the central part of the tape fastening to the pipe 1, consists of separate rectangular elements 5. Turbulent elements 4 equipped with bent plates 6 in the form of rectangles made of tape material, and the plane of the bent plates 6 are located at an angle to the plane of the turbulent elements 4.

Заготовка ленты состоит из прямоугольных элементов 5 и отгибаемых боковых частей 3 с отгибаемыми наружу турбулизирующими элементами 4 и пластинами 6. Турбулизирующие элементы 4 отделены прорезью 7 от боковых частей 3. Пластины 6, выполненные в виде прямоугольников, отделены прорезями 8 и 9 от прямоугольных элементов 5 и прорезями 10 друг от друга. Элементы 4 отбигаются по линии 11 под углом α к плоскости боковых частей 3, отогнутые пластины 6 отгибаются под углом β к плоскости элементов 4 по линии 12. The tape blank consists of rectangular elements 5 and bendable side parts 3 with outwardly bent turbulence elements 4 and plates 6. Turbulence elements 4 are separated by a slot 7 from side parts 3. Plates 6 made in the form of rectangles are separated by cuts 8 and 9 from rectangular elements 5 and slots 10 apart. Elements 4 are retracted along line 11 at an angle α to the plane of the side parts 3, bent plates 6 are bent at an angle β to the plane of elements 4 along line 12.

Турбулизирующие элементы 4 выполнены в виде равнобедренных треугольников, одна сторона каждого треугольника образована прорезью 7, другая (равная первой) линией 11 отгиба, а основание линией 12 отгиба. Пластины 6 выполнены в виде прямоугольников и отделены от элементов 5 (центральной части ленты) прорезями 8, 9, 10, четвертая сторона прямоугольника линия 12 отгиба. Наружные края ленты могут быть отогнуты. Прорези 7 и линии 11 отгиба образуют сектора, формирующие боковые части 3 ребер 2. Лента крепится к трубе 1 контактной сваркой с помощью ролика 13. The turbulizing elements 4 are made in the form of isosceles triangles, one side of each triangle is formed by a slot 7, the other (equal to the first) bend line 11, and the base line 12 bend. The plates 6 are made in the form of rectangles and are separated from the elements 5 (the central part of the tape) by slots 8, 9, 10, the fourth side of the rectangle is the limb line 12. The outer edges of the tape may be bent. The slots 7 and the bending lines 11 form the sectors forming the side parts 3 of the ribs 2. The tape is attached to the pipe 1 by contact welding using a roller 13.

Теплообменная труба работает следующим образом. The heat transfer pipe operates as follows.

В трубу 1 подается, например, охлажденная среда, снаружи трубы 1 протекает охлаждающая среда. Тепловой поток за счет повышенной площади теплообмена и повышенной теплоотдачи оребрения 2 и трубы 1 (так как дополнительные пластины 6 расположены вблизи трубы и турбулизуют поток около нее) при пониженных значениях температурного напора направляется от среды внутри трубы через нее и оребрение 2 к охлаждающей среде, т.е. ведется интенсивный теплобмен, так как оребрение имеет повышенную площадь теплообмена на каждый виток (т.е. на каждый погонный метр трубы). Оребрение 2 формируют путем просечки в ленте прорезей 7, 8, 9 и 10, последующего придания ленте U-образной формы с отгибом треугольных элементов 4 и последующим отгибом пластин 6 в форме прямоугольников, навивая ленты на трубу, и крепления элементов 5 к трубе контактной сваркой с помощью ролика. For example, a cooled medium is supplied into the pipe 1, and a cooling medium flows outside the pipe 1. The heat flux due to the increased heat transfer area and increased heat transfer of the fins 2 and pipe 1 (since additional plates 6 are located near the pipe and turbulent the flow near it) at lower values of the temperature head is directed from the medium inside the pipe through it and the fins 2 to the cooling medium, t .e. Intensive heat exchange is carried out, since the fins have an increased heat exchange area for each turn (i.e., for each linear meter of the pipe). The fins 2 are formed by cutting through the slots 7, 8, 9 and 10, then giving the tape a U-shape with bending of the triangular elements 4 and then bending the plates 6 in the form of rectangles, winding the tape onto the pipe, and fastening the elements 5 to the pipe by contact welding using the roller.

По сравнению с прототипом предлагаемая теплообменная труба обладает увеличенной поверхностью теплообмена на один виток оребрения, повышенной эффективностью теплообмена за счет турбулизации потока около оребрения и трубы, уменьшенным расходом металла на единицу площади теплообмена, так как у прототипа материал, из которого в заявленном решении выполняются отогнутые пластины, идет в отходы при формировании центрального прямоугольного отверстия. Compared with the prototype, the proposed heat exchange pipe has an increased heat transfer surface by one turn of fins, increased heat transfer efficiency due to turbulence of the flow near the fins and pipes, reduced metal consumption per unit of heat transfer area, since the prototype has material from which bent plates are made in the claimed solution goes to waste when forming a central rectangular hole.

При наружном диаметре D оребрения и наружном диаметре d трубы:
площадь двух ребер одного витка (в первом приближении)
F_в=2

(D²-d²)
разность длин окружностей наружного оребрения и трубы (т.е. суммарная длина оснований треугольных отогнутых элементов)
L π ˙ (D d),
высота треугольника h (D d)/2,
общая площадь треугольных отогнутых элементов
F_э= 2

площадь дополнительных отогнутых пластин при расстоянии между ребрами U-образной ленты l 0,5d
F_o π ˙ (D d) 0,5d

(D d)d.With the outer diameter D of the fins and the outer diameter d of the pipe:
area of two ribs of one turn (to a first approximation)
F _in = 2

(D ² -d ² )
the difference between the circumferences of the outer fins and the pipe (i.e., the total length of the bases of the triangular bent elements)
L π ˙ (D d),
triangle height h (D d) / 2,
total area of triangular bent elements
F _e = 2

the area of additional bent plates with a distance between the edges of the U-shaped tape l 0,5d
F _o π ˙ (D d) 0,5d

(D d) d.

Увеличение площади теплообмена за счет дополнительных отогнутых пластин
ΔF

,
при D 2d увеличение площади теплообмена
ΔF₁

0,25=25%
при D 4d увеличение площади теплообмена
ΔF₂

=0,125=12,5%Increased heat transfer area due to additional bent plates
ΔF

,
at D 2d increase in heat transfer area
ΔF ₁

0.25 = 25%
at D 4d, increase in heat transfer area
ΔF ₂

= 0.125 = 12.5%

Claims

HEAT EXCHANGE PIPE with U-shaped helical outer ribs with a central part fixed to the pipe surface and made of separate rectangular elements, as well as lateral split parts in the form of sectors interconnected from the larger radius and with rectangular elements of the central part of the rib, in the zone of connection of the sectors turbulizing elements are installed in the form of isosceles triangles directed by the apex toward a larger radius and located at an angle to the lateral plane part of the rib, characterized in that, in order to intensify the heat transfer process, the turbulizing elements are provided with bent rectangular plates, the planes of which are located at an angle to the planes of the said elements.