RU2059184C1

RU2059184C1 - Vertical heat-transfer element of condenser

Info

Publication number: RU2059184C1
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Ерченко; И.А. Богов; Н.Г. Ерченко
Original assignee: Ерченко Герман Николаевич; Ерченко Николай Германович
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1996-04-27

Abstract

FIELD: steam condensation in power engineering and chemistry. SUBSTANCE: vertical heat-transfer element of condenser has external tube with smooth inner and outer surfaces and internal corrugated tube placed at least between tube plates inside external tube and built up of at least one section; it abuts with tops of each external fin the smooth inner surface of external tube. At least in a few spaced apart sections of corrugated tube, through its height, cuts may be made in each fin and spaces between tubes communicate with inner space of element through holes formed in fins of corrugated tube; part of condensate stream is discharged to mentioned holes. Corrugated tube may be made of two separate sections turned relative to each other about element axis on to external tube with smooth inner and outer surfaces whereon fins may be placed. EFFECT: improved design. 22 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к элементам конструкции теплообменных аппаратов, используемых для конденсации пара в энергетике и химической промышленности. The invention relates to structural elements of heat exchangers used for condensation of steam in the energy and chemical industries.

Известна вертикальная гладкая теплообменная труба с установленными по высоте трубы на нее конденсатоотводными колпачками [1]
Недостатком такой теплообменной трубы с конденсатоотводными колпачками является низкий коэффициент теплоотдачи при конденсации пара внутри трубы и низкий коэффициент теплоотдачи нагреваемой среде с ее наружной стороны.Known vertical smooth heat transfer pipe with installed on the height of the pipe on it condensate drain caps [1]
The disadvantage of such a heat exchanger pipe with condensate caps is the low heat transfer coefficient during steam condensation inside the pipe and the low heat transfer coefficient of the heated medium from its outside.

Наиболее близким по конструктивному выполнению к изобретению является вертикальный теплообменный элемент конденсатора, содержащий трубу с оребренными участками на ее внутренней поверхности, каждый из которых выполнен в виде гофрированной обечайки с чередующимися продольными выступами и канавками, плотно прилегающей вершинами наружных гофр к внутренней стенке трубы, причем в зоне торцов труба выполнена в гладкой внутренней поверхностью [2]
Недостатками такого теплообменного элемента конденсатора являются низкий коэффициент теплоотдачи при конденсации пара внутри теплообменного элемента и низкий коэффициент теплоотдачи нагреваемой среде с его наружной стороны.The closest in structural embodiment to the invention is a vertical heat exchanger element of the condenser containing a pipe with finned sections on its inner surface, each of which is made in the form of a corrugated shell with alternating longitudinal protrusions and grooves that fit tightly on the tops of the outer corrugations to the inner wall of the pipe, and the end zone of the pipe is made in a smooth inner surface [2]
The disadvantages of such a heat exchange element of the condenser are the low heat transfer coefficient during steam condensation inside the heat exchange element and the low heat transfer coefficient of the heated medium from its outer side.

Цель изобретения увеличение коэффициента теплопередачи и уменьшение массы теплообменного элемента конденсатора. The purpose of the invention is to increase the heat transfer coefficient and to reduce the mass of the heat exchange element of the condenser.

Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции вертикального теплообменного элемента конденсатора, содержащего трубу с оребренными участками на ее внутренней поверхности, каждый из которых выполнен в виде гофрированной обечайки с чередующимися продольными выступами и канавками, плотно прилегающей вершинами наружных гофр к внутренней стенке трубы, причем в зоне торцов труба выполнена с гладкой внутренней поверхностью, по крайней мере в нескольких сечениях по высоте выступов гофрированной обечайки выполнены конденсатоотводящие отверстия, сообщающие полости между обечайкой и трубой с полостью трубы. This goal is achieved by the fact that in the known design of a vertical heat exchanger element of the condenser containing a pipe with finned sections on its inner surface, each of which is made in the form of a corrugated shell with alternating longitudinal protrusions and grooves that fit tightly on the tops of the outer corrugations to the inner wall of the pipe, in the area of the ends of the pipe is made with a smooth inner surface, at least in several sections along the height of the protrusions of the corrugated shell are made condensate leading holes communicating the cavity between the shell and the pipe with the cavity of the pipe.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый вертикальный теплообменный элемент конденсатора отличается тем, что по крайней мере в нескольких сечениях по высоте выступов гофрированной обечайки выполнены конденсатоотводящие отверстия, сообщающие полости между обечайкой и трубой с полостью трубы. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, т.е. элементов конструкции теплообменных аппаратов, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом вертикальном теплообменном элементе конденсатора, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия". Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive vertical heat exchanger element of the condenser is characterized in that at least in several sections along the height of the protrusions of the corrugated shell are made condensate vents communicating the cavity between the shell and the pipe with the pipe cavity. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty." Analysis of known technical solutions (analogues) in the studied area, i.e. structural elements of heat exchangers, allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the essential distinguishing features in the inventive vertical heat exchanger element of the condenser, and to recognize the claimed solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 приведен вертикальный теплообменный элемент конденсатора; на фиг.2 фрагмент оребрения верхнего участка трубы; на фиг.3 фрагмент оребрения нижерасположенного участка трубы; на фиг.4 вертикальный теплообменный элемент конденсатора; на фиг.5 фрагмент выполнения верхнего торца оребрения верхнего участка трубы; на фиг.6 фрагмент выполнения потоконаправляющих выступов; на фиг. 7 фрагмент выполнения потоконаправляющих выступов; на фиг.8 фрагмент выполнения конденсатоотводящего отверстия; на фиг.9 фрагмент выполнения скоса в канаве обечайки; на фиг.10 фрагмент наружного оребрения элемента; на фиг.11 фрагмент наружного оребрения элемента; на фиг.12 наружное ребро с лепестками; на фиг.13 пластина ребра с турбулизирующими выступами; на фиг. 14 пластина ребра с турбулизирующими выступами; на фиг.15 фрагмент наружного оребрения элемента. In FIG. 1 shows a vertical heat exchanger element of a condenser; figure 2 fragment of the finning of the upper section of the pipe; figure 3 a fragment of the fins of the downstream section of the pipe; figure 4 is a vertical heat exchange element of the capacitor; figure 5 fragment of the execution of the upper end of the finning of the upper section of the pipe; Fig.6 fragment execution of the flow guides; in FIG. 7 fragment of the execution of flow guides; on Fig fragment execution condensate drain holes; Fig.9 fragment of the execution of the bevel in the ditch of the shell; figure 10 fragment of the external fins of the element; figure 11 is a fragment of the external fins of the element; on Fig the outer rib with petals; in Fig.13 plate ribs with turbulent protrusions; in FIG. 14 rib plate with turbulent protrusions; on Fig a fragment of the external fins of the element.

В вертикальном теплообменном элементе конденсатора, содержащем трубу 1 с оребренными участками (по меньшей мере) 2 и 3 на ее внутренней поверхности, каждый из которых выполнен в виде гофрированной обечайки с чередующимися продольными выступами 4 и канавками 5, плотно прилегающей вершинами 6 наружных гофр 7 к внутренней стенке трубы 1, причем в зоне торцов 8 и 9 труба 1 выполнена с гладкой внутренней поверхностью, по крайней мере в нескольких сечениях по высоте выступов 4 гофрированной обечайки 3 (2) выполнены конденсатоотводящие отверстия 10, сообщающие полости между обечайкой 3(2) и трубой 1 с полостью трубы 1. In a vertical heat exchanger element of a condenser containing a pipe 1 with finned sections (at least) 2 and 3 on its inner surface, each of which is made in the form of a corrugated shell with alternating longitudinal protrusions 4 and grooves 5, which are closely adjacent to the tops 6 of the outer corrugations 7 to the inner wall of the pipe 1, and in the area of the ends 8 and 9, the pipe 1 is made with a smooth inner surface, at least in several sections along the height of the protrusions 4 of the corrugated shell 3 (2) there are condensate drain holes 10, respectively digits together with the cavity between the shell 3 (2) and the tube 1 with the cavity of the tube 1.

При этом гофрированная обечайка 2 в верхней части может быть выполнена с дополнительными продольными ребрами 11, имеющими глубину и шаг меньше, чем у гофр 4 обечайки 2 и имеющими скругленные вершины С, между которыми расположены продольные канавки 12 со сходящимися боковыми сторонами, а канавки 5 нижнего участка обечайки 2 имеют профиль в виде полуокружностей r, сопряженных с боковыми сторонами с помощью касательных плоскостных и скругленных переходных участков того же радиуса r, причем последний составляет 0,25-0,4 расстояния а между вершинами смежных ребер 4 (см. фиг.1, 2, 3); гофрированная обечайка 2(3) может быть выполнена из материала с теплопроводностью, превышающей теплопроводность материала трубы 1 (см. фиг.1), гофрированная обечайка, образующая верхний оребренный участок 2, по периметру нижнего торца 13 может быть герметично соединена с трубой 1 (см, фиг.4), в полостях 14 между гофрированной обечайкой, образующей верхний оребренный участок 2, и трубой 1 может быть расположена металлическая стружка с высокой теплопроводностью (фиг.4); гофрированная обечайка, образующая верхний оребренный участок 2, по периметру верхнего торца 15, может быть герметично соединена с трубой 1 (см. фиг.4, 5), в зоне конденсатоотводящих отверстий 10 в выступах 4 обечайки 3 (2) смежные с этими выступами канавки 5 могут быть снабжены потоконаправляющим выступом 16, ориентированным в направлении к оси элемента (см. фиг. 1, 6); потоконаправляющий выступ 16 может иметь полусферическую форму (см. фиг. 6); каждый потоконаправляющий выступ 16 может иметь форму ласточкиного хвоста, в направлении, совпадающем с осью элемента, с вершиной 17, обращенной к верху элемента (см. фиг.7), у нижней кромки 18 конденсатоотводящего отверстия 10 боковые стенки гофр 4 могут быть деформированы с образованием суженного участка канавки 5 между ними (см. фиг.1), выступы 4 нижерасположенной гофрированной обечайки 3 могут быть размещены под канавками 5 верхней обечайки 2, при этом полости этих канавок 5 сообщены с полостями между трубой 1 и обечайкой 3 (см. фиг.4), боковые стенки гофр 4 нижерасположенных обечаек 3, примыкающие к их верхним кромкам 19, могут быть деформированы с образованием расширяющегося участка канавки 5 между ними (см. фиг. 4, 8), на участке каждой канавки 5, примыкающем к нижнему торцу 13, гофрированная обечайка 2 (3) может иметь скос 20 с уменьшением толщины ее стенки в направлении книзу элемента (см. фиг.4, 9), к нижнему торцу 13 гофрированной обечайки, образующей нижний оребренный участок 3, может примыкать кольцо 21 с гладкой наружной и внутренней поверхностью, контактирующее с внутренней поверхностью трубы 1 (см. фиг.1), внутренняя поверхность кольца 21 со стороны верхнего торца 22 может иметь скос 23, при этом толщина кольца 21 в зоне скоса 23 уменьшается в направлении снизу вверх (см. фиг.1), труба 1 может иметь круглое поперечное сечение (см. фиг.1), труба 1 может иметь овальное поперечное сечение (см. фиг.1), труба 1 может быть снабжена наружными ребрами 24 в виде жестко закрепленной непрерывной спирали (см. фиг.10), труба 1 может быть снабжена жестко закрепленными наружными ребрами 25, отверстия которых имеют бурты 26, выполненные за одно целое с ребрами 25 и примыкающие к наружной поверхности трубы 1, причем торцевые кромки 27 буртов 26 вплотную примыкают к боковой поверхности смежного ребра 25 (см. фиг.1, 11), по краям каждого ребра 25 могут быть расположены попарно симметрично относительно осей поперечного сечения трубы 1 четыре П-образные просечки 28 и соответствующие им перпендикулярно отогнутые лепестки 29, причем торцовая кромка каждого лепестка 29 прилегает к боковой поверхности одного из смежных ребер 25, а просечки 28 смежных ребер 25 симметрично смещены относительно друг друга (см. фиг.1, 12), пластины ребер 25 могут иметь турбулизирующие выступы 30 (см. фиг.13, 14), труба 1 может быть снабжена наружными ребрами 31, выполненными из навитой профильной проволоки, имеющей в поперечном сечении форму участка овала с основанием 32, параллельным большей оси овала, причем высота ребра 31 не превышает половины малой оси овала, выпуклая сторона 33 обращена в сторону от оси элемента, а со стороны основания 32 проволока закреплена к поверхности трубы 1 (см. фиг.4, 15). In this case, the corrugated shell 2 in the upper part can be made with additional longitudinal ribs 11 having a depth and a pitch smaller than that of the corrugations 4 of the shell 2 and having rounded peaks C, between which there are longitudinal grooves 12 with converging sides, and grooves 5 of the lower sections of the shell 2 have a profile in the form of semicircles r, mating with the sides using tangent planar and rounded transitional sections of the same radius r, the latter being 0.25-0.4 of the distance a between the vertices inter ribs 4 (see figures 1, 2, 3); corrugated shell 2 (3) can be made of a material with thermal conductivity exceeding the thermal conductivity of pipe material 1 (see Fig. 1), the corrugated shell forming the upper fin section 2 along the perimeter of the lower end 13 can be hermetically connected to pipe 1 (cm , Fig. 4), in the cavities 14 between the corrugated shell forming the upper finned section 2, and the pipe 1 can be located metal chips with high thermal conductivity (Fig. 4); the corrugated shell, forming the upper finned area 2, along the perimeter of the upper end 15, can be hermetically connected to the pipe 1 (see Fig. 4, 5), in the area of the condensate drain holes 10 in the protrusions 4 of the shell 3 (2) grooves adjacent to these protrusions 5 may be provided with a flow guiding protrusion 16 oriented in the direction to the axis of the element (see Figs. 1, 6); the flow guide projection 16 may have a hemispherical shape (see FIG. 6); each flow protrusion 16 may have the shape of a dovetail, in the direction coinciding with the axis of the element, with a vertex 17 facing the top of the element (see Fig. 7), at the lower edge 18 of the condensate drain hole 10, the side walls of the corrugations 4 can be deformed to form the narrowed portion of the groove 5 between them (see FIG. 1), the protrusions 4 of the lower corrugated shell 3 can be placed under the grooves 5 of the upper shell 2, while the cavities of these grooves 5 are in communication with the cavities between the pipe 1 and the shell 3 (see FIG. 4), side walls corrugation 4 of the lower shells 3 adjacent to their upper edges 19 can be deformed with the formation of an expanding section of the groove 5 between them (see Fig. 4, 8), on the section of each groove 5 adjacent to the lower end 13, the corrugated shell 2 ( 3) may have a bevel 20 with a decrease in the thickness of its wall in the downward direction of the element (see Figs. 4, 9), to the lower end 13 of the corrugated shell forming the lower ribbed portion 3, the ring 21 may adjoin with a smooth outer and inner surface in contact with inner surface s 1 (see FIG. 1), the inner surface of the ring 21 from the side of the upper end 22 may have a bevel 23, while the thickness of the ring 21 in the zone of the bevel 23 decreases in the direction from the bottom up (see FIG. 1), the pipe 1 can have a circular cross section (see Fig. 1), the pipe 1 may have an oval cross-section (see Fig. 1), the pipe 1 can be provided with external ribs 24 in the form of a rigidly fixed continuous spiral (see Fig. 10), the pipe 1 can be equipped with rigidly fixed outer ribs 25, the holes of which have collars 26, made in one piece with the ribs 25 and adjoin four to the outer surface of the pipe 1, and the end edges 27 of the shoulders 26 are adjacent to the side surface of an adjacent rib 25 (see Figs. 1, 11), four P- can be arranged in pairs symmetrically with respect to the axes of the cross section of the pipe 1 along the edges of each rib 25 shaped grooves 28 and their corresponding perpendicularly bent petals 29, the end edge of each petal 29 abutting against the side surface of one of the adjacent ribs 25, and the grooves 28 of the adjacent ribs 25 are symmetrically offset relative to each other (see 1, 12), the plates of the ribs 25 can have turbulent protrusions 30 (see FIG. 13, 14), the pipe 1 can be provided with outer ribs 31 made of a wound profile wire having in cross section the shape of an oval section with a base 32 parallel to the major axis of the oval, and the height of the ribs 31 does not exceed half the minor axis of the oval, the convex side 33 is facing away from the axis of the element, and from the side of the base 32, the wire is fixed to the surface of the pipe 1 (see Fig. 4, 15).

Вертикальный теплообменный элемент конденсатора работает следующим образом. Поступающий в теплообменный элемент пар конденсируется на внутренней поверхности оребренных участков (по меньшей мере) 2 и 3 трубы 1, каждый из которых выполнен в виде гофрированной обечайки с чередующимися продольными выступами 4 и канавками 5, плотно прилегающей вершинами 6 наружных гофр 7 к внутренней стенке трубы 1, что обеспечивает значительную интенсификацию теплообмена, так как при этом увеличивается поверхность теплоотдачи со стороны пара, а стекающий по продольным канавкам 5 конденсат обеспечивает эффективное стягивание пленки конденсата с поверхности продольных выступов 4 гофрированной обечайки. Последнее оказывает более значительное влияние на увеличение теплоотдачи, чем увеличение поверхности теплообмена. The vertical heat exchange element of the condenser operates as follows. The steam entering the heat exchange element condenses on the inner surface of the finned sections (at least) 2 and 3 of the pipe 1, each of which is made in the form of a corrugated shell with alternating longitudinal protrusions 4 and grooves 5, which are closely adjacent to the peaks 6 of the outer corrugations 7 to the inner wall of the pipe 1, which provides a significant intensification of heat transfer, since this increases the heat transfer surface from the side of the steam, and the condensate flowing along the longitudinal grooves 5 provides effective film retraction condensate from the surfaces of the longitudinal projections 4 of the corrugated shroud. The latter has a more significant effect on the increase in heat transfer than an increase in the heat transfer surface.

При движении конденсата вниз по канавкам 5 толщина его в последних увеличивается и на определенной высоте трубы 1 может произойти полное затопление продольных выступов 4 гофрированной обечайки. Это приводит к резкому уменьшению коэффициента теплоотдачи. Выполнение по высоте выступов 4 гофрированной обечайки 3 (2) конденсатоотводящих отверстий 10, сообщающих полости между обечайкой 3 (2) и трубой 1 с полостью трубы 1, позволяет направить часть сбегающего ручья конденсата из каждой канавки 5 в вышеуказанные полости между обечайкой 3 (2) и трубой 1 и тем самым освободить часть поверхности выступов 4 обечайки от затопления конденсатом, интенсифицируя процесс теплоотдачи. When the condensate moves down the grooves 5, its thickness in the latter increases and at a certain height of the pipe 1, a complete flooding of the longitudinal protrusions 4 of the corrugated shell can occur. This leads to a sharp decrease in the heat transfer coefficient. Performing the height of the protrusions 4 of the corrugated shell 3 (2) of the condensate drain holes 10, communicating the cavity between the shell 3 (2) and the pipe 1 with the cavity of the pipe 1, allows you to direct part of the runoff stream of condensate from each groove 5 to the above cavities between the shell 3 (2) and pipe 1 and thereby free part of the surface of the protrusions 4 of the shell from flooding by condensate, intensifying the heat transfer process.

Форма конденсатоотводящих отверстий 10 может быть различной. В ряде случаев может применяться форма отверстий в виде клинообразного среза (см. фиг. 1). Размеры и форма, а также места расположения по высоте обечайки конденсатоотводящих отверстий 10 определяются опытным путем и зависят от тепловой нагрузки на теплообменный элемент, его геометрических размеров и других факторов. The shape of the condensate drain holes 10 may be different. In some cases, the shape of the holes in the form of a wedge-shaped cut can be used (see Fig. 1). The dimensions and shape, as well as the location along the height of the shell of the condensate drain holes 10 are determined empirically and depend on the heat load on the heat exchange element, its geometric dimensions and other factors.

Для ускорения формирования сбегающего ручья конденсата в верхней части гофрированной обечайки 2 она может быть выполнена в указанной части с дополнительными продольными ребрами 11, имеющими глубину и шаг меньше, чем у гофр 4 обечайки 2 и имеющими скругленные вершины С, между которыми расположены продольные канавки 12 со сходящимися боковыми сторонами. Нижний участок обечайки 2 для увеличения объемной вместимости конденсата канавками 5 и тем самым уменьшения затопляемости поверхности выступов 4, на которой происходит конденсация пара, может быть выполнен с канавками 5, имеющими профиль в виде полуокружностей r, сопряженных с боковыми сторонами с помощью касательных плоскостных и скругленных переходных участков того же радиуса r, причем последний составляет 0,25-0,4 расстояния а между вершинами смежных ребер 4 (см. фиг.1, 2, 3). In order to accelerate the formation of a runaway stream of condensate in the upper part of the corrugated shell 2, it can be made in the indicated part with additional longitudinal ribs 11 having a depth and pitch less than the corrugations 4 of the shell 2 and having rounded peaks C between which longitudinal grooves 12 are located converging sides. The lower portion of the shell 2 to increase the volumetric capacity of the condensate by grooves 5 and thereby reduce the flooding of the surface of the protrusions 4, on which the vapor is condensed, can be made with grooves 5 having a profile in the form of semicircles r, conjugated to the sides using tangent planes and rounded transitional sections of the same radius r, the latter being 0.25-0.4 of the distance a between the vertices of adjacent ribs 4 (see figures 1, 2, 3).

Вышеуказанное выполнение гофрированной обечайки 2 обеспечивает высокий коэффициент теплоотдачи на обеих ее частях, так как верхняя часть ее эффективна при малой высоте ручья в канавках при мелком оребрении, а нижний участок обечайки 2 обеспечивает уменьшение указанной высоты ручья за счет профиля канавки и соответственно улучшает теплоотдачу. The aforementioned implementation of the corrugated shell 2 provides a high heat transfer coefficient on both its parts, since its upper part is effective at a small height of the stream in the grooves with shallow ribbing, and the lower section of the shell 2 reduces the indicated height of the stream due to the groove profile and, accordingly, improves heat transfer.

Для увеличения коэффициента теплопередачи элемента гофрированная обечайка 2(3) может выполняться из материала с теплопроводностью, превышающей теплопроводность материала трубы 1 (см. фиг.1). Для дальнейшей интенсификации процесса теплообмена гофрированная обечайка, образующая верхний оребренный участок 2, по периметру нижнего торца 13 может быть герметично соединена с трубой 1 (см. фиг.4) по специально разработанной технологии. В этом случае полости между обечайкой 2 и трубой 1 с течением времени при работе конденсатора заполняются конденсатом, что приводит к увеличению коэффициента теплопередачи элемента, так как между трубой 1 и обечайкой 2 вместо влажного пара находится жидкость, обладающая высоким коэффициентом теплопроводности. To increase the heat transfer coefficient of the element, the corrugated shell 2 (3) can be made of a material with thermal conductivity exceeding the thermal conductivity of the material of the pipe 1 (see figure 1). To further intensify the heat transfer process, the corrugated shell, forming the upper finned section 2, along the perimeter of the lower end 13 can be hermetically connected to the pipe 1 (see Fig. 4) using a specially developed technology. In this case, the cavities between the shell 2 and the pipe 1 are filled with condensate during operation of the condenser, which leads to an increase in the heat transfer coefficient of the element, since a liquid with a high thermal conductivity is located between the pipe 1 and the shell 2 instead of wet steam.

Кроме того, полости 14 между гофрированной обечайкой, образующей верхний оребренный участок 2, и трубой 1 могут быть заполнены металлической стружкой с высокой теплопроводностью (см. фиг.4), что приводит к дополнительному увеличению коэффициента теплопередачи, а для устранения попадания конденсата в указанные полости 14 между гофрированной обечайкой и трубой 1 по периметру верхнего торца 15 обечайка 2 может герметично быть соединена с трубой 1 (см. фиг. 4, 5). Такое соединение может быть выполнено с помощью сварки, перед которой боковые участки выступов 4, прилегающие к их торцевым кромкам 15, по специальной технологии могут быть сдеформированы с образованием контакта торца обечайки с трубой 1 по всему периметру (см. фиг.5), а также перед сваркой могут быть установлены специальные вставки 34, перекрывающие зазоры между выступами наружных гофр и трубой 1 (см. фиг.5). In addition, the cavity 14 between the corrugated shell, forming the upper finned portion 2, and the pipe 1 can be filled with metal chips with high thermal conductivity (see figure 4), which leads to an additional increase in the heat transfer coefficient, and to eliminate the condensate from entering these cavities 14 between the corrugated shell and the pipe 1 along the perimeter of the upper end 15, the shell 2 can be hermetically connected to the pipe 1 (see Fig. 4, 5). Such a connection can be made by welding, in front of which the side sections of the protrusions 4 adjacent to their end edges 15 can be deformed by special technology to form a contact between the end face of the shell and the pipe 1 along the entire perimeter (see Fig. 5), and before welding, special inserts 34 can be installed that overlap the gaps between the protrusions of the outer corrugations and the pipe 1 (see figure 5).

Для улучшения отвода части конденсата, стекающего вниз по канавкам 5 обечайки 3(2), через конденсатоотводящие отверстия 10 в полости между обечайкой 3(2) и трубой 1 в зоне конденсатоотводящих отверстий 10 в выступах 4 обечайки 3(2) смежные с этими выступами канавки 5 могут снабжаться потоконаправляющим выступом 16, ориентированным в направлении к оси элемента (см. фиг. 1, 6). Форма выступа 16 может быть различной и, в частности, потоконаправляющий выступ 16 может иметь полусферическую форму (см. фиг.6) или форму ласточкиного хвоста, в направлении, совпадающем с осью элемента, с вершиной, 17, обращенной к верху элемента (см. фиг.7). Для указанной выше цели у нижней кромки 18 конденсатоотводящего отверстия 10 боковые стенки гофр 4 могут быть деформированы с образованием суженного участка канавки 5 между ними (см. фиг.1). Выбор способа для улучшения отвода части конденсата, стекающего по канавкам 5 гофрированной обечайки 3(2), зависит от характеристик теплообменного элемента и его тепловой нагрузки. To improve the drainage of part of the condensate flowing down the grooves 5 of the shell 3 (2) through the condensate drain holes 10 in the cavity between the shell 3 (2) and the pipe 1 in the area of the condensate drain holes 10 in the protrusions 4 of the shell 3 (2) adjacent to these protrusions grooves 5 may be provided with a flow guide 16 oriented in the direction to the axis of the element (see Figs. 1, 6). The shape of the protrusion 16 may be different and, in particular, the flow-guiding protrusion 16 may have a hemispherical shape (see Fig. 6) or the shape of a dovetail, in the direction coinciding with the axis of the element, with a vertex 17 facing the top of the element (see Fig.7). For the above purpose, at the bottom edge 18 of the condensate drain hole 10, the side walls of the corrugations 4 can be deformed to form a narrowed portion of the groove 5 between them (see FIG. 1). The choice of a method for improving the removal of a part of the condensate draining along the grooves 5 of the corrugated shell 3 (2) depends on the characteristics of the heat exchange element and its heat load.

С целью организации эффективного сброса части конденсата с верхнего оребренного участка 2 в полости между нижерасположенной гофрированной обечайкой 3 и трубой 1 выступ 4 нижерасположенной гофрированной обечайки 3 могут размещаться под канавками 5 верхней обечайки 2, при этом полости этих канавок 5 сообщаются с полостями между трубой 1 и обечайкой 3 (см. фиг.4). Такое взаимное расположение смежных обечаек 2 и 3 позволяет интенсифицировать процесс теплоотдачи на нижнем оребренном участке 3 теплообменного элемента за счет создания оптимальных условий для стягивания пленки конденсата сбегающим ручьем последнего с выступов 4 обечайки 3. Для увеличения части отводимого конденсата из канавок 4 гофрированной обечайки 2 в полости между обечайкой 3 и трубой 1 боковые стенки гофр 4 нижерасположенных обечаек 3, примыкающие к их верхним кромкам 19, могут быть деформированы с образованием расширяющегося участка канавки 5 между ними (см. фиг.4, 8). In order to organize the effective discharge of part of the condensate from the upper finned section 2 in the cavity between the lower corrugated shell 3 and the pipe 1, the protrusion 4 of the lower corrugated shell 3 can be placed under the grooves 5 of the upper shell 2, while the cavities of these grooves 5 communicate with the cavities between the pipe 1 and shell 3 (see figure 4). Such a mutual arrangement of adjacent shells 2 and 3 makes it possible to intensify the heat transfer process on the lower finned portion 3 of the heat exchange element by creating optimal conditions for the condensate film to be drawn off by the run-off handle of the latter from the protrusions 4 of the shell 3. To increase a portion of the condensate drained from the grooves 4 of the corrugated shell 2 in the cavity between the shell 3 and the pipe 1, the side walls of the corrugations 4 of the lower shells 3 adjacent to their upper edges 19 can be deformed to form an expanding section and the grooves 5 between them (see figure 4, 8).

Для обеспечения надежного стока части ручья конденсата из канавок 5 верхней гофрированной обечайки 2 полости между нижней обечайкой 3 и трубой 1 на участке каждой канавки 5, примыкающем к нижнему торцу 13, обечайка 2(3) может иметь скос 20 с уменьшением толщины ее стенки в направлении к низу элемента (см. фиг.4, 9). С целью увеличения прочности элемента к нижнему торцу 13 гофрированной обечайки, образующей нижний оребренный участок 3, может примыкать кольцо 21 с гладкой наружной и внутренней поверхностью, контактирующее с внутренней поверхностью трубы 1 (см. фиг.1). При этом для улучшения стока конденсата с гофрированной обечайки 3 внутренняя поверхность кольца 21 со стороны верхнего торца 22 выполняется со скосом 23 с уменьшением толщины кольца 21 в зоне скоса 23 в направлении снизу вверх (см. фиг.1). Труба 1 может иметь как круглое поперечное сечение, так и овальное поперечное сечение. В последнем случае вследствие увеличения коэффициента теплопередачи обеспечивается большая компактность элемента по сравнению с элементом, имеющим трубу 1 круглого поперечного сечения. При этом также в значительной мере уменьшается гидравлическое сопротивление конденсатора. To ensure reliable drainage of a part of the condensate stream from the grooves 5 of the upper corrugated shell 2 of the cavity between the lower shell 3 and the pipe 1 in the section of each groove 5 adjacent to the lower end 13, the shell 2 (3) may have a bevel 20 with a decrease in its wall thickness in the direction to the bottom of the element (see figure 4, 9). In order to increase the strength of the element to the lower end 13 of the corrugated shell forming the lower finned portion 3, a ring 21 may adjoin with a smooth outer and inner surface in contact with the inner surface of the pipe 1 (see Fig. 1). Moreover, to improve the flow of condensate from the corrugated shell 3, the inner surface of the ring 21 from the side of the upper end 22 is performed with a bevel 23 with a decrease in the thickness of the ring 21 in the zone of the bevel 23 in the upward direction (see Fig. 1). The pipe 1 may have both a circular cross section and an oval cross section. In the latter case, due to an increase in the heat transfer coefficient, a greater compactness of the element is ensured in comparison with an element having a pipe 1 of circular cross section. At the same time, the hydraulic resistance of the capacitor is also significantly reduced.

Для увеличения коэффициента теплоотдачи с наружной стороны элемента труба 1 может снабжаться наружными ребрами 24 в виде жестко закрепленной непрерывной спирали (см. фиг.10) или может снабжаться жестко закрепленными наружными ребрами 25, отверстия которых имеют бурты 26, выполненные за одно целое с ребрами 25, примыкающие к наружной поверхности трубы 1, причем торцевые кромки 27 буртов 26 вплотную примыкают к боковой поверхности смежного ребра 25 (см. фиг. 1, 11). Наличие бурта 26 у ребра 25 повышает прочность элемента и при этом обеспечивается одинаковый зазор между смежными ребрами 25. To increase the heat transfer coefficient from the outside of the element, the pipe 1 can be provided with external ribs 24 in the form of a rigidly fixed continuous spiral (see Fig. 10) or it can be equipped with rigidly fixed external ribs 25, the openings of which have collars 26 made in one piece with the ribs 25 adjacent to the outer surface of the pipe 1, and the end edges 27 of the collars 26 are adjacent to the side surface of the adjacent ribs 25 (see Fig. 1, 11). The presence of a collar 26 at the rib 25 increases the strength of the element and at the same time provides the same clearance between adjacent ribs 25.

Лепестки 29, расположенные по краям каждого ребра 25 (см. фиг.1, 12), предохраняют ребро от деформации при транспортировке и хранении теплообменных элементов конденсатора. The petals 29 located at the edges of each rib 25 (see FIGS. 1, 12) protect the rib from deformation during transportation and storage of the heat-exchanging elements of the condenser.

Турбулизирующие выступы 30 различной формы, выполняемые на пластинах ребер 25 (см. фиг.13, 14), увеличивают теплоотдачу с наружной стороны элемента. Turbulent protrusions 30 of various shapes, performed on the plates of the ribs 25 (see Fig.13, 14), increase heat transfer from the outer side of the element.

Вышеуказанное оребрение целесообразно при использовании газа (воздуха) в качестве охлаждающего теплоносителя. При жидком охлаждающем теплоносителе целесообразно использование ребер 31, выполненных из навитой профильной проволоки, имеющей в поперечном сечении форму участка овала (см. фиг.4, 15). При этом ориентировочно отношение шага наружных ребер 31 к их высоте можно принимать близким к 10, а отношение высоты ребра к эквивалентному наружному диаметру трубы 1 может составлять ≈ 0,01-0,05. Более точно указанные величины определяются экспериментальным путем. The above finning is advisable when using gas (air) as a cooling medium. With a liquid coolant, it is advisable to use ribs 31 made of a wound profile wire having a cross-sectional shape of an oval section (see Fig. 4, 15). In this case, approximately the ratio of the pitch of the outer ribs 31 to their height can be taken close to 10, and the ratio of the height of the ribs to the equivalent outer diameter of the pipe 1 can be ≈ 0.01-0.05. More precisely, these values are determined experimentally.

Таким образом, использование вертикального теплообменного элемента конденсатора для конденсации пара внутри него позволяет значительно интенсифицировать процесс теплопередачи, уменьшить массу конденсатора и сократить его габариты. Thus, the use of a vertical heat exchanger element of the condenser for condensation of steam inside it allows one to significantly intensify the heat transfer process, reduce the mass of the condenser and reduce its dimensions.

Claims

1. VERTICAL HEAT EXCHANGE ELEMENT OF THE CODENSOR, containing a pipe with finned sections on its inner surface, each of which is made in the form of a corrugated shell with alternating longitudinal protrusions and grooves, tightly adjacent tops of the outer corrugations to the inner wall of the pipe, and in the area of the ends of the pipe is made with a smooth the inner surface, characterized in that at least in several sections along the height of the protrusions of the corrugated shell are made drainage holes communicating cavities dy shell and tube with the cavity of the tube.

2. An element according to claim 1, characterized in that the corrugated shell in the upper part is made with additional longitudinal ribs having a depth and pitch less than that of the shell corrugations, and having rounded vertices between which longitudinal grooves with converging lateral sides are located, and the grooves of the lower part of the shell have a profile in the form of semicircles mating with the sides using tangent planar and rounded transitional sections of the same radius, the latter being 0.25 0.4 of the distance between the vertices Ami adjacent ribs.

3. The item according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the corrugated shell is made of a material with thermal conductivity exceeding the thermal conductivity of the pipe material.

4. The item according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the corrugated shell, forming the upper finned section, around the perimeter of the lower end is hermetically connected to the pipe.

5. The item according to paragraphs. 1 and 4, characterized in that in the cavities between the corrugated shell, forming the upper finned section, and the pipe is a metal chip with high thermal conductivity.

6. The item according to paragraphs. 1, 4 and 5, characterized in that the corrugated shell, forming the upper finned section, is tightly connected to the pipe along the perimeter of the upper end.

7. The item according to paragraphs. 1 to 6, characterized in that in the area of the condensate drain holes in the shell protrusions, the grooves adjacent to these protrusions are provided with a flow guiding protrusion oriented in the direction to the axis of the element.

8. The item according to paragraphs. 1 to 7, characterized in that the flow protrusion has a hemispherical shape.

9. The item according to paragraphs. 1 to 7, characterized in that each flow-guiding protrusion has the shape of a dovetail in the direction coinciding with the axis of the element, with the vertex facing the top of the element.

10. The item according to paragraphs. 1 to 9, characterized in that at the lower edge of the condensate drain hole, the side walls of the corrugations are deformed with the formation of a narrowed portion of the groove between them.

11. The item according to paragraphs. 1 to 10, characterized in that the protrusions of the lower corrugated shell are placed under the grooves of the upper shell, while the cavity of these grooves are in communication with the cavities between the pipe and the shell.

12. The item according to paragraphs. 1 to 11, characterized in that the side walls of the corrugations of the lower shells adjacent to their upper edges are deformed with the formation of an expanding section of the groove between them.

13. The item according to paragraphs. 1 12, characterized in that in the area of each groove adjacent to the lower end, the corrugated shell has a bevel with a decrease in the thickness of its wall towards the bottom of the element.

14. The item according to paragraphs. 1 to 13, characterized in that to the lower end of the corrugated shell, forming the lower ribbed portion, adjacent ring with a smooth outer surface and inner surface in contact with the inner surface of the pipe.

15. The item according to paragraphs. 1 to 14, characterized in that the inner surface of the ring from the side of the upper end has a bevel, while the thickness of the ring in the bevel area decreases in the direction from the bottom up.

16. The item according to paragraphs. 1 to 15, characterized in that the pipe has a circular cross section.

17. The item according to paragraphs. 1 to 15, characterized in that the pipe has an oval cross-section.

18. The item according to paragraphs. 1 16, characterized in that the pipe is equipped with external ribs in the form of a rigidly fixed continuous spiral.

19. The item according to paragraphs. 1 17, characterized in that the pipe is equipped with rigidly fixed outer ribs, the openings of which have collars made in one piece with the rib and adjacent to the outer surface of the pipe, the end edges of the collars being adjacent to the side surface of the adjacent rib.

20. The item according to paragraphs. 1 17 and 19, characterized in that at the edges of each rib are four P-shaped grooves and correspondingly perpendicularly bent petals located pairwise symmetrically with respect to the axes of the pipe cross-section, with the end edge of each petal adjacent to the side surface of one of the adjacent ribs, and the grooves of adjacent the ribs are symmetrically offset relative to each other.

21. The item according to paragraphs. 1 17, 19 and 20, characterized in that the plates of the ribs have turbulent protrusions.

22. The item according to paragraphs. 1 17 and 18, characterized in that the pipes are equipped with external ribs made of a coiled profile wire having in cross section the shape of an oval section with a base parallel to the major axis of the oval, the height of the ribs not exceeding half the minor axis of the oval, the convex side is turned to the side from the axis of the element, and from the side of the base, the wire is fixed to the surface of the pipe.