RU2062423C1

RU2062423C1 - Member of heat exchanger

Info

Publication number: RU2062423C1
Application number: RU92011452A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Блинов
Original assignee: Юрий Иванович Блинов
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1996-06-20

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: member of a heat exchanger is made up as tubular housing 1 and metallic spiral insert 2 that is arranged along its axis and in a contact with its inner surface. The insert is mounted on axial rod 3 made up as a rigidly secured spiral belt. The length of the insert corresponds to the housing length. The covers of the insert are provided with a coating. The surface of the insert can be provided with openings or lateral projections and corrugations. EFFECT: improved design. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к производству теплопередающих устройств и может быть использовано для изготовления теплообменников. The invention relates to the production of heat transfer devices and can be used for the manufacture of heat exchangers.

Известна теплообменная труба (а.с. СССР N 1025988, кл.F 28F 21/40, 1983, БИ N 24), содержащая попарно размещенные вдоль ее оси турбулизаторы, один из которых выполнен в виде жестко закрепленной спиральной ленты длиной, соответствующей 3-5 внутренним диаметрам трубы, а другой турбулизатор выполнен в виде установленного с возможностью вращения лопастного завихрителя. При использовании тепловой трубы увеличиваются критические тепловые нагрузки и за счет этого повышаются мощности парогенерируемого канала, однако недостаточно эффективны условия теплоотдачи. Known heat exchange pipe (AS USSR N 1025988, class F 28F 21/40, 1983, BI N 24), containing turbulators pairwise placed along its axis, one of which is made in the form of a rigidly fixed spiral tape with a length corresponding to 3- 5 to the inner diameters of the pipe, and the other turbulator is made in the form of a rotary blade swirler mounted with the possibility of rotation. When using a heat pipe, critical heat loads increase and due to this, the power of the steam-generated channel increases, but the conditions of heat transfer are not effective enough.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является теплообменник типа "труба в трубе" (а.с. СССР N 985693, кл. F 28 D7/10, 1982, БИ N 48), внутренняя из которых снабжена спиральными ребрами, примыкающими к наружной трубе, на боковых поверхностях которых выполнены углубления. Недостатком теплообменника является невысока интенсивность теплообменника ввиду недостаточной турбулентности потока. The closest solution adopted for the prototype is a tube-in-tube heat exchanger (AS USSR N 985693, class F 28 D7 / 10, 1982, BI N 48), the inner of which is equipped with spiral fins adjacent to the outer pipe, on the side surfaces of which are made recesses. The disadvantage of the heat exchanger is the low intensity of the heat exchanger due to insufficient flow turbulence.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в увеличении эффективности теплоотдачи. The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of heat transfer.

Поставленная задача решается за счет того, что в элементе теплообменника, содержащем трубчатый корпус и размещенную на осевом стержне по всей длине корпуса металлическую вставку, выполненную в виде жестко закрепленной спиральной ленты, на поверхности которой выполнены элементы, обеспечивающие неоднородность поверхности, кромки вставки, прилегающие к внутренней поверхности корпуса, выполнены с покрытием. При этом на поверхности спиральной вставки выполнены сквозные отверстия, поперечные выступы или гофры, а также их комбинации. The problem is solved due to the fact that in the element of the heat exchanger containing a tubular body and placed on an axial rod along the entire length of the body of the metal insert, made in the form of a rigidly fixed spiral tape, on the surface of which there are elements that provide surface heterogeneity, the edges of the insert adjacent to the inner surface of the body, made with a coating. At the same time, through holes, transverse protrusions or corrugations, as well as their combinations, are made on the surface of the spiral insert.

Изобретение поясняется чертежами, на которых схематично представлен элемент теплообменника. На фиг. 1 и фиг. 2 представлена конструкция теплообменника с расположенной на осевом стержне спиральной вставкой. На фиг. 3 показано выполнение выступов (а), отверстий (б) и гофр (в) на поверхности вставки. The invention is illustrated by drawings, in which a heat exchanger element is schematically represented. In FIG. 1 and FIG. 2 shows the design of a heat exchanger with a spiral insert located on the axial shaft. In FIG. 3 shows the implementation of the protrusions (a), holes (b) and corrugations (c) on the surface of the insert.

Элемент теплообменника (фиг. 1) представляет собой трубчатый гладкостенный корпус 1, внутри которого по всей длине расположена металлическая вставка 2, размещенная на осевом стержне 3 в виде жестко закрепленной спиральной ленты. Спиральная вставка плотно прилегает к внутренней поверхности корпуса теплообменника за счет выполнения кромок вставки с покрытием, например, из фторопласта. Вставка теплообменника выполнена в виде жестко закрепленной спиральной ленты на осевом стержне из сплошной (фиг.1) или полой заготовки (фиг. 2). Выполнение осевого стержня вставки из полой заготовки еще больше увеличивает поверхность теплопередачи. На поверхности вставки выполнены поперечные выступы, сквозные отверстия или гофры (фиг.3) или их комбинации. Плотное прилегание кромок спирали к внутренней поверхности корпуса теплообменника обеспечивает движение теплоносителя по спирали. The heat exchanger element (Fig. 1) is a smooth-walled tubular body 1, inside of which a metal insert 2 is located along the entire length, placed on the axial rod 3 in the form of a rigidly fixed spiral tape. The spiral insert fits snugly on the inner surface of the heat exchanger housing by performing the edges of the coated insert, for example, of fluoroplastic. The heat exchanger insert is made in the form of a rigidly fixed spiral tape on an axial rod from a solid (Fig. 1) or hollow billet (Fig. 2). The implementation of the axial core of the insert from the hollow billet further increases the heat transfer surface. On the surface of the insert there are transverse protrusions, through holes or corrugations (Fig. 3), or combinations thereof. The tight fit of the edges of the spiral to the inner surface of the heat exchanger housing ensures the movement of the coolant in a spiral.

Элемент теплообменника работает следующим образом. Движение потока теплоносителя в корпусе 1 осуществляется вдоль спиральной вставки 2 (фиг.1), при этом происходит закручивание потока по спирали, необходимое для интенсификации теплообмена. Тепловому потоку, попадающему на спиральный участок, сообщается тангенциальная составляющая скорости, обеспечивающая вихревое движение потока. Происходит интенсивное перемешивание слоев теплоносителя. The heat exchanger element operates as follows. The movement of the coolant flow in the housing 1 is carried out along the spiral insert 2 (figure 1), while the flow is twisted in a spiral, necessary to intensify heat transfer. The heat flux entering the spiral section is communicated with the tangential velocity component, which ensures the vortex motion of the flow. Intensive mixing of the layers of the coolant.

При изготовлении вставки ленту навивают с определенным шагом спирали H и углом подъема спирали, что приближает поток теплоносителя к поверхности корпуса теплообменника с одновременным созданием турбулентного движения и разрушением пристенного гидродинамического подслоя на поверхности корпуса. In the manufacture of the insert, the tape is wound with a certain spiral pitch H and the spiral elevation angle, which brings the coolant flow closer to the surface of the heat exchanger casing with the simultaneous creation of turbulent motion and destruction of the wall hydrodynamic sublayer on the casing surface.

При контакте с выступами и гофрами или проходе через отверстия происходит дополнительная турбулизация потока теплоносителя в пристенных зонах. Таким образом, обеспечивается стабильная степень закрутки теплового потока и повышается эффективность теплоотдачи. При этом путь, по которому проходит теплоноситель, увеличивается в n раз, а величина n определяется из выражения

где D диаметр теплообменника, мм,
H шаг спирали, мм.Upon contact with protrusions and corrugations or passage through openings, additional turbulization of the coolant flow in the near-wall zones occurs. Thus, a stable degree of swirling of the heat flow is ensured and the heat transfer efficiency is increased. In this case, the path along which the coolant passes increases n times, and the value n is determined from the expression

where D is the diameter of the heat exchanger, mm
H spiral pitch, mm.

Реализация предлагаемого элемента теплообменника, например, в системах отопления позволит повысить надежность и долговечность теплообменников, а также увеличить эффективность теплообмена. ЫЫЫ2 The implementation of the proposed element of the heat exchanger, for example, in heating systems will improve the reliability and durability of the heat exchangers, as well as increase the efficiency of heat transfer. YYY2

Claims

1. A heat exchanger element comprising a tubular body and a metal insert placed on an axial rod along the entire length of the body, made in the form of a rigidly fixed spiral strip, on the surface of which elements are made that provide surface heterogeneity, characterized in that the edges of the insert adjacent to the inner surface of the body made with coating.

2. The element according to claim 1, characterized in that through holes are made on the surface of the insert.

3. The element according to claim 1, characterized in that the transverse projections are made on the surface of the insert.

4. The element according to claim 1, characterized in that the corrugations are made on the surface of the insert.

5. The element according to claim 1, characterized in that on the surface of the insert is made a combination of holes, transverse protrusions and corrugations.