RU2071016C1

RU2071016C1 - Heat-exchange apparatus at intensive heat transfer process

Info

Publication number: RU2071016C1
Application number: RU93032295A
Authority: RU
Inventors: В.А. Агушев; В.И. Кутаев; В.Н. Макаров; М.Л. Макаров
Original assignee: Научно-исследовательское, испытательное и проектное предприятие вентиляторостроения "Турмаш"
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1996-12-27

Abstract

FIELD: heating of rooms and production areas. SUBSTANCE: diffuser has axial-radial form with rectangular or square outlet section inside which turbolators-pulsers and straightener vanes are mounted. Design arrangement of heat-exchange apparatus forms chamber silencer. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано для подогрева воздуха при отоплении промышленных и бытовых помещений. The invention relates to heat transfer technology and can be used to heat the air when heating industrial and domestic premises.

Известны теплообменные аппараты воздушного охлаждения, у которых съем тепла осуществляется потоком воздуха, создаваемым вентилятором, обдувающим оребренные трубы, пластины жидкостных теплообменников, электрические нагревательные элементы (Теплообменники с интенсификацией теплопередачи. Коваленко Л.И. Глушков А.Ф. М. Энергоатомиздат, 1986 г. Интенсификация теплообмена. Достижения, проблемы, перспективы. Избранные труды 6-й международной конференции по теплообмену. Берглс. Перевод с англ. М. Мир, 1981 г.) где систематизированы различные способы интенсификации теплообмена. Air-cooled heat exchangers are known in which heat is taken out by an air stream created by a fan blowing finned tubes, plates of liquid heat exchangers, electric heating elements (Heat exchangers with heat transfer intensification. Kovalenko LI Glushkov AF, Energoatomizdat, 1986) Intensification of heat transfer. Achievements, problems, prospects. Selected proceedings of the 6th international conference on heat transfer. Bergls. Translated from English by M. Mir, 1981) where various methods are systematized s heat transfer enhancement.

Наиболее близким по конструкциям теплообменным аппаратом является Теплообменный аппарат с интенсивным теплообменом с турбулизацией потока воздуха по авторскому свидетельству СССР N 1476259, кл. F 24 H 3/08, 1987 г. The heat exchanger closest in design is the heat exchanger with intensive heat exchange with turbulization of the air flow according to USSR author's certificate N 1476259, cl. F 24 H 3/08, 1987

Однако такая конструкция имеет следующие недостатки:
воздушный поток создаваемый осевым вентилятором продувает экран теплообменника по кольцу и не захватывает углов и середины, что снижает интенсивность теплообмена;
турбулизация потока воздуха электростатическим полем малоэффективна, т.к. влияет на ближайшие к вентилятору секции (трубки) теплообменника и теряется (глохнет) в последующих оребренных секциях;
создание электростатического поля требует больших затрат электроэнергии, усложняет аппарат, что небезопасно для обслуживающего персонала и окружающих.However, this design has the following disadvantages:
the air flow created by the axial fan blows the heat exchanger screen along the ring and does not capture the corners and the middle, which reduces the heat exchange intensity;
turbulization of the air flow by an electrostatic field is ineffective, because affects the sections (tubes) of the heat exchanger closest to the fan and is lost (stalls) in subsequent finned sections;
the creation of an electrostatic field requires large expenditures of electricity, complicates the apparatus, which is unsafe for staff and others.

Вышеуказанные недостатки устранены в предлагаемой конструкции. The above disadvantages are eliminated in the proposed design.

Целью изобретения является интенсификация теплообмена при простоте конструкции. The aim of the invention is the intensification of heat transfer with simplicity of design.

Указанная цель достигается тем, что теплообменный аппарат содержит осевой вентилятор с осерадиальным диффузором прямоугольной или квадратной формы, с установленными в нем спрямляющими лопатками. This goal is achieved by the fact that the heat exchanger contains an axial fan with an axial-radial diffuser of rectangular or square shape, with straightening blades installed in it.

При этом интенсификация теплообмена достигается с помощью турбулизаторов пульсаторов, установленных на выходе диффузора. At the same time, heat transfer intensification is achieved using pulsator turbulators installed at the diffuser output.

Данная конструкция в целом позволяет интенсифицировать теплообмен, улучшить аэродинамические, теплотехнические и акустические характеристики теплообменного аппарата, уменьшить площади теплообмена, габаритные размеры, металлоемкость и стоимость аппарата. This design as a whole allows you to intensify heat transfer, improve the aerodynamic, heat engineering and acoustic characteristics of the heat exchanger, reduce heat transfer areas, overall dimensions, metal consumption and cost of the device.

Сопоставительный анализ с известными техническими решениями (аналогами и прототипами) позволяет сделать вывод, что заявленный аппарат отличается тем, что имеет:
осерадиальный диффузор прямоугольной или квадратной формы, в котором установлены спрямляющие лопатки;
расположенные в диффузоре турбулизаторы-пульсаторы;
камерный глушитель шума, образованный в результате рациональной компановки диффузора, теплообменника и вентилятора.Comparative analysis with known technical solutions (analogues and prototypes) allows us to conclude that the claimed device is different in that it has:
a rectangular or square axial radial diffuser in which straightening vanes are installed;
turbulators-pulsators located in the diffuser;
chamber silencer formed as a result of the rational arrangement of the diffuser, heat exchanger and fan.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия". Thus, the claimed technical solution meets the criteria of "novelty" and "significant differences".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез теплообменного аппарата; на фиг.2 поперечный разрез А-А аппарата; на фиг.3,4 схемы турбулизации и пульсации воздушного потока. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of a heat exchanger; figure 2 is a cross-section aa apparatus; Fig.3,4 scheme of turbulization and pulsation of the air flow.

Теплообменный аппарат содержит осевой ветилятор 1, осерадиальный диффузор прямоугольной или квадратной формы 2, имеющий спрямляющие лопатки 3, турбулизаторы-пульсаторы 4, выполненные по типу органной трубы и теплообменник, имеющий форму прямоугольника или квадрата 5, содержащий экран 6. The heat exchanger contains an axial vetilator 1, an axial radial diffuser of rectangular or square shape 2, having straightening blades 3, pulsator turbulators 4, made like an organ pipe, and a heat exchanger having the shape of a rectangle or square 5, containing a screen 6.

Предлагаемый теплообменный аппарат работает следующим образом:
поток воздуха нагнетается вентилятором 1 в осерадиальный диффузор 2, перемещается по нему и постепенно принимает форму поперечного сечения от кольцеобразной до квадратной или прямоугольной. Далее, установленные на выходе диффузора 2 турбулизаторы-пульсаторы 4, равномерно распределяют поток по прямоугольному или квадратному сечению экрана 6 теплообменника 5, турбулизируют поток и создают пульсацию.The proposed heat exchanger operates as follows:
the air flow is pumped by fan 1 into the axial radial diffuser 2, moves along it and gradually takes the form of a cross section from annular to square or rectangular. Further, the turbulizer-pulsator 4 installed at the outlet of the diffuser 2 distributes the flow evenly over a rectangular or square section of the screen 6 of the heat exchanger 5, turbulent the flow and create a pulsation.

Спрямляющие лопатки 3 диффузора 2 препятствуют закручиванию потока в диффузоре 2. The straightening vanes 3 of the diffuser 2 prevent the flow from twisting in the diffuser 2.

Образованные вихревые следы (вихри), турбулизируют поток воздуха перед теплообменником 5, что возбуждает пульсацию потока, в результате чего возникают колебания неустойчивых поверхностей раздела слоев воздуха в горле турбулизаторов-пульсаторов 4 (органная труба) и происходят мощные звуковые колебания. Formed vortex traces (vortices), turbulize the air flow in front of the heat exchanger 5, which excites the flow pulsation, as a result of which fluctuations in the unstable interfaces of the air layers in the throat of the turbulator-pulsators 4 (organ pipe) occur and powerful sound vibrations occur.

Пульсация потока позволяет интенсифицировать теплоотдачу по всей глубине, во всех сериях теплообменника, активно разрушает пограничные слои воздуха, соприкасающиеся с трубками теплообменника. The pulsation of the flow makes it possible to intensify heat transfer throughout the depth, in all series of the heat exchanger, actively destroys the boundary layers of air in contact with the tubes of the heat exchanger.

Пульсация осуществляется на низких частотах, слабо воспринимаемых человеческим ухом. The pulsation is carried out at low frequencies, poorly perceived by the human ear.

Конструктивно примененная компановка вентилятора, осерадиального диффузора и теплообменника образует камерный глушитель шума, который значительно уменьшает шум, создаваемый вентилятором и турбулизаторами-пульсаторами. The structurally applied arrangement of the fan, axial radial diffuser and heat exchanger forms a chamber noise muffler, which significantly reduces the noise created by the fan and pulsator turbulators.

Таким образом происходит интенсификация теплообмена в теплообменнике, улучшаются аэродинамические, теплотехнические, акустические характеристики аппарата, уменьшаются площади теплообмена, габаритные размеры, металлоемкость и стоимость аппаратов. Thus, the heat transfer is intensified in the heat exchanger, the aerodynamic, heat engineering, and acoustic characteristics of the apparatus are improved, the heat transfer areas, overall dimensions, metal consumption, and cost of the apparatus are reduced.

Claims

1. A heat exchanger with an intensive heat transfer process, comprising an axial fan, a diffuser and a heat exchanger, characterized in that the diffuser has an axial shape with a rectangular or square outlet section.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the diffuser has turbulators-pulsators.

3. The apparatus according to claims 1 and 2, characterized in that the diffuser has straightening vanes.