RU209000U1 - Поперечно обтекаемый пучок из труб, представляющих в сечении трилистник, для теплообменников - Google Patents
Поперечно обтекаемый пучок из труб, представляющих в сечении трилистник, для теплообменников Download PDFInfo
- Publication number
- RU209000U1 RU209000U1 RU2021129765U RU2021129765U RU209000U1 RU 209000 U1 RU209000 U1 RU 209000U1 RU 2021129765 U RU2021129765 U RU 2021129765U RU 2021129765 U RU2021129765 U RU 2021129765U RU 209000 U1 RU209000 U1 RU 209000U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- bundle
- cross
- section
- trefoil
- 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
- F28D7/16—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 in parallel spaced relation
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
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована при создании теплообменников и устройств промышленного и энергетического назначения, основу которых составляют поперечно обтекаемые трубчатые поверхности. Поперечно обтекаемый пучок из труб, представляющих в сечении трилистник и размещенных в шахматном порядке, диаметр сечения одной трубы равен d, расстояние между центрами труб в пучке - 2d. Техническим результатом является снижение перепада давления и, как следствие, снижение затрат мощности на прокачку теплоносителя (воздуха) и повышение энергетической эффективности.
Description
Настоящая полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована при создании теплообменников и устройств промышленного и энергетического назначения, основу которых составляют поперечно обтекаемые трубчатые поверхности.
Известен интенсифицированный трубный пучок поперечно обтекаемый одинакового диаметра с квадратной схемой размещения осей [Патент RU 151132, F28D 9/00, опубл. 20.03.2015]. Оси продольных рядов труб, соответствующие шахматной (треугольной) схеме их расположения в пучке, образуют с продольной осью канала, в котором расположен пучок, и направлением вектора течения потока теплоносителя в нем угол ϕопт≈30° обеспечивающий оптимальную ориентацию поверхности поперечно обтекаемых труб относительно направления течения.
Известен трубчатый теплообменник, содержащий поперечно обтекаемый пучок труб переменного сечения с последовательно чередующимися вдоль оси коническими расширяющимися участками поверхности с оптимальным углом раскрытия конуса [Патент RU 185495, F28D 7/16, опубл. 06.12.2018]. При шахматной схеме компоновки трубы в смежных рядах пучка имеют противоположную периодичность чередования конических участков, обеспечивая наиболее полное обтекание потоком расположенных по течению круговых элементов поверхности с непрерывно изменяющейся вдоль оси трубы от большего основания конуса к меньшему его основанию величиной наружного диаметра.
Недостатком перечисленных аналогов является низкая энергоэффективность, обусловленная повышенным перепадом давления и, как следствие, повышенными затратами мощности на прокачку теплоносителя (воздуха) ввиду использования в конструкции: круглых цилиндрических труб [Патент RU 151132, F28D 9/00, опубл. 20.03.2015]; пучка труб переменного сечения с последовательно чередующимися вдоль оси коническими расширяющимися участками поверхности с оптимальным углом раскрытия конуса [Патент RU 185495, F28D 7/16, опубл. 06.12.2018].
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является интенсифицированный трубный пучок поперечно обтекаемый с периодически расположенными вдоль оси и последовательно чередующимися по потоку цилиндрическими участками наружной поверхности с разными, большим d1 и меньшим d2, диаметрами с шахматной или коридорной схемами разбивки [Патент RU 146012, F28F 1/00, опубл. 27.09.2014]. При этом каждая из труб пучка представляет собой несущую круглую цилиндрическую трубу постоянного сечения диаметром d2 с размещенными на ней с гарантированным плотным термическим контактом цилиндрическими втулками-насадками диаметром d1>d2 с длиной цилиндрической поверхности, равной длине участка поверхности несущей трубы между ними.
Недостатком данной полезной модели является пониженная энергоэффективность, обусловленная повышенным перепадом давления и, как следствие, повышенными затратами мощности на прокачку теплоносителя (воздуха) ввиду использования в конструкции круглых цилиндрических труб.
Задачей полезной модели является разработка поперечно обтекаемого пучка из труб, представляющих в сечении трилистник, в котором устранены недостатки прототипа.
Техническим результатом является снижение перепада давления и, как следствие, снижение затрат мощности на прокачку теплоносителя (воздуха) и повышение энергетической эффективности.
Технический результат достигается при использовании в теплообменнике поперечно обтекаемого пучка из труб, размещенных в шахматном порядке, согласно предлагаемой полезной модели каждая из труб пучка представляет в сечении трилистник диаметром d, расстояние между центрами труб в пучке - 2d.
В теплообменниках предлагается использовать поперечно обтекаемый пучок из труб, представляющих в сечении трилистник, размещенных в шахматном порядке. Диаметр сечения одной трубы равен d. Расстояние между центрами труб в пучке - 2d.
Для численных исследований использовался диаметр сечения трубы 5 мм, расстояние между центрами труб в пучке - 10 мм. Численные параметрические расчеты показали, что данные значения являются наиболее оптимальными. Диаметры труб в пучке могут быть увеличены в зависимости от специфики технологического процесса, но расстояние между центрами труб в пучке должно быть равно 2d, где d - диаметр трубы. Длина труб равна длине корпуса, длина корпуса зависит от особенностей технологического процесса.
На фиг. 1 изображена одиночная труба, представляющая в сечении трилистник; на фиг. 2 изображен трубный пучок.
Показатель энергетической эффективности рассчитан по формуле [Бажан П.П., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. - М.: Машиностроение, 1989. - 200 с.: ил.]
где Q - тепловой поток с поверхности трубы, Вт; δP - мощность, затрачиваемая на прокачку теплоносителя (воздуха), Вт [Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. - М.: Машиностроение, 1989. - 200 с.: ил.]
где GV - объемный расход воздуха, м3/с; Δр - перепад давления, Па; G - массовый расход воздуха, кг/с; ρ - плотность воздуха, кг/м3.
Значения теплового потока с поверхности труб, представляющих в сечении трилистник, и труб круглого сечения демонстрируют близкие значения (фиг. 3).
На фиг. 3-5 в легенде указан тип сечения трубы.
При этом перепад давления при использовании в теплообменнике пучка из труб, представляющих трилистник в сечении, будет меньше в сравнении с трубами круглого сечения (фиг. 4).
Следовательно, затраты мощности на прокачку воздуха в случае трилистника также будут ниже в связи с зависимостью мощности от перепада давления [формула (2)]. Относительно трубы круглого сечения затраты мощности в случае трубы, представляющей в сечении трилистник, будут меньше на (13-26)% в зависимости от скорости потока воздуха, поступающего в канал (сравнивались значения для скоростей 0,01; 0,05; 0,25; 1,25 м/с). Чем ниже скорость, тем ниже затраты мощности.
Поскольку показатель энергетической эффективности равен отношению теплового потока к мощности, затрачиваемой на прокачку воздуха [формула (1)], снижение затрат мощности приводит к повышению энергетической эффективности (фиг. 5). Так, относительно элемента круглого сечения прирост энергоэффективности трилистника составляет (6-30)% в зависимости от скорости потока воздуха. Чем меньше скорость, тем больше энергоэффективность.
Предпочтительной же для прокачки воздуха в межтрубном пространстве является скорость 1,25 м/с, так как при обтекании пучка труб, представляющих трилистник в сечении, на данной скорости наблюдается снижение затрат мощности на 26,30% и прирост энергетической эффективности на 28,47% относительно трубы круглого сечения.
В результате численных исследований, при сравнении различных видов геометрий (круг, трилистник, четырехлистник, пятилистник), также было выявлено преимущество труб, представляющих в сечении трилистник (фиг. 3-5).
Достоинствами данной полезной модели являются снижение перепада давления и, следовательно, снижение затрат мощности на прокачку воздуха и прирост энергетической эффективности.
Таким образом, можно сделать вывод, что использование в теплообменниках пучка труб, представляющих трилистник в сечении, может быть предпочтительным в сравнении с использованием труб других геометрий.
Claims (1)
- Поперечно обтекаемый пучок из труб, размещенных в шахматном порядке, для теплообменников, отличающийся тем, что каждая из труб пучка представляет в сечении трилистник диаметром d, расстояние между центрами труб в пучке – 2d.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021129765U RU209000U1 (ru) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | Поперечно обтекаемый пучок из труб, представляющих в сечении трилистник, для теплообменников |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021129765U RU209000U1 (ru) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | Поперечно обтекаемый пучок из труб, представляющих в сечении трилистник, для теплообменников |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU209000U1 true RU209000U1 (ru) | 2022-01-26 |
Family
ID=80445198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021129765U RU209000U1 (ru) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | Поперечно обтекаемый пучок из труб, представляющих в сечении трилистник, для теплообменников |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU209000U1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2065555C1 (ru) * | 1987-11-09 | 1996-08-20 | Филлипс Петролеум Компани | Теплообменная установка |
RU140701U1 (ru) * | 2013-07-09 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Интенсифицированный трубный пучок |
RU2725738C1 (ru) * | 2019-12-17 | 2020-07-03 | АО "Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит" (АО "СПМБМ "Малахит") | Трубный пучок конденсатора пара |
CN111780579A (zh) * | 2019-04-04 | 2020-10-16 | 山东大学 | 一种合理优化间距的管壳式换热器 |
CN213396673U (zh) * | 2020-08-14 | 2021-06-08 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种多场景应用的高效三维纯逆流换热器装置 |
RU2751165C2 (ru) * | 2016-10-14 | 2021-07-08 | Аксенс | Устройство охлаждения твердого теплоносителя, предназначенное для точного контроля температуры, подходящее для применения в эндотермическом или экзотермическом процессе |
-
2021
- 2021-10-13 RU RU2021129765U patent/RU209000U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2065555C1 (ru) * | 1987-11-09 | 1996-08-20 | Филлипс Петролеум Компани | Теплообменная установка |
RU140701U1 (ru) * | 2013-07-09 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Интенсифицированный трубный пучок |
RU2751165C2 (ru) * | 2016-10-14 | 2021-07-08 | Аксенс | Устройство охлаждения твердого теплоносителя, предназначенное для точного контроля температуры, подходящее для применения в эндотермическом или экзотермическом процессе |
CN111780579A (zh) * | 2019-04-04 | 2020-10-16 | 山东大学 | 一种合理优化间距的管壳式换热器 |
RU2725738C1 (ru) * | 2019-12-17 | 2020-07-03 | АО "Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит" (АО "СПМБМ "Малахит") | Трубный пучок конденсатора пара |
CN213396673U (zh) * | 2020-08-14 | 2021-06-08 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种多场景应用的高效三维纯逆流换热器装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3394522A1 (en) | Fired heat exchanger | |
Ali et al. | Effect of design parameters on passive control of heat transfer enhancement phenomenon in heat exchangers–A brief review | |
RU209000U1 (ru) | Поперечно обтекаемый пучок из труб, представляющих в сечении трилистник, для теплообменников | |
CN205090859U (zh) | 套管换热器用棱锥形翅片冷凝管 | |
US20040244958A1 (en) | Multi-spiral upset heat exchanger tube | |
US3330336A (en) | Heat exchanger tubes with longitudinal ribs | |
RU2386096C2 (ru) | Сотовый теплообменник с закруткой потока | |
CN111895842A (zh) | 空调换热器的换热管、空调换热器和空调设备 | |
CN105115320A (zh) | 一种新型螺旋缠绕管换热器 | |
RU185495U1 (ru) | Трубчатый теплообменник | |
RU176784U1 (ru) | Трубчатый теплообменник | |
CN103759471A (zh) | 一种泡沫金属翅片的空调换热器 | |
RU190475U1 (ru) | Змеевиковый теплообменник типа "труба в трубе" | |
CN110260692B (zh) | 一种三角形截面放缩折流板管壳式换热器 | |
RU102776U1 (ru) | Профилированная трубка кожухотрубного теплообменника | |
RU2815748C1 (ru) | Теплообменник с пространственно-спиральными змеевиками | |
RU175917U1 (ru) | Трубчатый теплообменник | |
RU2502930C2 (ru) | Струйный теплообменник типа труба в трубе | |
CN108332580B (zh) | 一种汽液两相流管壳式换热器 | |
RU2758119C1 (ru) | Пластинчато-трубчатый теплообменник | |
CN105987624A (zh) | 具有分形结构的列管式换热器 | |
RU209655U1 (ru) | Теплообменник с элементами в форме пружин | |
Kim et al. | Thermal performance of sine wave fin-and-oval tube heat exchangers | |
RU2734614C1 (ru) | Кожухотрубный теплообменник | |
RU225555U1 (ru) | Кожухотрубчатый теплообменный аппарат |