RU211479U1 - ТЕПЛООБМЕННИК С ЭЛЕМЕНТАМИ В ФОРМЕ ПРУЖИН, РАСПОЛОЖЕННЫМИ СТРУКТУРИРОВАНО ПОД УГЛОМ 90º - Google Patents
ТЕПЛООБМЕННИК С ЭЛЕМЕНТАМИ В ФОРМЕ ПРУЖИН, РАСПОЛОЖЕННЫМИ СТРУКТУРИРОВАНО ПОД УГЛОМ 90º Download PDFInfo
- Publication number
- RU211479U1 RU211479U1 RU2022108871U RU2022108871U RU211479U1 RU 211479 U1 RU211479 U1 RU 211479U1 RU 2022108871 U RU2022108871 U RU 2022108871U RU 2022108871 U RU2022108871 U RU 2022108871U RU 211479 U1 RU211479 U1 RU 211479U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elements
- heat exchanger
- angle
- springs
- structured
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001413 cellular Effects 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 210000003660 Reticulum Anatomy 0.000 description 1
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structures Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к теплообменной технике, и может быть использована для обеспечения повышенной энергоэффективности в теплообменниках, рекуператорах и т.п., которые применяются в различных отраслях промышленности. Теплообменник включает в себя множество структурировано расположенных под углом 90° элементов в форме пружин, пористость упаковки элементов составляет 0,8, размеры каждого элемента: толщина проволоки – 1 мм, диаметр спирали – 5 мм, шаг – 5 мм. Теплообменник дополнительно включает в себя вентилятор, направляющий воздух через множество элементов в форме пружин. Техническим результатом является снижение перепада давления и, как следствие, повышение энергетической эффективности.
Description
Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к теплообменной технике, и может быть использована для обеспечения повышенной энергоэффективности в теплообменниках, рекуператорах и т.п., которые применяются в различных отраслях промышленности.
Известен теплообменник, включающий в себя множество расположенных в стопку слоев пластин, причем каждая пластина имеет повторяющийся рисунок сгибов, множество расположенных в стопку слоев пластин образует множество повторяющихся смещенных ячеистых структур, первый канал хладагента и второй канал хладагента, присоединенные к периферийным пластинам во множестве расположенных в стопку слоев пластин [Патент RU 146883, F28D 1/03, F28F 3/02, опубл. 20.10.2014]. Теплообменник дополнительно включает в себя вентилятор, направляющий воздух через повторяющиеся смещенные ячеистые структуры.
Известен высокопористый ячеистый теплообменник с микропорами, включающий в себя множество расположенных в стопку слоев высокопористого ячеистого материала с диаметром ячеек 4 мм и с микропорами диаметром 0,9 мм, первый канал теплоносителя и второй канал теплоносителя, присоединенные к периферийным слоям высокопористого ячеистого материала [Патент RU205896, F28D 9/00, F28F 21/00, F28F 13/12, опубл. 11.08.2021]. Теплообменник дополнительно включает в себя вентилятор, направляющий воздух через повторяющиеся слои высокопористого ячеистого материала.
Недостатком перечисленных аналогов является сложность изготовления пористых материалов.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является теплообменник с элементами в форме пружин, расположенными под углом 45°, пористость упаковки элементов составляет 0,8, размеры каждого элемента: толщина проволоки - 1 мм, диаметр спирали - 5 мм, шаг - 5 мм [Патент RU 209655, F28D 21/0001, F28F 13/12, опубл. 17.03.2022]. Теплообменник дополнительно включает в себя вентилятор, направляющий воздух через множество элементов в форме пружин.
Недостатком данной полезной модели является пониженное значение показателя энергетической эффективности ввиду высокого перепада давления.
Задачей полезной модели является разработка теплообменника с элементами в форме пружин, расположенных структурировано под углом 90°, в котором устранены недостатки прототипа.
Техническим результатом является снижение перепада давления и, как следствие, повышение энергетической эффективности.
Технический результат достигается тем, что теплообменник включает в себя множество структурировано расположенных под углом 90° элементов в форме пружин, пористость упаковки элементов составляет 0,8, размеры каждого элемента: толщина проволоки - 1 мм, диаметр спирали - 5 мм, шаг - 5 мм. Теплообменник дополнительно включает в себя вентилятор, направляющий воздух через множество элементов в форме пружин.
Ранее [Патент RU 209655, F28D 21/0001, F28F 13/12, опубл. 17.03.2022] было определено, что при использовании в теплообменниках элементов в форме пружин наблюдаются интенсификация теплообмена, пониженное значение перепада давления и повышенная энергоэффективность в сравнении с пористыми материалами. Так же заметим, что пружины технологически проще изготовить, чем пористый материал.
На фиг. 1 изображен образец теплообменника с элементами в форме пружин, расположенными структурировано под углом 90°.
В теплообменниках предлагается использовать элементы в форме пружин, размещенные структурировано под углом 90°, пористость упаковки элементов составляет 0,8, размеры каждого элемента: толщина проволоки - 1 мм, диаметр спирали - 5 мм, шаг - 5 мм (фиг. 2).Теплообменные элементы могут быть изготовлены из меди, алюминия или теплопроводящих сплавов. Также теплообменник дополнительно включает в себя вентилятор, направляющий воздух через множество элементов в форме пружин. Численные параметрические расчеты показали, что значение пористости 0,8 является наиболее оптимальным. Для численного моделирования использовались следующие размеры: диаметр цилиндрического корпуса теплообменника - 2 см; длина элементов - 2 см; длина входного и выходного вспомогательных патрубков - 2 и 6 см соответственно. Размеры элементов конструкции теплообменника и пружин могут быть изменены в зависимости от особенностей технологического процесса.
Показатель энергетической эффективности рассчитан по формуле [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 Q - тепловой поток с поверхности элементов, 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/м.
Для прокачки воздуха в межтрубном пространстве предпочтительными являются скорости 0,25-1,25 м/с. При сравнении элементов в форме пружин, размещенных структурировано под углом 90°, с пружинами, размещенными под углом 45°, наблюдается заметное снижение перепада давления у первых (фиг. 3). При скорости потока воздуха 0,25 м/с значение перепада давления у элементов, размещенных структурировано под углом 90°, относительно элементов, размещенных под углом 45°, будет ниже на 21,12%; при скорости 0,5 м/с - на 17,70%; при скорости 0,75 м/с - на 15,90%; при скорости 1 м/с - на 16,83%; при скорости 1,25 м/с - на 10,98%). Как следствие, затраты мощности на прокачку воздуха при использовании в теплообменнике элементов в форме пружин, размещенных под углом 90°, также будут ниже (2).
Снижение затрат мощности приводит к увеличению значения показателя энергетической эффективности (1) (фиг. 4). Так, при скорости потока воздуха 0,25 м/с прирост энергетической эффективности у элементов, размещенных структурировано под углом 90°, относительно элементов, размещенных под углом 45°, составит 24,26%; при скорости 0,5 м/с - 14,77%; при скорости 0,75 м/с - 12,11%; при скорости 1 м/с - 14,24%; при скорости 1,25 м/с - 7,43% (фиг. 5).
Таким образом, можно сделать вывод, что в результате использования в теплообменниках элементов в форме пружин, размещенных структурировано под углом 90°, с пористостью упаковки элементов 0,8 можно заметить уменьшение значения перепада давления и, как следствие, прирост энергетической эффективности в сравнении с элементами, размещенными под углом 45°.
Claims (4)
1. Теплообменник с элементами в форме пружин, расположенными структурировано под углом 90°, включает в себя множество структурировано расположенных элементов в форме пружин, пористость упаковки элементов составляет 0,8, размеры каждого элемента: толщина проволоки – 1 мм, диаметр спирали – 5 мм, шаг – 5 мм; а также дополнительно включает в себя вентилятор, направляющий воздух через множество элементов в форме пружин.
2. Теплообменник с элементами в форме пружин, расположенными структурировано под углом 90°, по п. 1, отличающийся тем, что элементы выполнены из алюминия.
3. Теплообменник с элементами в форме пружин, расположенными структурировано под углом 90°, по п. 1, отличающийся тем, что элементы выполнены из меди.
4. Теплообменник с элементами в форме пружин, расположенными структурировано под углом 90°, по п. 1, отличающийся тем, что элементы выполнены из теплопроводящих сплавов.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU211479U1 true RU211479U1 (ru) | 2022-06-07 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU146883U1 (ru) * | 2013-04-29 | 2014-10-20 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Теплообменник (варианты) |
| RU157243U1 (ru) * | 2014-12-29 | 2015-11-27 | Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") | Малоинерционный теплообменный элемент на основе углеродных нанотрубок |
| CN106403640A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-15 | 赵耀华 | 一种高效板式低温暖气片及其专用组件 |
| RU205896U1 (ru) * | 2021-05-11 | 2021-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» | Высокопористый ячеистый теплообменник с микропорами |
| RU209655U1 (ru) * | 2021-12-07 | 2022-03-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Теплообменник с элементами в форме пружин |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU146883U1 (ru) * | 2013-04-29 | 2014-10-20 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Теплообменник (варианты) |
| RU157243U1 (ru) * | 2014-12-29 | 2015-11-27 | Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") | Малоинерционный теплообменный элемент на основе углеродных нанотрубок |
| CN106403640A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-15 | 赵耀华 | 一种高效板式低温暖气片及其专用组件 |
| RU205896U1 (ru) * | 2021-05-11 | 2021-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» | Высокопористый ячеистый теплообменник с микропорами |
| RU209655U1 (ru) * | 2021-12-07 | 2022-03-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Теплообменник с элементами в форме пружин |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3147800A (en) | Serpentined heat exchanger | |
| US9097470B2 (en) | Internal liquid separating hood-type condensation heat exchange tube | |
| US4154296A (en) | Inner finned heat exchanger tube | |
| JP3836879B2 (ja) | プレート形熱交換器 | |
| SU1314963A3 (ru) | Трубчато-пластинчатый теплообменник | |
| AU5555190A (en) | Heat exchangers | |
| US5029638A (en) | High heat flux compact heat exchanger having a permeable heat transfer element | |
| EP2469215A1 (en) | Tube heat exchanger | |
| US5035284A (en) | Plate-fin-type heat exchanger | |
| CN110822942B (zh) | 一种基于仿生的三维蛛网层叠管式换热器 | |
| RU211479U1 (ru) | ТЕПЛООБМЕННИК С ЭЛЕМЕНТАМИ В ФОРМЕ ПРУЖИН, РАСПОЛОЖЕННЫМИ СТРУКТУРИРОВАНО ПОД УГЛОМ 90º | |
| CN115979028A (zh) | 一种高效紧凑式扩散焊接换热器芯体 | |
| GB2220259A (en) | Heat exchanger | |
| US4393926A (en) | Clover heat exchanger core | |
| CN2546826Y (zh) | 桨叶式粉体换热器叶片 | |
| US10502501B1 (en) | Louvered elliptical tube micro-lattice heat exchangers | |
| RU209655U1 (ru) | Теплообменник с элементами в форме пружин | |
| RU2386096C2 (ru) | Сотовый теплообменник с закруткой потока | |
| CN215832535U (zh) | 一种混合肋排换热器芯体及换热器 | |
| RU2584081C1 (ru) | Микроканальный теплообменник | |
| WO1991002207A1 (en) | Heat exchangers | |
| US20050211424A1 (en) | Duct | |
| JPS6034938Y2 (ja) | ヒ−トパイプ式熱交換器 | |
| SU900020A1 (ru) | Шахтный воздухоохладитель | |
| CN219103817U (zh) | 一种微通道换热器用环形微通道管 |