RU2177133C2

RU2177133C2 - Heat exchange pipe

Info

Publication number: RU2177133C2
Application number: RU99125627A
Authority: RU
Inventors: Б.Н. Платонов; В.И. Пяткин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Троицкий электромеханический завод"
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2001-12-20

Abstract

FIELD: heat engineering, applicable in heat exchangers of various constructions. SUBSTANCE: the heat exchange pipe has external transverse fins with bosses and cavities in the form of waves arranged in the plane of the fin concentrically relative to the pipe, the transverse fins are made on a spiral path, and the adjacent fins have bosses and cavities forming waves of different depth and width; besides, the waves are asymmetric relative to the fin plane. EFFECT: intensified heat exchange due to the increased specific area of diffusion and heat transfer coefficient. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к теплообменным аппаратам различной конструкции. The invention relates to the field of heat engineering, in particular to heat exchangers of various designs.

Известна теплообменная труба с поперечными спиральными ребрами по а.с. СССР N 507767, расчлененными по радиусам на отдельные элементы, которые размещены по периферии ребра и отогнуты в виде сегментов, причем отгибка осуществлена в чередующемся порядке в противоположные стороны от плоскости ребра. Known heat transfer pipe with transverse helical ribs and.with. USSR N 507767, radially divided into separate elements, which are located on the periphery of the ribs and bent in the form of segments, and bending is carried out in alternating order in opposite directions from the plane of the ribs.

Недостатком данной теплообменной трубы является то, что отогнутые радиальные элементы являются накопителями оседающих примесей и пыли, которые невозможно вычистить из межреберного пространства, что приводит к снижению турбулизации газа, т.е. снижению интенсивности теплообмена. The disadvantage of this heat exchange tube is that the bent radial elements are accumulators of settling impurities and dust that cannot be cleaned from the intercostal space, which leads to a decrease in gas turbulization, i.e. decrease in heat transfer intensity.

Известна также теплообменная труба по а.с. СССР N 1259967. Теплообменная труба содержит наружные спиральные поперечные ребра, по периферии наружного диаметра которых выполнены волны в поперечном направлении относительно плоскости ребра. Волны имеют плавный профиль в сечении и выполнены на соседних ребрах только в диаметрально противоположных секторах с центральным углом, не превышающим 90^o.Also known heat transfer pipe by A. with. USSR N 1259967. The heat exchange tube contains external spiral transverse ribs, on the periphery of the outer diameter of which waves are made in the transverse direction relative to the plane of the rib. The waves have a smooth profile in cross section and are made on adjacent edges only in diametrically opposite sectors with a central angle not exceeding 90 ^o .

Такое конструктивное выполнение теплообменной трубы облегчает чистку межреберного пространства. Однако, расположение волн только по периферии ребра в диаметрально противоположных секторах снижает удельную площадь рассеивания, что приводит к снижению теплообмена. Данное конструктивное выполнение обеспечивает незначительную турбулизациию, что также снижает процесс теплообмена. Кроме того, глубокая очистка межреберного пространства представляет проблему. Such a structural embodiment of the heat exchange tube facilitates cleaning of the intercostal space. However, the location of the waves only along the periphery of the rib in diametrically opposite sectors reduces the specific dispersion area, which leads to a decrease in heat transfer. This design provides minor turbulization, which also reduces the heat transfer process. In addition, deep cleansing of the intercostal space is a problem.

Известно устройство для нагрева, сушки или охлаждения влажного материала по патенту Германии N 2420662, выбранное заявителем в качестве прототипа, в котором имеются наружные поперечные ребра, на которых выполнены выступы и впадины в форме волн, расположенных в плоскости ребра концентрично относительно трубы. Наружные поперечные ребра (пластины) приварены к поворотному ротору, по которому проходит нагреваемое или охлаждаемое средство. Ребра выполнены двухслойными с образованием полостей между выступами при соединении слоев. A device for heating, drying or cooling wet material according to German patent N 2420662, selected by the applicant as a prototype, in which there are external transverse ribs on which protrusions and depressions are made in the form of waves located in the plane of the ribs concentrically relative to the pipe, is known. The outer transverse ribs (plates) are welded to the rotary rotor through which the heated or cooled medium passes. The ribs are made two-layer with the formation of cavities between the protrusions when connecting the layers.

Вышеописанное расположение волн на ребрах имеет низкую удельную площадь рассеивания, не обеспечивает необходимую турбулизациию потока, что снижает процесс теплообмена. Кроме того, глубокая очистка межреберного пространства представляет проблему, так как выступы на соседних ребрах совпадают. The above arrangement of waves on the ribs has a low specific dispersion area, does not provide the necessary turbulization of the flow, which reduces the heat transfer process. In addition, deep cleaning of the intercostal space is a problem, since the protrusions on adjacent ribs coincide.

Технической задачей предлагаемого изобретения является интенсификация теплообмена путем увеличения удельной площади рассеивания и коэффициента теплопередачи, а также облегчение чистки межреберного пространства. The technical task of the invention is the intensification of heat transfer by increasing the specific area of dispersion and heat transfer coefficient, as well as facilitating the cleaning of intercostal space.

Для решения указанной задачи в теплообменной трубе, содержащей наружные поперечные ребра, на которых выполнены выступы и впадины в форме волн, расположенных в плоскости ребра концентрично относительно трубы, согласно изобретению поперечные ребра выполнены по спирали, причем рядом стоящие ребра имеют выступы и впадины, образующие волны, различной глубины и ширины, при этом волны несимметричны относительно плоскости ребра. To solve this problem, in a heat exchange pipe containing external transverse ribs on which protrusions and depressions are made in the form of waves located concentrically relative to the pipe in the plane of the rib, according to the invention transverse ribs are made in a spiral, with adjacent ribs having protrusions and depressions forming waves , of various depths and widths, while the waves are asymmetric with respect to the plane of the rib.

Предлагаемое конструктивное решение, при котором поперечные ребра выполнены по спирали и расположены концентрично, увеличивает удельную площадь рассеивания единицы длины теплообменной трубы и коэффициент теплопередачи. Различная форма выступов и впадин, имеющих различную глубину и ширину, на рядом стоящих ребрах и несимметричность расположения волн относительно плоскости ребра приводят к образованию сужающихся и расширяющихся каналов с резкими поворотами и перепадами, что приводит к повышению турбулизации проходящего через них газа по всему объему межреберного пространства и, как следствие, к повышению коэффициента теплопередачи. При этом эти показатели тем выше, чем меньше шаг и больше амплитуда деформации. Кроме того, данный профиль ребер с различным расположением и формой волн по всей поверхности от наружного до внутреннего диаметра образует такое межреберное пространство, которое позволяет эффективно очищать его от загрязнения. The proposed constructive solution, in which the transverse ribs are made in a spiral and arranged concentrically, increases the specific dispersion area per unit length of the heat exchange pipe and the heat transfer coefficient. The different shape of the protrusions and depressions having different depths and widths on adjacent ribs and the asymmetry of the location of the waves relative to the rib plane lead to the formation of narrowing and expanding channels with sharp turns and drops, which leads to an increase in turbulization of the gas passing through them throughout the intercostal space and, as a consequence, to increase the heat transfer coefficient. Moreover, these indicators are higher, the smaller the step and the greater the strain amplitude. In addition, this profile of the ribs with a different arrangement and wave shape over the entire surface from the outer to the inner diameter forms such an intercostal space that allows you to effectively clean it from contamination.

Вышеперечисленные отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому изобретение соответствует критерию "новизна". The above distinguishing features are new in comparison with the prototype, therefore, the invention meets the criterion of "novelty."

Проведенные патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и соответствует критерию "изобретательский уровень". Patent studies have shown that in the studied prior art there are no similar technical solutions, i.e. The claimed technical solution does not follow explicitly from the studied prior art and meets the criterion of "inventive step".

Заявляемое техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию "промышленная применимость". The claimed technical solution can be manufactured industrially, therefore, it meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид трубы; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1. The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the pipe; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1.

Теплообменная труба 1 снабжена наружными поперечными спиральными ребрами 2. На поверхности ребер 2 выполнены волны 3. Выступы и впадины волн 3 расположены в плоскости ребра концентрично. У рядом стоящих ребер 2 волна имеет различную форму: выступы и впадины различной глубины и ширины. При этом волны 3 на ребрах 2 расположены несимметрично относительно плоскости ребра 2. Данный профиль образуется методом безразрывной деформации поперечных ребер в поперечном направлении относительно плоскости ребра. Безразрывная деформация включает в себя одновременное растяжение, изгиб и кручение. The heat exchange tube 1 is provided with external transverse spiral ribs 2. Waves 3 are made on the surface of the ribs 2. The protrusions and troughs of the waves 3 are arranged concentrically in the plane of the ribs. Near the adjacent ribs 2, the wave has a different shape: protrusions and depressions of various depths and widths. In this case, the waves 3 on the ribs 2 are located asymmetrically relative to the plane of the rib 2. This profile is formed by the method of continuous deformation of the transverse ribs in the transverse direction relative to the plane of the ribs. Continuous deformation includes simultaneous stretching, bending and torsion.

Устройство работает следующим образом. Обтекающий теплообменную трубу 1 поток теплоносителя проходит по межреберному пространству. При этом осуществляется активная турбулизация потока по всему объему межреберного пространства, что ведет к активному теплообмену. The device operates as follows. The heat carrier stream flowing around the heat exchange pipe 1 passes through the intercostal space. In this case, active turbulization of the flow is carried out throughout the entire intercostal space, which leads to active heat transfer.

Предлагаемое конструктивное выполнение теплообменной трубы позволяет повысить удельную площадь рассеивания и коэффициент теплопередачи, а также значительно облегчить очистку межреберного пространства. The proposed design of the heat exchange pipe allows to increase the specific dispersion area and heat transfer coefficient, as well as greatly facilitate the cleaning of intercostal space.

Claims

A heat exchange tube containing external transverse ribs on which protrusions and depressions are made in the form of waves located concentrically relative to the pipe in the plane of the rib, characterized in that the transverse ribs are made in a spiral, and adjacent ribs have protrusions and depressions forming waves of different depths and width, while the waves are asymmetric with respect to the plane of the rib.