RU2355969C2 - Heat exchanger - Google Patents
Heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2355969C2 RU2355969C2 RU2006128069/06A RU2006128069A RU2355969C2 RU 2355969 C2 RU2355969 C2 RU 2355969C2 RU 2006128069/06 A RU2006128069/06 A RU 2006128069/06A RU 2006128069 A RU2006128069 A RU 2006128069A RU 2355969 C2 RU2355969 C2 RU 2355969C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavities
- cooled
- elements
- truncated cones
- partitions
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для увеличения интенсивности конвективного теплообмена, и может быть использовано в теплоэнергетической, коммунальной, транспортной и других отраслях народного хозяйства.The invention relates to devices designed to increase the intensity of convective heat transfer, and can be used in thermal power, utilities, transport and other sectors of the economy.
В перечисленных отраслях народного хозяйства большое значение имеет применение устройств, использующих конвективный теплообмен для нагрева и охлаждения жидкостей и газов, для предотвращения теплового загрязнения окружающей среды. Основным показателем работы данных устройств является интенсификация теплопередачи.In these sectors of the national economy, the use of devices using convective heat transfer for heating and cooling liquids and gases, to prevent thermal pollution of the environment, is of great importance. The main indicator of the operation of these devices is the intensification of heat transfer.
В известных устройствах, выполненных в виде трубчатых теплообменников, радиаторов для повышения интенсификации теплопередачи параллельные трубочки располагаются наиболее рационально - коридорно или шахматно [1, с.173-177].In known devices made in the form of tubular heat exchangers, radiators, to increase the heat transfer intensification, parallel tubes are located most rationally - corridor or staggered [1, p.173-177].
К некоторому повышению интенсификации теплопередачи приводит применение в устройствах трубочек элементов, турбулизирующих потоки как охлаждаемых, так и охлаждающих жидкостей и газов. В одном из таких устройств [1, с.135 и с.285] в качестве полостей для пропуска охлаждаемой и охлаждающей жидкости использованы трубочки, выполненные с элементами, турбулизирующими потоки, в виде выступов искусственной шероховатости треугольной или прямоугольной формы, расположенных с внутренней стороны трубочек (см. фиг.1).The use of elements in tubing devices that turbulent the flows of both cooled and cooling liquids and gases leads to a certain increase in heat transfer intensification. In one of these devices [1, p.135 and p.285], tubes made of elements turbulent in the form of protrusions of artificial roughness of a triangular or rectangular shape located on the inside of the tubes are used as cavities for passing cooled and cooling liquid (see figure 1).
Недостатком этого устройства является сравнительно малая эффективность по турбулизации потоков за счет отрывного обтекания жидкостью выступов на внутренней стороне трубочек.The disadvantage of this device is the relatively low efficiency for turbulent flows due to the tear-off liquid flow around the protrusions on the inner side of the tubes.
В качестве прототипа может быть представлен пластинчатый воздухоподогреватель по а.с. №1575062, содержащий в качестве турбулизаторов выемки и выступы продолговатой формы в чередующемся порядке. На перегородках, кроме них имеются опорные выступы для образования между листами нужного зазора и не являющихся турбулизаторами. Этот тип турбулизаторов обладает тем недостатком, что при обтекании выступов вихри образуются лишь в кормовой их части и не обладают высокой эффективностью.As a prototype, a plate air heater according to A.S. No. 1575062, containing as turbulators, recesses and oblong protrusions in an alternating manner. On the partitions, in addition to them, there are supporting protrusions for the formation between the sheets of the desired gap and which are not turbulators. This type of turbulizer has the disadvantage that when flowing around the protrusions, vortices are formed only in the stern part and do not have high efficiency.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности и надежности функционирования теплообменника за счет повышения интенсивности конвективного теплообмена, что достигается увеличением степени турбулизации потоков как охлаждаемых, так и охлаждающих жидкостей и газов.The objective of the invention is to increase the efficiency and reliability of the operation of the heat exchanger by increasing the intensity of convective heat transfer, which is achieved by increasing the degree of turbulization of the flows of both cooled and cooling liquids and gases.
Для достижения этого технического результата в теплообменнике, включающем полости для пропуска охлаждаемой и охлаждающей жидкостей, применены перегородки для образования полостей для пропуска жидкости, выполненные с элементами, турбулизирующими поток, в виде чередующихся впадин и возвышений в форме усеченных конусов, расположенных коридорно или шахматно на перегородках, установленных с расположением усеченных конусов на соседних из них противоположно друг другу и с соблюдением их общей соосности, кроме этого элементы, турбулизирующие поток жидкости, снабжены выступами, выполненными полыми или сплошными, которые установлены внутри усеченных конусов на их малых основаниях, причем высота выступов больше высоты конуса на величину, определяемую в соответствии с выражением h=(0,1÷0,3)·r, где r - радиус малого основания, при этом соседние перегородки образуют полости с чередованием то для пропуска охлаждаемой жидкости, то для пропуска охлаждающей жидкости.To achieve this technical result, in the heat exchanger, including the cavity for the passage of the cooled and cooling liquids, partitions are used for the formation of the cavity for the passage of the liquid, made with elements turbulent flow, in the form of alternating hollows and elevations in the form of truncated cones located corridor or staggered on the partitions installed with the location of truncated cones on adjacent ones opposite to each other and in compliance with their general alignment, in addition, the elements are turbulizing the liquid flow is provided with protrusions made hollow or solid, which are installed inside the truncated cones on their small bases, and the height of the protrusions is greater than the height of the cone by an amount determined in accordance with the expression h = (0,1 ÷ 0,3) · r, where r is the radius of the small base, while the adjacent partitions form cavities with alternation to pass the cooled fluid, then to pass the coolant.
По второму варианту в теплообменнике, включающем полости для пропуска охлаждаемой и охлаждающей жидкостей, образованные перегородками, выполненными с элементами, турбулизирующими поток жидкостей в виде чередующихся впадин и возвышений в форме усеченных конусов, расположенных коридорно или шахматно, и противоположно друг другу на соседних перегородках с соблюдением их общей соосности, элементы, турбулизирующие поток, снабжены трубочками, установленными по оси усеченных конусов и проходящими насквозь через перегородки, причем трубочки использованы как полости для пропуска охлаждаемой жидкости, а полости для пропуска охлаждающей жидкости образованы каждыми соседними перегородками.According to the second option, in the heat exchanger, which includes cavities for passing cooled and cooling liquids, formed by partitions made with elements that turbulent the fluid flow in the form of alternating depressions and elevations in the form of truncated cones located corridor or staggered, and opposite to each other on adjacent partitions, observing their general alignment, the elements that turbulent the flow are equipped with tubes installed along the axis of the truncated cones and passing through the partitions, and the tube and used as cavities for passing coolant, and cavities for passing coolant are formed by each adjacent partition.
Использование теплообменника с предлагаемой конструкцией элементов, турбулизирующих поток, позволяет целенаправленно индуцировать в потоке жидкости множество квазиупорядоченных вихрей, в том числе и подковообразных, обладающих повышенной интенсивностью, что приводит к повышению интенсивности теплообмена между соседними чередующимися полостями, через которые пропускается охлаждаемая и охлаждающая жидкости (газы). Снабжение элементов турбулизации потока полыми и сплошными выступами или трубочками, проходящими насквозь через перегородки, повышает интенсификацию теплообмена, что достигается за счет контакта множества подковообразных вихрей с каждым выступом и с каждой трубочкой по всей ее длине.The use of a heat exchanger with the proposed design of elements that turbulent the flow makes it possible to purposefully induce a lot of quasi-ordered vortices in the fluid flow, including horseshoe-shaped ones with increased intensity, which leads to an increase in the heat exchange intensity between adjacent alternating cavities through which cooled and cooling liquids (gases) pass ) The supply of flow turbulization elements with hollow and solid protrusions or tubes passing through the partitions increases the heat transfer intensification, which is achieved due to the contact of many horseshoe-shaped vortices with each protrusion and with each tube along its entire length.
Авторам неизвестно использование в других технических решениях предложенной совокупности отличительных признаков для повышения экономичности, надежности, эффективности теплообменных устройств. Следовательно, можно сделать вывод: предложенная конструкция теплообменника нова и соответствует критерию «изобретательский уровень».The authors are not aware of the use in other technical solutions of the proposed combination of distinctive features to increase the efficiency, reliability, efficiency of heat exchangers. Therefore, we can conclude: the proposed design of the heat exchanger is new and meets the criterion of "inventive step".
Изобретение промышленно применимо и может быть использовано при массовом производстве теплообменных аппаратов.The invention is industrially applicable and can be used in the mass production of heat exchangers.
Предложенное изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.2-5.The proposed invention is illustrated by the drawings presented in figure 2-5.
На фиг.2 представлен продольный разрез теплообменника, в котором полости для пропуска воды образованы перегородками.Figure 2 presents a longitudinal section of a heat exchanger, in which the cavity for the passage of water is formed by partitions.
На фиг.3 - вид по А-А.Figure 3 is a view along aa.
На фиг.4 представлен продольный разрез перегородок теплообменника со схемой контакта подковообразных вихрей с внутренней поверхностью полостей для пропуска жидкости, снабженных дополнительными элементами, турбулизирующими поток в виде выступов.Figure 4 presents a longitudinal section of the walls of the heat exchanger with the contact diagram of the horseshoe-shaped vortices with the inner surface of the cavities for the passage of fluid, equipped with additional elements, turbulent flow in the form of protrusions.
На фиг.5 представлен продольный разрез теплообменника, где полости для пропуска охлаждаемой воды и дополнительные элементы, турбулизирующие поток, выполнены в виде трубочек.Figure 5 presents a longitudinal section of a heat exchanger, where the cavity for the passage of cooled water and additional elements, turbulent flow, made in the form of tubes.
В предлагаемом теплообменнике полости для пропуска охлаждаемой и охлаждающей жидкостей образованы перегородками 1 (см. фиг.2), выполненными с чередующимися впадинами 2 и возвышениями 3 в форме усеченных конусов с образующей 4 и малым основанием 5. Усеченные конусы выполняют роль элементов, турбулизирующих поток жидкости (см. фиг.3). Дополнительные элементы, турбулизирующие поток, выполнены в виде выступов 6 полых или сплошных. Выступы 6 установлены внутри усеченных конусов на малых основаниях 5. Высоту выступов 6 h определяют в соответствии с выражением h=(0,1÷0,3)·r, где r - радиус малого основания 5 усеченного конуса. Перегородки 1 (см. фиг.3) в теплообменнике установлены с расположением усеченных конусов на соседних перегородках противоположно друг другу с соблюдением их общей соосности по общей оси 7, при этом соседние перегородки 1 образуют полости с чередованием то для пропуска охлаждаемой жидкости, то для пропуска охлаждающей жидкости, причем потоки жидкостей в соседних полостях направлены встречно друг другу.In the proposed heat exchanger, the cavities for passing the cooled and cooling liquids are formed by partitions 1 (see FIG. 2) made with
Возможно выполнение дополнительных элементов, турбулизирующих поток, в виде трубочек 8 (см. фиг.5), установленных по оси 7 усеченных конусов и проходящих насквозь через перегородки 1. Трубочки 8 установлены в трубочной доске 9. Охлаждаемая жидкость подается по трубочкам 8, внешняя поверхность которых выполняет роль дополнительных элементов, турбулизирующих поток жидкости. Полости для пропуска охлаждающей жидкости образованы каждыми соседними перегородками 1.It is possible to perform additional elements that turbulent the flow in the form of tubes 8 (see Fig. 5) installed along the
Работа предлагаемого теплообменника.The work of the proposed heat exchanger.
Устройство работает следующим образом. Поток жидкости при движении между двумя перегородками 1 и обтекании элементов, турбулизирующих поток жидкости, образует в основании каждого из них устойчивый вихрь подковообразной формы, охватывающий элемент, турбулизирующий поток жидкости и обладающий высокой интенсивностью. Последнее приводит к усиленному отбору тепла как от перегородки 1, так и от впадин 2 и возвышений в форме усеченного конуса 3. В подковообразном вихре происходит непрерывное обновление жидкости, что усиливает развитие конвекционных течений. При снабжении элементов, турбулизирующих поток жидкости, полыми или сплошными выступами внутри них также развиваются вихри, которые дополнительно усиливают интенсивность теплообмена. В случае сплошных выступов часть теплообмена осуществляется сложным теплообменом.The device operates as follows. The fluid flow during movement between the two partitions 1 and the flow around the elements turbulizing the fluid flow forms a stable horseshoe-shaped vortex at the base of each of them, covering the element, turbulating the fluid flow and having a high intensity. The latter leads to enhanced heat removal both from the partition 1 and from the
Второй вариант предлагаемого устройства представлен на фиг.5, где показаны трубочки 8, по которым подается охлаждаемая жидкость, объединенные трубочной доской 9. В этом случае по каналам 10 подается охлаждающая жидкость. В углублениях образуются подковообразные вихри, во множестве охватывающие каждую из трубочек по длине, что приводит к резкому увеличению теплообменных процессов.The second variant of the proposed device is presented in figure 5, which shows the
Технико-экономический эффект от использования теплообменникаTechnical and economic effect of using a heat exchanger
Ожидаемое повышение эффективности охлаждения жидкостей приведет не только к интенсификации процесса охлаждения, но и к уменьшению металлоемкости у теплообменников, что при массовом их применении приведет к существенному экономическому эффекту.The expected increase in the efficiency of cooling liquids will lead not only to an intensification of the cooling process, but also to a decrease in the metal consumption of heat exchangers, which, when applied massively, will lead to a significant economic effect.
Источники информацииInformation sources
1. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник. М.: Энергоиздат. 1982 / Под ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина. С.135, 173-177, 285.1. Heat and mass transfer. Thermotechnical experiment. Directory. M .: Energoizdat. 1982 / Ed. V.A. Grigoriev and V. M. Zorin. S.135, 173-177, 285.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006128069/06A RU2355969C2 (en) | 2006-08-01 | 2006-08-01 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006128069/06A RU2355969C2 (en) | 2006-08-01 | 2006-08-01 | Heat exchanger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006128069A RU2006128069A (en) | 2008-02-10 |
RU2355969C2 true RU2355969C2 (en) | 2009-05-20 |
Family
ID=39265900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006128069/06A RU2355969C2 (en) | 2006-08-01 | 2006-08-01 | Heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2355969C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2508516C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Heat exchange tube |
-
2006
- 2006-08-01 RU RU2006128069/06A patent/RU2355969C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2508516C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Heat exchange tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006128069A (en) | 2008-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101641562B (en) | Heat exchanger | |
RU2472087C2 (en) | Heat exchanger designed in particular for heat generators | |
JP2007078194A (en) | Heat transfer tube for heat exchanger | |
SU960522A2 (en) | Tube-and-plate type heat exchanger | |
TWI672471B (en) | Heat exchanger | |
RU2355969C2 (en) | Heat exchanger | |
CN104949551B (en) | Heat exchanger | |
CN108548437A (en) | Based on bionical fishbone type small staggeredly alveolar heat exchanger core body and heat exchanger | |
RU2742852C1 (en) | Cooling tower sprinkler unit | |
CN108548435A (en) | Based on bionical linear ribs row's type small staggeredly alveolar heat exchanger core body and heat exchanger | |
KR100680556B1 (en) | Heat exchanging apparatus | |
US20190145716A1 (en) | Fin for a finned pack for heat exchangers as well as a heat exchanger | |
RU2758119C1 (en) | Plate-tube heat exchanger | |
RU2563946C1 (en) | Heat exchanger | |
CN209131441U (en) | It is a kind of based on bionical fishbone type it is small staggeredly alveolar heat exchanger core body and heat exchanger | |
RU2502930C2 (en) | Double-pipe stream heat exchanger | |
RU120205U1 (en) | IRRIGATED HEAT EXCHANGER | |
RU2047081C1 (en) | Heat-exchanging apparatus | |
RU106738U1 (en) | HOUSEHOLD EXCHANGER | |
KR101194570B1 (en) | Turbulent pipe and heat exchanger having the same | |
CN104180691A (en) | Tubular heat exchanger with regular gap twisted strips and ball protrusions | |
RU167922U1 (en) | PLATE HEAT EXCHANGER | |
JP3622297B2 (en) | Heat exchanger | |
RU149737U1 (en) | SHELL-TUBE HEAT EXCHANGE UNIT | |
CN108562180A (en) | A kind of board-like flue air heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120522 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180802 |