RU2578788C1 - Pipe in pipe type heat exchanger - Google Patents
Pipe in pipe type heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578788C1 RU2578788C1 RU2015100637/06A RU2015100637A RU2578788C1 RU 2578788 C1 RU2578788 C1 RU 2578788C1 RU 2015100637/06 A RU2015100637/06 A RU 2015100637/06A RU 2015100637 A RU2015100637 A RU 2015100637A RU 2578788 C1 RU2578788 C1 RU 2578788C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- heat exchanger
- mesh
- cones
- confuser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплообменным устройствам, а точнее к теплообменным аппаратам типа труба в трубе, и может быть использовано в энергетике и транспорте, в частности в судовых теплообменных устройствах.The invention relates to heat exchangers, and more specifically to heat exchangers such as pipe in pipe, and can be used in energy and transport, in particular in ship heat exchangers.
Из предшествующего уровня техники известны теплообменники типа труба в трубе, содержащие наружную трубу для первого теплоносителя с патрубками входа и выхода и замкнутыми на торцах, внутреннюю трубу для второго теплоносителя, также содержащую патрубки для входа и выхода (см. патент RU на полезную модель №125319, кл. МПК F28D 71/10), в котором первый теплоноситель движется внутри кольцевого канала, образованного наружной трубой и внутренней трубой.From the prior art, heat exchangers of the pipe-in-pipe type are known, comprising an outer pipe for a first coolant with inlet and outlet nozzles and closed at the ends, an inner pipe for a second coolant also containing nozzles for inlet and outlet (see RU patent for utility model No. 125319 , class IPC F28D 71/10), in which the first coolant moves inside the annular channel formed by the outer pipe and inner pipe.
Известны также теплообменники, в которых теплоноситель движется по кольцевому каналу типа диффузор-конфузор (см. П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. Справочник по теплообменным аппаратам. М.: Машиностроение, 1989 - 361 с. (стр. 71-72); Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоиздат, 1987. - 264 с. (стр. 238-239)).Heat exchangers are also known in which the coolant moves along the annular channel of the diffuser-confuser type (see P.I. Bazhan, G.E. Kanevets, V.M. Seliverstov. Handbook of heat exchangers. M: Mechanical Engineering, 1989 - 361 p. . (p. 71-72); V. Migai Modeling of heat-exchange power equipment. L .: Energoizdat, 1987. - 264 p. (p. 238-239)).
Известны также теплообменные трубы, содержащие сопряженные конфузорно-диффузорные участки (см. патент RU 2111432, F28F 1/40, F28F 1/08).Heat transfer tubes containing conjugate diffuser sections are also known (see patent RU 2111432, F28F 1/40, F28F 1/08).
Известны теплообменные пластины, содержащие конфузорно-диффузорные каналы для прохода теплоносителя (авт. свид. SU 1615536, F28F 3/04, F28D 9/00).Known heat transfer plates containing confuser-diffuser channels for the passage of coolant (ed. Certificate. SU 1615536, F28F 3/04, F28D 9/00).
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в интенсификации теплообмена при движении теплоносителя в кольцевом канале теплообменника типа труба в трубе, содержащего внутреннюю трубу, выполненную в виде диффузорно-конфузорных участков.The problem to which the claimed invention is directed, is to intensify heat transfer during movement of the coolant in the annular channel of a pipe-in-pipe heat exchanger containing an inner pipe made in the form of diffuser-confuser sections.
Поставленная задача решается за счет того, что внутренняя труба, содержащая конфузорные и диффузорные элементы, выполненные в виде боковых поверхностей усеченных конусов различной длины, соединенные между собой периметром малых и больших оснований этих конусов, на внешней стороне которых в кольцевом канале, образованном наружными боковыми поверхностями конусов и внутренней поверхностью наружной трубы теплообменника, которая выполняет роль кожуха, расположена тканая металлическая сетка, выполненная из проволок диаметром не более 2 мм, расположенная на среднем расстоянии не более 2 мм от наружной поверхности усеченных конусов. Металлическая сетка выполнена в виде отдельных усеченных конусов, скрепленных между собой металлическими скобами, содержащими термокомпенсационный зазор в месте крепления конусов. Конфузорно-диффузорные элементы сеток выполнены из проволок жаростойкой хромоникелиевой стали с различным коэффициентом живого сечения, изменяющегося как в пределах конфузорно-диффузорных зон, так и по длине теплообменника в целом, причем средний коэффициент живого сечения отдельных элементов сеток возрастает в направлении движения потока, а средний размер ячеек увеличивается. Величина диффузорной части каждого сетчатого элемента больше конфузорной в направлении движения потока и увеличивается предпочтительно не менее чем в два раза. Сетчатые элементы находятся на различном расстоянии от поверхности внутренней трубы и расположены на расстоянии не более толщины динамического пограничного слоя потока теплоносителя. Предпочтительно отдельные сетчатые элементы имеют слабую форму гофрированности, за счет которой выдерживается среднее расстояние расположения сетчатой поверхности по отношению к внешней поверхности внутренней трубы, причем это расстояние не превышает толщины пограничного слоя, т.е. высота гофр не должна быть более удвоенного значения толщины пограничного слоя. При этом выступы гофр находятся в контакте с поверхностью внутренней трубы теплообменника.The problem is solved due to the fact that the inner tube containing confuser and diffuser elements made in the form of lateral surfaces of truncated cones of various lengths, interconnected by the perimeter of the small and large bases of these cones, on the outside of which in the annular channel formed by the outer side surfaces cones and the inner surface of the outer tube of the heat exchanger, which acts as a casing, is a woven metal mesh made of wires with a diameter of not more than 2 mm located at an average distance of not more than 2 mm from the outer surface of the truncated cones. The metal mesh is made in the form of separate truncated cones, fastened together by metal brackets containing a temperature compensation gap at the point of attachment of the cones. The confuser-diffuser elements of the grids are made of heat-resistant chromium-nickel steel wires with different live section coefficients, varying both within the confuser-diffuser zones and along the length of the heat exchanger as a whole, with the average live section coefficient of individual mesh elements increasing in the direction of flow and the average cell size is increasing. The magnitude of the diffuser part of each mesh element is larger than the confuser in the direction of flow and preferably increases by at least two times. The mesh elements are located at different distances from the surface of the inner pipe and are located at a distance of no more than the thickness of the dynamic boundary layer of the coolant flow. Preferably, the individual mesh elements have a weak corrugation shape, due to which the average distance of the mesh surface relative to the outer surface of the inner pipe is maintained, and this distance does not exceed the thickness of the boundary layer, i.e. the height of the corrugations should not be more than twice the thickness of the boundary layer. In this case, the corrugation protrusions are in contact with the surface of the inner pipe of the heat exchanger.
Достигаемый технический результат заключается в дополнительной турбулизации потока в пристенной области при одновременном уменьшении гидравлического сопротивления потока.Achievable technical result consists in additional turbulization of the flow in the wall region while reducing the hydraulic resistance of the flow.
Изобретение поясняется чертежами частного случая выполнения.The invention is illustrated by drawings of a particular case of execution.
На фиг. 1. Теплообменник типа труба в трубе.In FIG. 1. A pipe-in-pipe heat exchanger.
На фиг. 2. Крепление конфузорно-диффузорных элементов между собой.In FIG. 2. Fastening the confuser-diffuser elements to each other.
Теплообменник содержит наружную трубу 1 цилиндрического сечения, вьшолняющую роль кожуха теплообменника, содержащую входной 2 и выходной 3 патрубки для подвода и отвода первого теплоносителя, а также внутреннюю трубу 4, имеющую также входной 5 и выходной 6 патрубки для подвода и отвода второго теплоносителя. Внутренняя труба 4 имеет диффузорно-конфузорные элементы 7 герметично и жестко скрепленные между собой, причем диффузорная зона 8 не менее чем в 2 раза длиннее конфузорной зоны 9. Снаружи диффузорно-конфузорных элементов расположена металлическая сетка, выполненная в виде отдельных конфузорно-диффузорных элементов 10 на расстоянии, не превышающем толщину пограничного слоя движущегося теплоносителя. Коэффициент живого сечения в пределах каждого конфузорно-диффузорного элемента изменяется, причем средний коэффициент живого сечения каждого элемента увеличивается в сторону движения первого теплоносителя. Скрепление диффузно-конфузорных сетчатых элементов 10 выполняется подвижным с термокомпенсационной щелью 11 с помощью металлических скоб 12. Предпочтительно, сетчатая поверхность имеет гофрированность, причем она находится в контакте смежными выступами гофр с наружной поверхностью сплошного конфузорно-диффузорной зоны 7 внутренней трубы 4.The heat exchanger contains an outer pipe 1 of cylindrical cross section, which plays the role of a heat exchanger casing, containing inlet 2 and outlet 3 nozzles for supplying and discharging the first heat carrier, as well as an inner pipe 4, which also has inlet 5 and outlet 6 nozzles for supplying and discharging the second coolant. The inner tube 4 has diffuser-confuser elements 7 hermetically and rigidly bonded to each other, and the diffuser zone 8 is no less than 2 times longer than the confuser zone 9. Outside the diffuser-confuser elements there is a metal mesh made in the form of separate confuser-
Сетчатые конфузорно-диффузорные элементы изготавливаются следующим образом. Изготавливаются из полотна тканой металлической сетки цилиндры путем контактной сварки. Длина цилиндров определяется длиной диффузорных или конфузорных элементов. Изготовленный сетчатый цилиндр помещают в пуассон в виде конусов и методом давления изготавливают конфузорную или диффузорную часть элемента. При этом проволоки, расположенные по утку, растягиваются, а проволоки, расположенные по основе, изгибаются, изменяя коэффициент живого сечения и размер ячейки сетки в свету.Mesh confuser-diffuser elements are made as follows. Cylinders are made from a cloth of a woven metal mesh by contact welding. The length of the cylinders is determined by the length of the diffuser or confuser elements. The fabricated mesh cylinder is placed in a poisson in the form of cones and the confuser or diffuser part of the element is made by pressure. In this case, the wires located along the weft are stretched, and the wires located along the base are bent, changing the coefficient of live section and the size of the mesh cell in the light.
Применяя другую металлическую сетку с другим коэффициентом живого сечения и повторяя те же операции, производится другой конфузорно-диффузорный элемент. Конфузоры и диффузоры каждого элемента жестко скрепляются в их минимальном сечении с помощью контактной сварки. При изготовлении теплообменника на внутреннюю трубу конфузорно-диффузорного типа одеваются предварительно разрезанные по длине сетчатые конфузорно-диффузорные элементы, которые скрепляются в зоне разреза с помощью колец, изготовленных из проволоки. Сами сетчатые конфузорно-диффузорные элементы 10 на трубе скрепляются подвижным соединением с помощью металлических скоб 12.Using another metal mesh with a different coefficient of living section and repeating the same operations, another confuser-diffuser element is produced. The confusers and diffusers of each element are rigidly fastened in their minimum cross section by contact welding. In the manufacture of the heat exchanger, the mesh of the confuser-diffuser elements pre-cut along the length of the confuser-diffuser type are worn, which are fastened in the section zone using rings made of wire. The mesh confuser-
Смонтированная таким образом внутренняя труба помещается внутрь наружной и закрепляется на торцах.The inner pipe mounted in this way is placed inside the outer pipe and is fixed at the ends.
Работа устройства осуществляется следующим образом. При движении первого теплоносителя по кольцевому каналу, образованному внутренней трубой 4 и наружной трубой 1, среда теплоносителя перемещается в щель между сетчатым конфузорно-диффузорным элементом 10, находящимся в области пограничного слоя и поверхностью внутренней трубы 4, и турбулизирует поток. Вследствие принудительной турбулизации величина ламинарного подслоя уменьшается, тем самым увеличивается теплоотдача от внутренней трубы 4 к теплоносителю. При движении первого теплоносителя его средняя по сечению потока температура увеличивается, вследствие чего увеличивается его вязкость. Так как при этом уменьшается плотность, то также увеличивается скорость движения теплоносителя. С увеличением скорости и вязкости возрастает гидравлическое сопротивление, что приводит к уменьшению скорости движения теплоносителя в зоне между металлической сеткой и внешней поверхностью, это уменьшает передачу тепла от внутренней трубы потоку. Следующий по направлению потока диффузорно-конфузорный элемент имеет средний коэффициент живого сечения, больший предыдущего, и обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, вследствие чего скорость в зоне между сетчатым элементом и трубой возрастает, что приводит к увеличению скорости движения теплоносителя, обтекающего проволоки сетки, и соответственно компенсирует уменьшение теплоотдачи за счет увеличения вязкости нагреваемой среды. При нагреве сетчатых конфузорно-диффузорных элементов проволоки сетки удлиняются и сетка деформируется, при этом изменяется расстояние между сеткой и поверхностью трубы. Она выходит за пределы пограничного слоя. Однако вследствие наличия щелей между сетчатыми конфузорно-диффузорными элементами и скоб увеличение размеров сетки не приводит к ее короблению. При наличии гофрированности, сетка упирается выступами гофр в поверхность внутренней трубы, тем самым сохраняя положение и зазор между сетчатым элементом и поверхностью трубы.The operation of the device is as follows. When the first coolant moves along the annular channel formed by the inner pipe 4 and the outer pipe 1, the coolant medium moves into the gap between the mesh confuser-
Таким образом, заявленная конструкция теплообменника позволяет интенсифицировать теплоотдачу и более эффективно передавать тепловую энергию от горячего теплоносителя к холодному.Thus, the claimed design of the heat exchanger allows you to intensify heat transfer and more efficiently transfer thermal energy from hot to cold.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015100637/06A RU2578788C1 (en) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | Pipe in pipe type heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015100637/06A RU2578788C1 (en) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | Pipe in pipe type heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2578788C1 true RU2578788C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015100637/06A RU2578788C1 (en) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | Pipe in pipe type heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2578788C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191594U1 (en) * | 2019-05-14 | 2019-08-13 | Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт "Гермес" | HEAT EXCHANGER OF RECOVERY UNIT |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB847005A (en) * | 1957-03-18 | 1960-09-07 | Andre Huet | Improvements in and relating to tubular heat exchangers |
SU642591A1 (en) * | 1977-08-22 | 1979-01-15 | Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | "pipe in pipe" heat exchanger |
RU2028555C1 (en) * | 1992-05-14 | 1995-02-09 | Марат Рафаилович Умяров | Heater |
US5397179A (en) * | 1992-08-28 | 1995-03-14 | Turbocom, Inc. | Method and apparatus for mixing fluids |
RU96641U1 (en) * | 2010-03-22 | 2010-08-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный архитектурно-строительный университет КазГАСУ | DEVICE FOR HEAT EXCHANGE PROCESSES |
UA76631U (en) * | 2012-06-25 | 2013-01-10 | Винницкий Национальный Технический Университет | Heat exchange tube |
-
2015
- 2015-01-12 RU RU2015100637/06A patent/RU2578788C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB847005A (en) * | 1957-03-18 | 1960-09-07 | Andre Huet | Improvements in and relating to tubular heat exchangers |
SU642591A1 (en) * | 1977-08-22 | 1979-01-15 | Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | "pipe in pipe" heat exchanger |
RU2028555C1 (en) * | 1992-05-14 | 1995-02-09 | Марат Рафаилович Умяров | Heater |
US5397179A (en) * | 1992-08-28 | 1995-03-14 | Turbocom, Inc. | Method and apparatus for mixing fluids |
RU96641U1 (en) * | 2010-03-22 | 2010-08-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный архитектурно-строительный университет КазГАСУ | DEVICE FOR HEAT EXCHANGE PROCESSES |
UA76631U (en) * | 2012-06-25 | 2013-01-10 | Винницкий Национальный Технический Университет | Heat exchange tube |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191594U1 (en) * | 2019-05-14 | 2019-08-13 | Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт "Гермес" | HEAT EXCHANGER OF RECOVERY UNIT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4378046A (en) | Protective device for heat emitting structures | |
CN103629952A (en) | Tubular heat exchanger, method for manufacturing tubular heat exchanger and heat exchange equipment | |
CN108151571B (en) | Spiral louver type rectangular inner finned tube | |
WO2016015324A1 (en) | Streamline wavy fin for finned tube heat exchanger | |
US4789027A (en) | Ribbed heat exchanger | |
WO2015009205A1 (en) | Неат-exchange machines | |
CN209945071U (en) | Baffle plate heat exchanger with adjustable pitch | |
CA2486036A1 (en) | Anti-vibration support for steam generator heat transfer and method for making same | |
RU2578788C1 (en) | Pipe in pipe type heat exchanger | |
US4655282A (en) | Heat exchanger duct with heat exchange wiring | |
CN202836268U (en) | Pipe type heat exchanger and heat exchanging device | |
RU2543094C1 (en) | Tube and shell heat exchanger | |
RU2561799C1 (en) | Air cooling heat exchange unit | |
US3330336A (en) | Heat exchanger tubes with longitudinal ribs | |
RU2663370C1 (en) | Heat exchanger | |
RU146152U1 (en) | ROUGH TUBULAR HEAT EXCHANGE SURFACE | |
RU2450217C2 (en) | Heat receiving panel of solar collector | |
RU61397U1 (en) | CONVECTOR FOR WATER HEATING SYSTEM AND CONVECTOR SECTION | |
RU2714133C1 (en) | Cylindrical recuperative heat exchanger of coaxial type | |
CN204115533U (en) | A kind of vertical (type) condenser | |
EP1995542A2 (en) | Heat exchange device | |
CN216011296U (en) | Heat exchange pipe | |
RU185179U1 (en) | HEAT EXCHANGE PIPE | |
CN202485522U (en) | Finned tube for direct air cooled condenser | |
WO2010078686A1 (en) | Capillary tube for heat exchange |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190113 |