SU1086339A1 - Теплообменный элемент - Google Patents

Abstract

1. ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ , содержащий трубу и плотно охватывающий ее цилиндр с ребрами, причем цилиндр с ребрами выполнен из материала с больщей теплопроводностью, чем стенка трубы, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации теплообмена, на наружной поверхности трубы выполнены выступы, а на внутренней поверхности цилиндра - соответствующие им впадины, причем в поперечном сечении контактирующие поверхности выступов и впадин и.меют профиль совпадающих по направлению участков спиралей. 2.Элемент по п. 1, отличающийс  тем, что труба выполнена биметаллической с наружны .м слоем из более м гкого материала, чем внутренний слой. 3.Элемент по п. 1, отличающийс  тем, что зазоры между трубой и цилиндром заполнены самотвердеющей смесью. 4.Элемент по п. 1, отличающийс  тем, что зазоры между трубой и цилиндром заполнены смесью, расшир ющейс  при затю вердевании. О 00 с со 00 со

Description

М:5Г)бротсиис относитс  к тсгкпообмеиной ::-N, может быть испо.тьзовано, наириy .cj), .LJiii и:,го 0 5лени  теплообменников BE IcoKOio ;UiB;ieHHH, как с продольным, так и с поперечным оребрением труб, в частности атмосферных иснарителей криогенных жидкостей . И:}вестен трубчатый элемент теплообменника , выполненный в виде трубы с приваренными к ней нродольными ребрами в виде П-образных элементов 1. К недостаткам устройства следует отнести сложнос1ъ прива|)ки ребер к трубонроводам высокого давлени , а также снижение прочности трубопроводов, возможность их короб;1енн . Весьма сложно соединение толclocitMiHbix труб на коррозионностойких ста .:|ей с оребрением из высокотенлонроводных м;пч)налов, например алюминиевых снлаiioii . ilasiMCHee надежны такие соединени  Him работе в услови х резких изменений темHepaiyp н св занных с 1-:ими деформаций, нанрнме) в криогенной техшше. 1-1;5вестен тенлообменный .чемент, содержани1Й внут)еннк)К) то. стостенную трубу BbicoKoio давле1н-1 , Bbnio-uiemiyro из коррозио11нос1ойкой стали, и плотно охватываюН1ИЙ ее цилиндр, .бженш ш продольным наружн1)1м оребрением. Ци,1нндр образован двум  о|н бренными по,|уцилнпдрами из алю .мпниеиых ciiiaBOB,с:)единенньг и между собой н|)од()льнымн де(|1)р.мируемым11 замь1каlontMMH :J.ie ieHTaMii. 1 оторые обеснечивают пло1Н(.1е 1р1 Л1ган1:с с 1атигом нолуцилиндpoi i; rjixOo, : позвол ют комненси|Ю| ;:;ТЬ ,,e ;iop aiuiii. с;з зан1 ые с перепадами TcMiieo.-i rvp от Ki);i ;-iCHiHJX до температур среды 2 . Пе;1осТ(11ком такого элемента ив,1 етс  то. что Hp iocTi, зa ;ьн alOПIиx элементов недостаточнг ,1л  обеснечсни  достаточно больчн х дав.кчнп нрижима нилиндра к трубе, ч го ()6yc;iar.,iiiBaeT высокое термическое соiipoTHB .ieiiHe в зоне контакта, снижает эффе1 1Ч1И1ост1 , оребренп . В процессе эксплуrrv .iiuni снегова  забпвает в первую очеред| зону тен;1Ооб.менника, в которой р,-; д1 HieH,i замыкающие элементы. Кроме ТО о. :;. обходим допо.лнитсльный расход .л.::t на замыкающие элементы (до ;л. а устройства дл  сборки нолуци .::. ; -: :-а трубах отличаютс  сложностью. - изобретени  - гпггенсификаци  . нн.ч  нсль достиг аетс  тем, что в 1 : : ciiHOM э.лементе, содержащем трубу I ;:,:,;: ()хва1ьн4аюш.ий ее цилиндр с ребр .чмн. 1 ;1ичем цилиндр с ребрами выполнен 1Г-; материала с большей теилонроводностью, ь.сл сгенка трубы, на наружной поверхности 1Г-убы выполнены выступы, а на внутренней ;io;iepxHOCT i цилиндра - соответств ч( :rvi инадины, нричем в ноперечно : с.- ..;.:: KOHTaKTiinviOiijie ;; i нпхностп выстхчоз ;; впадин :.гче:;/т -риль совнадающих по HaHpaB;ieHHKj част ков снирале -. Труба выполнена биметал,и;ческой с наружны .м слоем из более м гкого .1атерчала. чем внутренний слой. Зазоры между трубой н чилипдром заполнены либо самотвердеющей смесью, .либо смесью, раснлир ющейс  нри затвсрдева1 ни. На фиг. 1 представлен тен.:10обме1пг; 1Й элемент, поперечный разрез; на фнг. 2 профиль выстуна трубы. Эле.мент содержит трубу 1 и., нержар.гчо щей стали, на которой вынолнень: 2. Трубу охватывает цилиндр 3, выполненный из алю.миниевого снлава, например, мею до.м экструзии, заодно с ребрами 4 и имеющий на внутренней поверхности впадины п. в которые вход т выступы 2 трубы 1 . стуны 2 и впадины 5 ограничены кон-;,н рующими поверхност ми 6, представ.л нк : ми собой Б поперечном сечении совн;: -::i щие по нанравлению учас1ки ггчоскнх ; i, ралей с углом нодъема, п)н котором . :. между касательной 7 к спирали 6 в .ноГ-,; i ее точке .1 и касательной 8 к окруж: с-: 9 в той же точке меньще yr;ia трени  ,.:  нар материалов, из которых выполнен, :i . линдр 3 и выступы 2 трубы 1, а также и;; верхност ми К), нредставл ющими собсл в понеречно.м сечении участки радиусов. Труба может быть выно.лнепа бимс1алличеекой . При этом наружна  часть i; трубы 1 с ныступа.ми 2 вынолпена из алю миниевого сплава АД1, а внутренн   част1. ее - из нержанеюнл.ей стали .Х18Н10Т. Это yHpoHuicT изг()тон.тение выстуног 2 на 1, улучн1ает тен;ювой ко:пакт меж. трубой 1 и цили)1дром 3. В результате нредла1ас1 -0 ; Bi iiKAnuMiii,i контактирую1них поверхностен трубы i г цилиндра 3 нри их взаимном н|1овороте чро исходит самозак.тиниванис чсч обеспеч.чваетс  надежный тепловой к ггакт. Зазорь 2 между трубой 1 и цилиндро.ад загюлнсн са.мотвердеюп1ей смесью. Наличие самотвердеющей емеси, например эпоксидной ко.мпозицни в зазорах 12 преп тствует обратному нровороту трубы и цилиндра, обеснечива  сохранение достигнутого теплового контакта при вибраци х. Дл  образовани  дополнительных тепловых MOCTOFJ в самотвердеющую смесь 13 ввел.снь высокотенлонроводные мелкодисперсные наполнители, например, графит, нитрид бора, повыщающие ее теплонроводность в 10...20 раз. Кроме того, при затвердевании в зазорах 12 такой самотвердеющей смеси, расщир ющейс  при нагревании как, например, пенопласта, последн   расшир етс  и оказывает значительное (до 50 кг/см) давление на поверхности 10 выступов 2 н В1:адин о. .1ьти .)у1ощне усили  О ,р(1С:атическ1:х давле:чч расн1ир юн1СЙс  смеси направлены тан:чм;; ,иалы1о и создают резу.льтнрующий .момент , способствующий дальнейшему ировороту .

Теплообменный элемент работает слсмую 1ЦИМ образом.

Один из теплоносителей (в данном случае криогенна  жидкость) подают is трубу 1 под высоким давлением (42 МПа). Ребра 6 цилиндра 5 омываютс  атмосферным воздухом и нагреваютс . Далее тепловые потоки поступают по тепловым мостам, образованным в зонах контакта зазоров 12 с самотвердеющей смесью 13, на трубу 1, передава сь крногеимои жндкост1,к) и подогро ва  ее.

При использо1 аП И ирод.чагаомого стройства упрощаетс  c6(;iK;i трубопроводов С оребр юшими :),:о е1-:тимп. сГюрка сводитс  к наниз1,ваник: орепр юш : элемсм тов на трубопровод ;i luiBonorx г:. ;) упорп. Отсутствие cneuna.,i замк( уот|)ойст1; снижает мета.мосмкость opcopvionvnx 4.к-мсптов на 1 о...2();;-;. I loBijiiiieiiiit.ic к()пта1чтные механические напр жени  :, способствуют иптепс 1(|11кап1 и теп. loonNHMKt п Tf,- спиже1П н коптактп1,:х терм11чоскпх со п1К)тивлений.

Claims (4)

1. ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕ-

МЕНТ, содержащий трубу и плотно охватывающий ее цилиндр с ребрами, причем цилиндр с ребрами выполнен из материала с большей теплопроводностью, чем стенка трубы, отличающийся тем, что, с целью ин тенсификации теплообмена, на наружной поверхности трубы выполнены выступы, а на внутренней поверхности цилиндра — соответствующие им впадины, причем в поперечном сечении контактирующие поверхности выступов и впадин имеют профиль совпадающих по направлению участков спиралей.

2. Элемент по π. 1, отличающийся тем, что труба выполнена биметаллической с наружным слоем из более мягкого материала, чем внутренний слой.

3. Элемент по π. 1, отличающийся тем, что зазоры между трубой и цилиндром заполнены самотвердеющей смесью.

4. Элемент по π. 1, отличающийся тем, что зазоры между трубой и цилиндром заполнены смесью, расширяющейся при затвердевании.