SU1118843A1 - Теплообменный элемент типа "труба в трубе - Google Patents

Abstract

1. ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ ТИПА «ТРУБА В ТРУБЕ, содержащий внутреннюю опускную трубу и наружную трубу, заглушенную с одного торца крышкой, внутренн   поверхность которой образована вращением дуги окружности относительно оси трубы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  выходного паросодержани  при использовании элемента в высоконапр женных парогенерирук щнх установках, наружна  поверхность опускной трубы выполнена конической с углом конусности 0,4-1°, а сама труба - переменной толщины, плавно уменьшающейс  в направлении к выходному срезу, обращенному к крышке. 2.Теплообменный элемент по п. 1, отличающийс  тем, что выходной срез опускной трубы размещен от нижней точки крышки на рассто нии 1,25-1,67 внутреннего диаметра опускной трубы. 3.Теплообменный элемент по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что дуга окружности, С ж образующа  при вращении внутреннюю поверхность крыщки, имеет радиус 0,8-1,2 (О внутреннего диаметра опускной трубы. 00 СХ) 4;: 00

Description

Изобретение относитс  к теплознергетике и может быть использовано в парогенераторах и других высоконапр женных теплообменниках . Известен теплообменный элемент типа «труба в трубе, в котором дл  интенсификации процесса теплообмена внутренн   труба , выполнена с переменной толщиной стенки, ступенчато измен ющейс  по ходу среды 1.. Недостатки известного теплообменного элемента - повышенное гидравлическое сопротивление элемента в повороте и в кольцевом пространстве между трубами, обусловленное ступенчатой конструкцией внутренней трубы и наличием зон вихреобразовани  в кольцевом повороте, сравнительно низка  интенсивность теплообмена между нагреваемой и греющей средой и невысокие значени  величины выходного паросодержани  при использовании теплообменного элемента в парогенераторах. Известен также теплообменный элемент типа « труба в трубе, содержащий внутреннюю опускную трубу и наружную трубу, заглушенную с одной стороны крышкой, внутренн   поверхность которой образована вращением дуги окружности относительно оси трубы 2. Недостатком данного теплообменного элемента также  вл етс  невысокое выходное паросодержание. Цель изобретени  - повышение выходного паросодержани  при использовании элемента в высоконапр женных парогенерирующих установках. Поставленна  цель достигаетс  тем, что 3 теплообменном элементе типа «труба в трубе, содержащем внутреннюю опускную трубу и наружную трубу, заглушенную с одной стороны крышкой, внутренн   поверхность которой образована вращением дуги окружности относительно оси трубы, наружна  поверхность опускной трубы выполнена конической с углом конусности 0,4- 1°, а сама труба - переменной толщины, плавно уменьшающейс  в направлении к выходному срезу, обращенному к крышке. Выходной срез опускной трубы может быть размещен от нижней точки крышки на рассто нии 1,25-1,67 внутреннего диаметра опускной трубы. Дуга окружности, образующа  при вращении внутреннюю поверхность крыщки, может иметь радиус 0,8-1,2 внутреннего диаметра опускной трубы. На фиг. 1 изображен предлагаемый тег лообменный элемент типа «труба в трубе ; на фиг. 2 - график зависимости коэффициента гидравлического сопротивлени  теплообменного элемента от величины зазора между выходным срезом опускной трубы и нижней точкой крышки при 0,9, (1 - Re 5000;2-Re 15000); на фиг. 3 - зарзисимости распределени  паросодержани  по длине теплообменного элемента. Теплообменный элемент содержит внутреннюю опускную трубу 1 и наружную трубу 2, заглушенную с одного торца крыщкой 3. Наружна  поверхность крыщки сферическа , а внутренн   образована вращением дуги окружности относительно оси трубы и имеет обтекатель 4. Наружна  поверхность опускной трубы 1 выполнена конической , а сама труба - переменной толщины , плавно уменьща.ющейс  в направлении к выходному срезу, обращенному к крышке 3. Опускна  труба 1 снабжена спиральными ребрами 5, образующими с внутренней поверхностью наружной трубы 2 змеевиковый канал. Работа теплообменного элемента осуществл етс  следующим образом. Поток теплоносител , двига сь по внутренней опускной трубе 1, подогреваетс  потоком , движущимс  вверх по змеевиковому каналу. На выходе из опускной трубы 1 поток, встреча  обтекатель 4 и внутреннюю поверхность крышки 3, плавно поворачиваетс  на 180° без перестройки профил  скоростей и поступает в змеевиковый канал. Спиральные ребра 5 производ т закрутку потока, необходимую дл  интенсификации теплообмена между теплоносителем и греющей средой. Закрученный поток турбулизируетс  и. под действием центробежных сил более плотна  и холодна  часть теплоносител  в потоке отбрасываетс  к внутренней стенке наружной трубы 2, интенсифициру  тем самым процесс теплообмена с греющей средой за счет разрушени  пристенного гидродинамического подсло , создающего основное термическое сопротивление передавае.мому потоку тепла. Оптимальные геометрические параметры, характеризующие предлагаемый теплообменный элемент были определены опытным путем. Испытани , проведенные в диапазоне чисел Re 3000-16000, который  вл етс  рабочим дл  современных теплообменников, показали, что минимальные сопротивлени  теплообменного канала обеспечиваютс  при величине зазора между нижним срезом опускной трубы и внутренней поверхностью крыщки -j 1,25-1,67, отношении радиуса окружности , образующей внутреннюю поверхность крышки к внутреннему диаметру опускной трубы - 0,8-1,2. Из фиг. 3 видно, что в теплообменном элементе с цилиндрической опускной трубой паросодержание на выходе уменьшаетс  вследствие перетечек тепла в опускную трубу из змеевикового канала и конденсации пара (крива  1). Применение конической опускной трубы, ( О 0,4-1°) позвол ет

устранить отмеченные недостатки и получить более высокое выходное наросодержание обогреваемой среды (крива  2).

Указанные геометрические характеристики способствуют плавному безотрывному течению рабочего тела в канале, обеспечива  тем самым хорошие гидродинамические характеристики теплообменного элемента , что исключает возможность возникновени  термоциклических пульсаций в районе крышки.

Применение предлагаемого теплообменного элемента позвол ет повысить термическое сопротивление тепловому потоку, передаваемому от теплоносител , движущегос  в змеевиковом канале, потоку в опускной трубе, что исключает конденсацию пара, и, тем самым, обеспечить на выходе и; теплообменного элемента высокие значени  выходного паросодержани , а также уменьшить зону вихреобразовани  в кольцевом повороте и, тем самым, уменьшить гидравлическое сопротивление элемента, что способствует сокрашению габаритов теплообменных аппаратов, работаюших на естественной циркул ции, или уменьшить затраты на прокачку теплоносител  при принудительной циркул ции.

Claims (3)

1. ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ ТИПА «ТРУБА В ТРУБЕ», содержащий внутреннюю опускную трубу и наружную трубу, заглушенную с одного торца крышкой, внутренняя поверхность которой образована вращением дуги окружно сти относительно оси трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения выходного паросодержания при использовании элемента в высоконапряженных парогенерирующих установках, наружная поверхность опускной трубы выполнена конической с углом конусности 0,4—1°, а сама труба — переменной толщины, плавно уменьшающейся в направлении к выходному срезу, обращенному к крышке.

2. Теплообменный элемент по π. 1, отличающийся тем, что выходной срез опускной трубы размещен от нижней точки крышки на расстоянии 1,25—1,67 внутреннего диаметра опускной трубы.

3. Теплообменный элемент по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что дуга окружности, g образующая при вращении внутреннюю по- — верхность крышки, имеет радиус 0,8—1,2 внутреннего диаметра опускной трубы.

SU „„ 1118843

1.1 18843