SU1518648A1

SU1518648A1 - Heat exchange element

Info

Publication number: SU1518648A1
Application number: SU874256655A
Authority: SU
Inventors: Валерий Львович Жданов; Петр Яковлевич Черепанов
Original assignee: Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1989-10-30

Abstract

Изобретение относитс к теплотехнике и позвол ет интенсифицировать теплообмен. Теплообменный элемент выполнен с наружным профилем в поперечном сечении, имеющем закругленный передний участок 1, расшир ющийс средний участок 2 и сужающийс кормовой участок 3, к которому примыкают продольные ребра 4, расположенные по касательной к образующим профил и имеющие заостренные свободные кромки. Интенсификаци теплообмена происходит за счет безотрывного обтекани элемента потоком с минимальной толщиной пограничного сло , а также за счет вихреобразовани на острых кромках ребер 4, привод щем к увеличению уровн турбулентности в следе за элементом, что способствует выравниванию распределени температуры по объему потока. 2 ил.The invention relates to heat engineering and allows to intensify heat exchange. The heat exchange element is made with an external profile in cross section, having a rounded front section 1, an expanding middle section 2 and a narrowing feeding section 3, adjacent to longitudinal ribs 4, located tangentially to the forming profile and having pointed free edges. Intensification of heat exchange occurs due to the continuous flow around the element with a minimum boundary layer thickness, as well as due to vortex formation on the sharp edges of the ribs 4, leading to an increase in the level of turbulence in the wake of the element, which contributes to equalizing the temperature distribution over the flow volume. 2 Il.

Description

СПSP

СХ)CX)

0000

фиг. 1FIG. one

Изобретение относитс к теплотех- нике и может быть использовано в теплоэнергетике , химической, нефт ной и металлургической промышленности.The invention relates to heat engineering and can be used in heat and power, chemical, petroleum and metallurgical industries.

Цель изобретени - интенсификаци теплообмена.The purpose of the invention is to intensify heat transfer.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменный элемент; на фиг. 2 - ребро с заостренной свободной кромкойFIG. 1 shows the proposed heat exchange element; in fig. 2 - edge with a pointed free edge

Теплообменный элемент имеет в поперечном сечении наружный профиль, включающий закругленный передний участок 1, расшир ющийс средний участок 2 и сужающийс кормовой учас ток 3, к которому примыкают продольные ребра 4, расположенные по касательной к образующим профил кормового участка 3. Свободные кромки 5 ребер 4 выполнены заостренными.The heat exchange element has an outer profile in cross section, including a rounded front section 1, an expanding middle section 2 and a narrowing aft section 3, which is joined by longitudinal ribs 4 tangentially to the forming profile of the aft section 3. Free edges 5 of the fins 4 are made pointed.

В процессе работы поток теплоносител набегает со стороны переднего участка 1. При этом описьюаема форма при отношении длины элемента L к максимальной ширине d среднего участка 2 равной 3-5 способствует безбтрьшному обтеканию элемента.During operation, the flow of coolant runs from the front section 1. In this case, the described form with the ratio of the length of the element L to the maximum width d of the middle section 2 equal to 3-5 contributes to a smooth flow around the element.

Безотрьшное обтекание с минимальной толщиной пограничного сло обеспечивает эффективный теплообмен между поверхностью тела и потоком. Ввиду наличи на ребрах 4 острых кромок 5 на последних образуютс вихри с частотой схода l 60 Гц (Кс ьЮ) , Они привод т к увеличению пульсаций скорости в отрьтной или рециркул ционной зонах Фечени . Увеличение уров н турбулентности в следе за тепло- обменным элементом приводит к формированию в пучке потока с повышенной степенью турбулентности по сравнению с его исходным состо нием. Полость между ребрами 4, расположенна за кормовым участком 3 элемента, заполA smooth flow around with a minimum thickness of the boundary layer provides effective heat exchange between the surface of the body and the flow. Due to the presence of 4 sharp edges 5 on the ribs, vortices with a frequency of l 60 Hz (KsV) are formed on the latter, They lead to an increase in velocity pulsations in the left or recirculation zones of Fecheni. An increase in the level of turbulence in the wake of the heat exchange element leads to the formation of a flow in the beam with a higher degree of turbulence compared with its initial state. The cavity between the ribs 4, located behind the feed area 3 elements, filled

н етс вихревым течением. В зависимости от глубины полости в ней может образоватьс либо один центральный вихрь, либо последовательность вих0swirling current. Depending on the depth of the cavity, either one central vortex or the sequence

QQ

5 five

д d

00

5five

рей, интенсивность которых убывает по мере приближени ко дну полости. С точки зрени организации оптимального теплообмена полости отношение глубины полости 1 к рассто нию h между заостренными кромками 5 следует выдерживать в интервале 0,75-1, а рекомендуемый угол наклона образующих профил кормового участка 3 к горизонтальной касательной профил равен 3-6°.Rei, the intensity of which decreases as it approaches the bottom of the cavity. From the point of view of the organization of the optimal heat exchange of the cavity, the ratio of the depth of cavity 1 to the distance h between the pointed edges 5 should be maintained in the range of 0.75–1, and the recommended inclination angle of the profile of the aft section 3 to the horizontal tangent profile is 3-6 °.

Предлагаемый теплообменный элемент , сохран достоинства удобооб- текаемых тел (низкие значени коэффициента сопротивлени , узка область отрьшного течени , при которых имеет место оптимальна передача тепла к поверхности тела) за счет вихреобра- зовани на двух острых кромках в кормовой области генерирует рост турбулентных пульсаций, турбулентной в зкости и, тем самым, интенсифицирует как теплообмен между теплоносителем и решеткой теплообменного аппарата, так и перемешивание теплоносител , что способствует выравниванию распределени температуры по объему потока и, следовательно, более равномерному нагреву теплообменного элемента по его длине, снижа , таким образом, уровень термических Напр жений на элементах конструкции теплообменных аппаратов.The proposed heat exchange element, preserving the advantages of the body to be wound (low values of the drag coefficient, a narrow area of open flow, at which optimum heat transfer to the body surface takes place), due to the vortex formation on two sharp edges in the feeding area, generates an increase in turbulent pulsations, turbulent viscosity and, thereby, intensifies both the heat exchange between the coolant and the grid of the heat exchanger, and the mixing of the coolant, which contributes to the leveling of the distribution tim temperature of the flow volume and, hence, a more uniform heating of the heat exchange element over its length, thereby reducing the level of thermal stress on the structural elements of heat exchangers.

Claims

Invention Formula

The heat exchange element, the outer profile of which in cross section includes a rounded front section, an expanding middle section and a tapering feeding section, adjacent to which are longitudinal ribs, characterized in that, in order to intensify the heat exchange, the longitudinal edges are tangential to the forming section of the feeding area and have pointed free edges.

five

i

Y

fuy. 2