SU1698614A1 - High-temperature heat exchange pipe - Google Patents
High-temperature heat exchange pipe Download PDFInfo
- Publication number
- SU1698614A1 SU1698614A1 SU894756709A SU4756709A SU1698614A1 SU 1698614 A1 SU1698614 A1 SU 1698614A1 SU 894756709 A SU894756709 A SU 894756709A SU 4756709 A SU4756709 A SU 4756709A SU 1698614 A1 SU1698614 A1 SU 1698614A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- pipe
- balls
- heat exchange
- heat
- exchange pipe
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к теплоэнергетике и может быть использовано в энергетических установках с высокотемпературным теплоносителем. Цель изобретени - повышение эксплуатационной надежности и уменьшение габаритов. Теплообменна труба 1 содержит неподвижную засыпку шаров 2 одинакового диаметра, размещенную между проницаемыми пластинами 3 и 4. Диаметр шаров 2 составл ет 0,15-0,25 внутреннего диаметра трубы. 2 ил,The invention relates to a power system and can be used in power plants with high-temperature coolant. The purpose of the invention is to increase the operational reliability and reduce the size. The heat exchange pipe 1 contains a fixed bed of balls 2 of the same diameter, placed between the permeable plates 3 and 4. The diameter of the balls 2 is 0.15-0.25 of the internal diameter of the pipe. 2 or
Description
Изобретение относитс к теплоэнергетике и может быть использовано в транспор- тных энергетических установках, преимущественно с высокотемпературным теплоносителем.The invention relates to a power system and can be used in transport power plants, mainly with high-temperature coolant.
Известные теплообменные трубы с ин- тенсификаторами теплообмена, выполненными в виде неподвижной плотной засыпки шаров.Known heat exchange tubes with heat exchange intensifiers made in the form of a fixed dense filling of balls.
При работе теплоноситель течет между частицами засыпки параллельно стенкам. Интенсивность теплосъема с поверхности трубы возрастает вследствие увеличени скорости движени теплоносител вблизи стенки трубы, с одной стороны, и благодар теплопроводности между стенкой и засыпкой шаров, с другой стороны. Эффективность теплообменных труб с агаровым заполнением обеспечивает целесообразность их использовани в компактных транспортных теплообменниках.During operation, the coolant flows between the particles of the filling parallel to the walls. The intensity of heat removal from the pipe surface increases due to an increase in the velocity of the coolant near the pipe wall, on the one hand, and due to the heat conduction between the wall and the backfill of the balls, on the other hand. The efficiency of heat exchanging tubes with agar filling ensures the expediency of their use in compact transport heat exchangers.
В известной тзплообменной трубе диаметры шаров засыпки меньше диаметра трубы D настолько, что засыпку можно рассматривать , как квазигомогенную систему (d/D ). Однако теплогидравлическа эффективность таких засыпок невелика. В таблице приведены отношени факторов аналогии Рейнольдса (г а/А Р, а - коэффициент теплоотдачи от стенки тепло- обменной трубы; Д Р - перепад давлений на входе и выходе из трубы дл различных значений d/D, отнесенных к фактору аналогии Рейнольдса г0 при d/D .In the well-known pipe pipe, the diameters of the balls of the backfill are less than the diameter of the pipe D so that the backfill can be considered as a quasi-homogeneous system (d / D). However, the thermo-hydraulic efficiency of such backfill is low. The table shows the relations of the Reynolds analogy factors (g a / A P, a is the heat transfer coefficient from the wall of the heat exchange pipe; D P is the pressure drop at the inlet and outlet of the pipe for various values of d / D related to the Reynolds r0 analogy factor d / d.
Из таблицы видно, что теплогидравлическа эффективность теплообменных труб растет с увеличением отношени d/D. Более того, при d/D 0:15 с уменьшением величины d/D коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к теплоносителю падает. В шарах, размещенных вблизи стенки, наблюдаетс градиент температур, который при больших температурных напорах порождает большие термические напр жени , способные вызвать разрушение шаров и, следовательно, потерю работоспособности теплообменной трубы. Все это снижает эффективность и надежность известной тепло- обменной трубы.From the table it can be seen that the heat-hydraulic efficiency of the heat exchange tubes increases with an increase in the d / D ratio. Moreover, when d / D 0:15 with a decrease in d / D, the heat transfer coefficient from the pipe wall to the coolant drops. In balls located near the wall, a temperature gradient is observed, which, at high temperature pressures, generates large thermal stresses that can cause the balls to collapse and, consequently, the loss of efficiency of the heat exchanger tube. All this reduces the efficiency and reliability of the known heat exchange pipe.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению вл fThe closest to the technical nature of the present invention, the state f
fefe
ОABOUT
юYu
0000
сьis smiling
етс теплообменна труба, содержаща засыпку из шаров, диаметр которых несколько больше радиуса трубы (d/D Ј0,5).A heat exchange tube containing a charge of balls whose diameter is slightly larger than the radius of the tube (d / D Ј 0.5).
При работе теплоноситель течет между шарами параллельно стенке трубы. Шары турбулизируют поток теплоносител , вытесн ют его к стенке трубы, за счет чего увеличиваетс интенсивность теплосъема с поверхности трубы. Увеличение величины d/D до 0,5 и более позвол ет повысить теп- логидравлическую эффективность шаровой засыпки (см. таблицу). Однако при движении по теплообменной трубе высокотемпературного теплоносител шары наход тс в области высоких градиентов температур, обуславливающих термические напр жени , способные вызвать разрушение шаров и потерю работоспособности теплообменной трубы. Кроме того, при d/D 0,15 с увеличением величины d/D коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к теплоносителю падает, что приводит к необходимости увеличени длины трубы при заданных ее диаметре и тепловом потоке. Указанные особенности снижают надежность и увеличивают габариты известной теплообменной трубы.During operation, the coolant flows between the balls parallel to the pipe wall. The balls turbulent the flow of coolant, displace it to the pipe wall, thereby increasing the intensity of heat removal from the pipe surface. Increasing the d / D value to 0.5 or more permits an increase in the thermal-hydraulic efficiency of the ball fill (see table). However, when moving along a heat exchange tube of a high-temperature heat carrier, the balls are in the region of high temperature gradients causing thermal stresses that can cause the balls to collapse and the heat exchange tube to lose its functionality. In addition, at d / D of 0.15 with an increase in the value of d / D, the heat transfer coefficient from the pipe wall to the coolant decreases, which leads to the need to increase the length of the pipe for a given diameter and heat flux. These features reduce the reliability and increase the dimensions of the well-known heat exchange tube.
Целью изобретени вл етс повышение надежности работы и компактности теп- лообменной трубы за счет выбора оптимального соотношени между диаметрами трубы и шаров засыпки.The aim of the invention is to increase the reliability of operation and compactness of the heat exchange pipe by choosing the optimal ratio between the diameters of the pipe and the backfill balls.
Указанна цель достигаетс тем, что в теплообменной трубе диаметром D, содержащей неподвижную засыпку шаров одинакового диаметра d, размещенную между проницаемыми пластинами (сетками), согласно изобретению диаметр шара засыпки определ етс из соотношени d/D 0,2± ±0,05.This goal is achieved by the fact that in a heat exchange pipe of diameter D containing a fixed bed of balls of the same diameter d placed between permeable plates (grids), according to the invention, the diameter of the ball of backfill is determined from the ratio d / D 0.2 ± ± 0.05.
В такой теплообменной трубе теплоноситель омывает шары, турбулизируетс , вытесн етс шарами к стенке и движетс возле нее с большей скоростью, чем в центре трубы, вследствие увеличени локальной поразности шаровой засыпки. Все это обуславливает рост интенсивности тепло- съема с поверхности трубы. При движении в трубе высокотемпературного теплоносител целесообразно примен ть керамические или стальные шары, дл которых зависимость безразмерного коэффициента теплоотдачи а а/Оо (индекс О, как и выше, относитс к засыпке с d/D - 0) от отношени d/D, полученна на основе опытов , приведена на фиг. 2а. Из фиг. 2а видно, что максимум теплосъема достигаетс при d/D - 0,15. Величина градиента температур достигаетс в трубе, заполненной шарами,In such a heat exchange tube, the coolant washes the balls, turbulence, is displaced by the balls to the wall and moves near it with greater speed than in the center of the pipe, due to an increase in the local difference of the ball backfill. All this causes an increase in the intensity of heat removal from the pipe surface. When moving in a high-temperature heat transfer pipe, it is advisable to use ceramic or steel balls, for which the dependence of the dimensionless heat transfer coefficient aa / Oo (O index, as above, refers to backfill with d / D - 0) on the ratio d / D obtained by The basis of the experiments is shown in FIG. 2a From FIG. 2a, it can be seen that the maximum heat output is reached at d / D = 0.15. The magnitude of the temperature gradient is reached in a tube filled with balls
обратно пропорциональна эффективному коэффициенту теплопроводности Аэф. На основе опытных данных дл стальных и керамических шаров, размещенных в трубе,inversely proportional to the effective thermal conductivity coefficient Aeff. Based on the experimental data for steel and ceramic balls placed in a pipe,
вы влена зависимость безразмерной величины эффективного коэффициента теплопроводности Дэф/Аэф0 от отношени d/D. Эта зависимость приведена на фиг. 26. Из фиг. 26 видно, что максимальное значение эффективного коэффициента теплопроводности достигаетс при d/D 0,2. Величина а Дэф характеризует отношение термического сопротивлени сло шаров к термическому сопротивлению пристеннойThe dependence of the dimensionless value of the effective thermal conductivity Deff / Aeff0 on the ratio d / D was found. This relationship is shown in FIG. 26. Of FIG. 26 that the maximum value of the effective thermal conductivity coefficient is reached at d / D 0.2. The value of a Def describes the ratio of the thermal resistance of a layer of balls to the thermal resistance of the wall
зоны. На основе уже приведенных данных получена зависимость а /Аэф от d/D она приведена на фиг. 2в. Из фиг. 2в видно, что отношение и//эф минимально при d/D 0,2±0,05. Наибольший теплосъем в этомzone. Based on the data already presented, the dependence of a / Aeff on d / D is obtained. It is shown in FIG. 2c. From FIG. 2c that the ratio and // eff is minimal at d / D 0.2 ± 0.05. The greatest heat removal in this
случае достигаетс при наименьшем градиенте температур в шаровой засыпке. При фиксированном диаметре тепловой трубы и тепловом потоке длину трубы можно уменьшить почти на 30%, а градиент температурThis is achieved with the lowest temperature gradient in the ball bed. With a fixed diameter of the heat pipe and heat flux, the length of the pipe can be reduced by almost 30%, and the temperature gradient
в шаровой засыпке более чем в б раз. При значени х d/D 0,15 резко снижаетс эффективна теплопроводность шаровой засыпки , а при d/D 0,25 - коэффициент теплоотдачи стенки трубы, что снижает надежность и увеличивает габариты высокотемпературной теплообменной трубы.in ball fill more than b times. At d / D values of 0.15, the thermal conductivity of the ball fill decreases sharply, and at d / D 0.25, the heat transfer coefficient of the pipe wall decreases, which reduces reliability and increases the dimensions of the high-temperature heat exchange pipe.
Таким образом, на основе известных опытных данных получено новое неизвестное ранее соотношение между диаметромThus, based on the known experimental data, a new previously unknown relationship between the diameter
тепловой трубы и диаметрами засыпанных в нее шаров, позвол ющее получить новое свойство: увеличить теплосъем с поверхности высокотемпературной трубы при одновременном градиенте температур и,the heat pipe and the diameters of the balls poured into it, which allows to obtain a new property: to increase the heat removal from the surface of the high-temperature pipe with a simultaneous temperature gradient and,
следовательно, термических напр жений в шаровой засыпке.consequently, thermal stresses in ball filling.
На фиг. 1 показан продольный разрез теплообменной трубы с шаровой засыпкой.FIG. 1 shows a longitudinal section of a heat exchanger tube with ball filling.
Теплообменна труба 1 содержит неподвижную засыпку шаровых элементов 2, размещенную между проницаемыми пластинами (сетками) 3, 4.The heat exchange tube 1 contains a fixed bed of ball elements 2, placed between the permeable plates (grids) 3, 4.
При работе теплоноситель через сетку 3During the work the heat carrier through a grid 3
поступает в теплообменную трубу 1, обтекает шаровые элементы 2, обеспечивает требуемый теплосъем со стенок трубы 1 и удал етс через сетку 4 из теплообменной трубы.enters the heat exchange tube 1, flows around the spherical elements 2, provides the required heat removal from the walls of the tube 1 and is removed through the mesh 4 from the heat exchange tube.
Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позвол ет уменьшить градиент температур и термические напр жени в шаровой засыпке, габаритыThe proposed solution in comparison with the prototype allows to reduce the temperature gradient and thermal stresses in the ball bed, the dimensions
теплообменной трубы за счет увеличени эффективного коэффициента теплопроводности засыпки шаров и коэффициента теплоотдачи на стенке трубы путем выбора оптимального соотношени диаметров трубы и шаров и тем самым сделать высокотемпературную теплообменную трубу компактной и более надежной в работе.heat exchange pipe by increasing the effective thermal conductivity of the filling of the balls and the heat transfer coefficient on the pipe wall by choosing the optimal ratio of the diameters of the pipe and the balls and thus making the high-temperature heat-exchange pipe compact and more reliable in operation.
00
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894756709A SU1698614A1 (en) | 1989-11-04 | 1989-11-04 | High-temperature heat exchange pipe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894756709A SU1698614A1 (en) | 1989-11-04 | 1989-11-04 | High-temperature heat exchange pipe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1698614A1 true SU1698614A1 (en) | 1991-12-15 |
Family
ID=21478340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894756709A SU1698614A1 (en) | 1989-11-04 | 1989-11-04 | High-temperature heat exchange pipe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1698614A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113899237A (en) * | 2021-11-10 | 2022-01-07 | 哈尔滨工程大学 | Reinforced heat exchange tube adopting hollow structure ball bed |
CN113899236A (en) * | 2021-11-10 | 2022-01-07 | 哈尔滨工程大学 | Micro-rib heat exchange tube filled with spherical particles |
-
1989
- 1989-11-04 SU SU894756709A patent/SU1698614A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент US Nk 3921711. кл. F28F 13/12, 1975. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113899237A (en) * | 2021-11-10 | 2022-01-07 | 哈尔滨工程大学 | Reinforced heat exchange tube adopting hollow structure ball bed |
CN113899236A (en) * | 2021-11-10 | 2022-01-07 | 哈尔滨工程大学 | Micro-rib heat exchange tube filled with spherical particles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chiou | Experimental investigation of the augmentation of forced convection heat transfer in a circular tube using spiral spring inserts | |
SU1698614A1 (en) | High-temperature heat exchange pipe | |
US2878789A (en) | Heat exchangers with catalytic combustion | |
Marto et al. | Film condensation of steam on horizontal finned tubes: Effect of fin shape | |
CN111397413A (en) | Loop heat pipe heat accumulator | |
SU1719875A1 (en) | Heat exchange tube | |
SU1749684A1 (en) | Heat exchanger | |
RU219424U1 (en) | LIQUID HEAT EXCHANGER | |
Xu et al. | An experimental study on a straight-channel printed circuit heat exchanger for supercritical CO2 power cycle applications | |
JPS5610692A (en) | Heat exchanger | |
RU2095720C1 (en) | High-temperature heat-exchange tube | |
Yoshii | Transient testing technique for heat exchanger fin surfaces(Heat transfer characteristics of air conditioner finned tube heat exchanger surfaces from steady state heat balance, monitoring fluid temperature response at outlet) | |
Hsieh et al. | Heat transfer coefficients of double pipe heat exchanger with helical type roughened surface | |
JPS56138695A (en) | Heat exchanger for high-pressure fluid | |
SU821897A1 (en) | Tube-in-tube heat exchanging element | |
CN2109540U (en) | Low boiling point in-tube boiling heat exchanger | |
SU1726954A1 (en) | Tubular spiral exchanger | |
JPS563888A (en) | Rotating regenerator | |
RU2037119C1 (en) | Heat exchanging member | |
SU985639A1 (en) | Vortex pipe | |
SU589510A1 (en) | Vortex pipe | |
Karabacak | Experimental relationships for heat flux, Nusselt number and temperature difference in a finned heater | |
SU879235A1 (en) | Shell-and-tube sectional heat exchanger | |
SU566121A1 (en) | Heat exchange tube | |
SU1508081A1 (en) | Vertical film-type heat exchanger |