SU1726954A1

SU1726954A1 - Трубчатый спиральный теплообменник

Info

Publication number: SU1726954A1
Application number: SU894764299A
Authority: SU
Inventors: Владимир Алексеевич Мартынов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1992-04-15

Abstract

Изобретение относитс к теплообмен- ным аппаратам. Цель изобретени - интенсификаци теплообмена и повышение компактности при использовании плоскоовальных труб. На сердечник 1 навиты плоскоовальные трубы 2 с проволочным спиральным оребрением. Сердечник 1 с трубами 2 заключен в обечайку 4 с крышками 5. Геометри труб 2 определ етс следующими соотношени ми: 1,5 Ьт/ат; 3 Ю; 3 ат/dn 10, где ат - наименьшей размер сечени трубы; Ьт - наибольший размер сечени трубы; 5т - толщина стенки трубы; dn - диаметр проволоки оребрени . 2 ил.

Description

(pue.i

Изобретение относитс к трубчатым спиральным теплообменникам, примен емым в криогенной технике, преимущественно в криогенных гелиевых установках (КГУ).

Известен кожухотрубный теплообменник , содержащий пучок винтообразно закрученных труб овального профил , установленных с касанием соседних труб по максимальному размеру овала и закрепленных пр мыми кольцами в трубных досках.

Недостатками такого теплообменника вл ютс невысока термодинамическа эффективность, значительна его масса и габариты в случае применени в КГУ.

Известен также трубчатый спиральный теплообменник, содержащий сердечник с навитыми на него в несколько слоев круглыми трубами, имеющими проволочное спиральное оребрение.

Применение таких труб не обеспечивает достаточно высокую интенсификацию теплообмена и компактность как в трубном пространстве, так и в межтрубном пространстве аппарата.

Целью изобретени вл етс интенсификаци теплообмена и повышение компактности .

Поставленна цель достигаетс тем, что в трубчатом спиральном теплообменнике, содержащем трубы с проволочным спиральным оребрением, навитые в несколько слоев на сердечнике и заключенные в обечайку, при использовании плоскоовальных труб, должны выдерживатьс следующие соотношени : 1,5 Ьт/ат 5; 3 10; 3 aT/dn 10 (отношение наибольшего размера овальной трубы Ьт к наименьшему размеру ат должно быть более 1,5 и менее 5; отношение наименьшего размера овальной трубы ат к толщине стенки трубы дт должно быть более 3 и менее 10; отношение наименьшего размера трубы ат к диаметру проволоки спирального оребрени dn должно быть более трех и менее 10).

Плоскоовальна форма труб приводит к интенсификации теплообмена как в трубном так и в межтрубном пространстве, повышению компактности теплообменника. Кроме того, в межтрубном пространстве обеспечиваетс посто нство рассто ни между сребренными трубами, что позвол ет равномерно распредел ть обратный поток по поперечному сечению теплообменника и обеспечить высокую термодинамическую эффективность при малых габаритах и массе теплообменника,

При отношении Ьт/ат меньше 1,5 не обеспечиваетс заметна интенсификаци

теплообмена как в трубном, так и в межтрубном пространстве.

При отношении Ьт/ат больше 5 не удаетс обеспечить овальность профил при

изготовлении овальных труб круглого поперечного сечени . Профиль принимает вид так называемой восьмерки, при этом рассто ние между стенками трубы в середине овала становитс меньше, чем на периферии . При этом невозможно обеспечить прилегание проволочного спирального оребрени по всему наружному периметру трубы. Вследствие этого уменьшаетс КПД проволочного ребра и ухудшаетс термодинамическа эффективность теплообменника , компенсировать уменьшение которой можно только увеличива габариты и массу теплообменника.

При отношении ат/бт менее трех большое термическое сопротивление стенки трубы не компенсируетс интенсификацией теплообмена внутри трубы.

При отношении ат/бт больше 10 снижаетс надежность теплообменника в св зи с

веро тностью разрушени стенки трубы при придании овальности трубам круглого поперечного сечени или при навивке овальных труб с относительно малой толщиной на сердечник или нижележащие слои.

При отношении ат/dn менее трех навивка проволоки на трубу должна производитьс с большим усилием, что может привести как к нежелательной деформации овального профил , так и к скручиванию трубы.

При отношении aT/dn более 10 не удаетс обеспечить надежный контакт проволоки с трубой,, что приводит к уменьшению КПД проволочного ребра и эффективности теплообменника .

На фиг. 1 показан трубчатый спиральный теплообменник, продольное сечение; на фиг.2 - плоскоовальна труба с проволочным спиральным оребрением:поперечное сечение. Навитые на сердечник 1 в несколько

слоев плоскоовальные трубы 2 с проволочным спиральным оребрением 3 заключены в обечайку 4. Обечайка с двух сторон закрыта крышками 5, к которым подведены трубопроводы 6 обратного потока и

расположены коллекторы 7,

Трубчатый спиральный теплообменник работает следующим образом.

Пр мой поток гели среднего давлени (0,8-2,5 МПа) распредел етс в коллекторе

7 по сребренным проволокой 3 плоскоовальным трубам 2. Затем, пройд навитые на сердечник 1 плоскоовальные трубы 2, через коллектор 7 выходит из теплообменника .

При движении по плоскоовальным трубам 2 пр мой поток гели охлаждаетс обратным потоком, проход щим противотоком через межтрубное пространство теплообменника и подвод щий и отвод щий трубопроводы 6.

Использование данного устройства в КГУ позволит за счет интенсификации теплообмена уменьшить объем в 2 раза, а массу теплообменника в 1,6 раза.

Claims

Формула изобретени

Трубчатый спиральный теплообменник дл криогенной техники, содержащий трубы

0

с проволочным спиральным оребрением, навитые в несколько слоев на сердечник и заключенные в обечайку, отличающий- с тем, что, с целью интенсификации теплообмена и повышени компактности при использовании плоскоовальных труб, геометри труб определ етс следующими соотношени ми: 1,5 Ьт/ат 5, 3 10, 3 ai7dn 10, где ат - наименьший размер сечени трубы, Ьт - наибольший размер сечени трубы, dj - толщина стенки трубы, dn - диаметр проволоки оребрени .

фие.2