SU1746194A1

SU1746194A1 - Heat exchange surface

Info

Publication number: SU1746194A1
Application number: SU904863277A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Борисович Филиппов; Геннадий Борисович Черепенников
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1992-07-07

Abstract

Использование, в теплотехнике в качестве конвективных поверхностей нагрева паровых котлов Сущность изобретени 1 теплообмйнна поверхность содержит р ды труб 1 с поперечными ребрами в виде двух лепестков 4 и 5 с вырезами под трубы, соедин ющие по крайней мере две смежные трубы, и продольными ребрами 2, расположенными между лепестками 4 и 5 в тепловом контакте. На участках лепестков 4 и 5, примыкающих к поверхности ребер 2, выполнены просечки с зычками, отогнутыми относительно плоскости лепестка с образованием перепускных щелей и расположенными в плоскости, перпендикул рной плоскости продольных ребер. 2 з п. ф-лы, 4 ил.Use, in heat engineering, as convective heating surfaces for steam boilers. SUMMARY OF THE INVENTION 1 A heat-jet surface comprises rows of pipes 1 with transverse ribs in the form of two petals 4 and 5 with cutouts for pipes connecting at least two adjacent pipes and longitudinal ribs 2, located between the petals 4 and 5 in thermal contact. The sections of the petals 4 and 5 adjacent to the surface of the ribs 2 are made notches with tabs bent relative to the plane of the petal with the formation of bypass slots and located in the plane perpendicular to the plane of the longitudinal ribs. 2 з п. Ф-лы, 4 Il.

Description

Изобретение относитс к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках преимущественно в качестве конвективных поверхностей нагревани паровых котлов.The invention relates to heat engineering and can be used in heat exchangers primarily as convective heating surfaces of steam boilers.

Известна теплообменна поверхность, содержаща р ды труб, расположенных с равномерным шагом, снабженных продольными ребрами плавникового типа и соединенных попарно между собой поперечными перемычками в виде двух параллельных полос, в зазоре между которыми проход т продольные ребра.A heat transfer surface is known, comprising rows of tubes arranged in uniform pitch, provided with longitudinal fins of the fin type and connected in pairs with each other by transverse bridges in the form of two parallel strips, in the gap between which longitudinal ribs pass.

Недостатком этой теплообмен ной поверхности вл етс низка теплова эффективность поперечных перемычек из-за малой тепловоспринимающей поверхности, неблагопри тных условий их обтекани греющей средой и высоких термических сопротивлений контакта перемычек с трубами.The disadvantage of this heat-exchanging surface is the low thermal efficiency of the transverse bridges due to the low heat-receiving surface, the unfavorable conditions of their flowing around the heating medium and the high thermal resistance of the bridges to the pipes.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому вл етс теплообменна поверхность, содержаща р дыThe closest in technical essence to the present invention is a heat exchange surface containing rows

труб с продольными ребрами плавникового типа и поперечными ребрами в виде двух половин-лепестков, охватывающих по крайней мере две соседние трубы и образующих между собой зазор, в котором проход т продольные ребраtubes with longitudinal fins of the fin type and transverse ribs in the form of two half-petals, covering at least two adjacent tubes and forming a gap between them in which the longitudinal ribs extend

По сравнению с указанной теплообмен- ной поверхностью, прототип обладает более высокой эффективностью благодар увеличенной поверхности теплообмена поперечных ребер и увеличенной площади их контакта с трубами. Недостатком прототипа вл етс относительно низка теплова эффективность продольных ребер по сравнению с поперечными. Это обь сн етс тем, что хот продольные ребра имеют толщину , в 2-3 раза большую, чем поперечные, и соответственное 2-3 раза меньшее термическое сопротивление, услови их обтекани греющей средой, а значит, и теплообмена значительно хуже. С другой стороны, в местах сочленени труб с продольными и поперечными ребрами создаСПCompared with the specified heat exchange surface, the prototype has a higher efficiency due to the increased heat exchange surface of the transverse ribs and the increased area of their contact with the pipes. The disadvantage of the prototype is the relatively low thermal efficiency of the longitudinal ribs compared to the transverse ones. This is due to the fact that although the longitudinal ribs have a thickness that is 2-3 times greater than the transverse, and the corresponding 2-3 times less thermal resistance, the condition of their flow around the heating medium, and hence the heat exchange is much worse. On the other hand, at the joints of pipes with longitudinal and transverse ribs,

СWITH

vj vj

ОABOUT

Ю YU

ютс зоны, дл которых характерна слаба интенсивность теплоотдачи от греющей среды из-за низких локальных скоростей потока. При малом шаге поперечных ребер эти зоны охватывают значительные части боковой поверхности продольных ребер вдоль их соединени с трубами, а также примыкающую поверхность трубы с обеих сторон ребра. В итоге температура продольного ребра оказываетс существенно ниже, чем поперечного в равноудаленных от трубы точках. При этом отношение тепловой нагрузки, воспринимаемой продольным ребром, к его массе может оказатьс значительно ниже, чем у поперечного.There are zones for which there is a characteristic weak intensity of heat transfer from the heating medium due to low local flow rates. With a small pitch of transverse ribs, these zones cover significant parts of the lateral surface of the longitudinal ribs along their connection with the pipes, as well as the adjacent surface of the pipe on both sides of the ribs. As a result, the temperature of the longitudinal rib is significantly lower than the transverse one at points equidistant from the pipe. In this case, the ratio of the heat load perceived by the longitudinal edge to its mass may be significantly lower than that of the transverse one.

Цель изобретени - повышение тепловой эффективности теплообменной поверхности .The purpose of the invention is to increase the thermal efficiency of the heat exchange surface.

Дл этого в теплообменной поверхности , содержащей р ды труб с продольными ребрами и поперечными ребрами в виде лепестков, между которыми расположены продольные ребра, лепестки соединены с продольными ребрами по всей поверхности их соприкосновени с образованием теплового контакта. Кроме того, дл предотвращени возникновени зон с низкой интенсивностью теплообмена каждый лепесток поперечного ребра снабжен по крайней мере двум турбулизаторами в виде просечек с зычками, отогнутыми относительно плоскости лепестка с образованием перепускных окон-щелей, расположенных по линии касани лепестка с продольным ребром.To do this, in a heat exchange surface containing rows of tubes with longitudinal ribs and transverse ribs in the form of petals, between which are longitudinal ribs, the petals are connected with longitudinal ribs over the entire surface of their contact with the formation of thermal contact. In addition, to prevent the occurrence of low-intensity heat exchange zones, each lobe of the transverse rib is provided with at least two notched turbulators with tabs bent relative to the plane of the petal with the formation of bypass windows-slots located along the line of contact between the lobe and the longitudinal edge.

Сущность предполагаемого изобретени состоит в интенсификации теплообмена греющей среды с теплообменной поверхностью ребер и труб и теплопереноса по материалу ребер. The essence of the proposed invention consists in intensifying the heat exchange of the heating medium with the heat exchange surface of the fins and pipes and the heat transfer along the material of the fins.

Существенными признаками предполагаемого изобретени вл ютс наличие р да труб с поперечными и продольными ребрами, соединенными между собой.The essential features of the proposed invention are the presence of a series of pipes with transverse and longitudinal ribs interconnected.

При сопоставительном анализе с прототипом установлено, что предлагаема теп- лообменна поверхность отличаетс соединением поперечных и продольных ребер по поверхности их соприкосновени с образованием теплового контакта между ними и наличием турбулизаторов на лепестках поперечных ребер в виде просечек с зычками, отогнутыми относительно плоскости поперечного ребра с образованием перепускных окон-щелей, расположенных напротив каждой из труб по линии касани лепестка с продольными ребрами.A comparative analysis with the prototype has established that the proposed heat exchange surface differs in connecting the transverse and longitudinal ribs along the surface of their contact with the formation of thermal contact between them and the presence of turbulators on the petals of the transverse ribs in the form of notches with tabs bent relative to the plane of the transverse edge with the formation of perepuschnyh windows-slits located opposite each of the pipes along the line of contact of the petal with longitudinal ribs.

Таким образом, данна теплообменна поверхность соответствует критерию изобретени новизна. При поиске сходныхThus, this heat transfer surface meets the criteria of the invention of novelty. When searching for similar

технических решений в данной области науки и техники таковых не обнаружено, следовательно , данное техническое решение обладает существенными отличи ми.No technical solutions in this field of science and technology were found; therefore, this technical solution has significant differences.

На фиг.1 изображена теплообменна 1 shows heat exchange

поверхность; на фиг.2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг.З - узел I на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З.surface; figure 2 - section aa in Fig, 1; fig.Z - node I in figure 2; figure 4 - section bb in fig.Z.

Теплообменна поверхность содержитHeat transfer surface contains

0 р д параллельных труб с продольными ребрами 2 (изображены плавниковые трубы) и поперечными ребрами 3, каждое из которых состоит из двух половин лепестков 4 и 5, охватывающих по крайней мере две трубы.There are a number of parallel tubes with longitudinal ribs 2 (fin tubes are shown) and transverse ribs 3, each of which consists of two halves of petals 4 and 5, covering at least two tubes.

5 Наружный контур лепестка может быть пр моугольным или иметь волнообразную форму как у прототипа. Между лепестками 4 и 5 проход т продольные ребра 2, соприкасающиес с лепестками. Продольные и попереч0 ные ребра соединены между собой, образу тепловой контакт. Соединение может быть выполнено, например, сваркой. Каждый лепесток имеет турбулизаторы 6 в виде просечек- зычков , отогнутых относительно5 The outer contour of the petal may be rectangular or have a wave-like shape as that of the prototype. Between lobes 4 and 5, longitudinal ribs 2 are in contact with the lobes. The longitudinal and transverse ribs are interconnected, forming thermal contact. The connection can be made, for example, by welding. Each petal has turbulators 6 in the form of notches, bent relative to

5 плоскости ребра с образованием перепускных окон-щелей, расположенных напротив каждой из труб 1 по линии касани лепестков 4 и 5 с продольным ребром 2. Просечки имеют пр моугольную форму и отогнуты5 planes of the rib with the formation of bypass windows-slots located opposite each of the pipes 1 along the line of contact of the petals 4 and 5 with the longitudinal edge 2. The perforations are rectangular in shape and bent

0 против потока относительно линии изгиба, перпендикул рной поверхности продольного ребра.0 against the flow relative to the bend line, perpendicular to the surface of the longitudinal edge.

Работа теплообменной поверхности рассматриваетс на примере нагревани The work of the heat exchange surface is considered by the example of

5 жидкости, текущей в трубах. При смывании греющей средой поверхностей продольных 2 и поперечных 3 ребер и неоребренных поверхностей труб 1 происходит их нагрев за счет конвекции. Теплота, сообщенна 5 fluids flowing in the pipes. When the heating medium flushes off the surfaces of the longitudinal 2 and transverse 3 ribs and the unrefined surfaces of the pipes 1, they are heated by convection. Warmth communicated

0 оребрению и трубе, благодар теплопроводности , передаетс к внутренней поверхности труб и далее конвекцией к жидкости. Причем вследствие лучших условий теплообмена поперечное ребро нагреваетс до0 finning and the pipe, due to thermal conductivity, is transmitted to the inner surface of the pipes and then convection to the liquid. Moreover, due to better heat exchange conditions, the transverse rib is heated to

5 более высоких температур, чем продольное. Наличие теплового контакта между ними приводит к тому, что теплота от более нагретых лепестков 4 и 5 поперечного ребра 3 перетекает к менее нагретому ребру 2, кото0 рое, будучи более толстым и облада меньшим термическим сопротивлением, эффективнее передает теплоту трубе 1 и затем жидкости, что в целом повышает эффективность теплообменной поверхности,5 higher temperatures than the longitudinal. The presence of thermal contact between them leads to the fact that the heat from the warmer petals 4 and 5 of the transverse rib 3 flows to the less heated rib 2, which, being thicker and has less thermal resistance, transfers heat more efficiently to the pipe 1 and then the liquid, which generally improves the efficiency of the heat exchange surface,

5 Турбулизаторы повышают эффективность теплообмена греющей среды с трубами и корневыми част ми продольных ребер. С другой стороны, при использовании топлива , дающего при сгорании мелкодиспер- сные твердые продукты сгорани .5 Turbulizers increase the heat exchange efficiency of the heating medium with pipes and root parts of the longitudinal ribs. On the other hand, when using fuel that gives finely dispersed solid combustion products during combustion.

турбулизаторы, создава завихрени в потоке , преп тствуют скоплению этих продуктов в зоне пересечени ребер с трубами.turbulators, creating turbulence in the flow, prevent the accumulation of these products in the intersection of the fins with the pipes.

Предварительные расчеты показали, что соединение продольных и поперечных ребер и введение турбулизаторов интенсифицирует приток тепла к жидкости на 3-7%.Preliminary calculations have shown that the connection of the longitudinal and transverse ribs and the introduction of turbulizers intensifies the flow of heat to the liquid by 3-7%.

Технические преимущества предлагаемой теплообменной поверхности по сравнению с прототипом состоит в наличии теплового контакта между продольными и поперечными ребрами турбулизаторов на поперечных ребрах.Technical advantages of the proposed heat exchange surface in comparison with the prototype is the presence of thermal contact between the longitudinal and transverse ribs of the turbulators on the transverse ribs.

Положительный эффект, который может быть достигнут при использовании предлагаемой теплообменной поверхности по сравнению с прототипом, состоит в повышении тепловой эффективности оребрени , а следовательно, и теплообменной поверхности в целом ориентировочно на 3-7%, Кроме того, снижаетс загр зн емость теплообменной поверхности.The positive effect that can be achieved when using the proposed heat exchange surface compared to the prototype is to increase the thermal efficiency of the fins, and hence the heat exchange surface as a whole by approximately 3-7%. In addition, the pollution of the heat exchange surface decreases.

АBUT

Claims

1. A heat transfer surface containing a row of tubes with transverse ribs in the form of two petals with cutouts for the tubes,

connecting at least two adjacent pipes, as well as with longitudinal ribs located between the petals, this is so that in order to intensify heat exchange, the petals of the polished ribs adjoin the surface of the longitudinal ribs with the formation of thermal contact.

2. The surface according to claim 1, characterized in that in the areas of the petals adjacent to the surface of the longitudinal ribs, incisions are made with tabs bent relative to the plane of the petal to form bypass slots.

3. The surface according to claims 1 and 2, which differs in that the bent tabs are located in a plane perpendicular to the plane of the longitudinal edge.

Aa

Lotto Schigg

1