×
23.11.2018
218.016.a032

Результат интеллектуальной деятельности: Теплообменный аппарат

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменным аппаратам с трубами с развитой поверхностью теплообмена, и может быть использовано в аппаратах воздушного охлаждения, теплообменниках, холодильниках, рекуператорах, печах, которые применяются в различных отраслях промышленности. Теплообменный аппарат содержит корпус с входными и выходными патрубками ввода и вывода горячего и холодного потоков, профилированные теплообменные трубы, установленные внутри корпуса в трубных досках. Поперечное сечение центральной части каждой теплообменной трубы выполнено профилированным в виде прямоугольника со скругленными переходами между его сторонами, при этом соотношение сторон указанного прямоугольника составляет h=(0,1…0,5)b, где h - высота прямоугольника, b - ширина прямоугольника. Входная и выходная части упомянутых труб выполнены цилиндрическими с обеспечением переходной зоны от цилиндрических участков трубы к профилированному. Проходная площадь профилированного поперечного сечения теплообменной трубы равна или больше проходной площади каждого цилиндрического участка указанной трубы. В варианте исполнения, поперечное сечение трубы выполнено в виде плоской спирали. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно: к теплообменным аппаратам с трубами с развитой поверхностью теплообмена, и может быть использовано в аппаратах воздушного охлаждения, теплообменниках, холодильниках, рекуператорах, печах, которые применяются в различных отраслях промышленности.

Известны теплообменные аппараты, содержащие корпус, входной и выходной коллекторы и пучок теплообменных прямых труб (А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. Издательство Альянс, Москва, 2008, стр. 326-333).

Основными недостатками указанных конструкций является недостаточно интенсивный теплообмен в связи с низким коэффициентом теплопередачи из-за слабой турбулизации потоков, проходящих как внутри труб, так и в межтрубном пространстве, высокая материалоемкость и значительные габариты.

Известны теплообменные аппараты, содержащие корпус, входной и выходной коллекторы и пучок теплообменных труб в виде пространственно-спиральных змеевиков, установленных в зазорах между витками друг друга (патенты РФ №2152574, МПК: F28D 7/02 от 16.09.1999 и №2238500, МПК: F28D 7/02 от 27.12.2002).

Основными недостатками указанных конструкций является сложность изготовления змеевиков, формирование трубных пучков в межтрубном пространстве теплообменного аппарата, теплообмен между средами недостаточно интенсивный, особенно в межтрубном пространстве, низкий коэффициент теплопередачи на уровне 150 ккал/ч*м2 («Теплообменное оборудование ООО «АНОД-ТЦ»»).

Известны теплообменные аппараты, содержащие корпус, входной и выходной коллекторы и змеевиковые элементы из труб, установленных в зазорах между витками змеевиковых элементов (патент РФ №2451875, МПК: F22B 37/00, F28D 7/02 от 14.10.2010).

Основным недостатком указанной конструкции является недостаточно интенсивный теплообмен между средами, особенно при движении теплопередающей среды снаружи змеевиковых элементов поперек оси пучка труб и изготовления змеевиковых пучков труб вложением одного пучка труб в другие пучки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является теплообменный аппарат с оребренными теплообменными трубами, в частности аппарат воздушного охлаждения, содержащий корпус, входной и выходной коллекторы с устройствами ввода и вывода горячего и холодного потоков и пучок теплообменных прямых оребренных труб (Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения.: Справочник А.Н. Бессонов, Г.А., Дрейцер, В.Б. Кунтыш и др. СПб, «Недра», 1996, стр. 89-104).

Основными недостатками указанной конструкции является недостаточно интенсивный теплообмен из-за слабой турбулизации потока, проходящего внутри прямых труб, и низкого коэффициента теплоотдачи от стенки к потоку внутри труб, лимитирующего общий коэффициент теплопередачи.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в интенсификации теплообмена как в трубном, так и межтрубном пространствах пучков теплообменных труб с одновременным увеличением удельной площади теплообмена.

Решение указанной задачи достигается тем, что, в предложенном теплообменном аппарате, содержащем корпус с входными и выходными патрубками ввода и вывода горячего и холодного потоков, теплообменные трубы, установленные внутри корпуса в трубных досках, при этом полости указанных труб сообщены с соответствующими полостями подвода и отвода, согласно изобретению, поперечное сечение центральной части каждой теплообменной трубы, выполнено профилированным в виде геометрической фигуры с несколькими лучами, причем полости лучей сообщаются между собой и с полостями соответствующих патрубков ввода и вывода потока, при этом входная и выходная части трубы выполнены цилиндрическими с обеспечением переходной зоны от цилиндрических участков трубы к профилированному, при этом проходная площадь профилированного поперечного сечения теплообменной трубы, равна или больше проходной площади каждого цилиндрического участка указанной трубы.

В варианте исполнения, поперечное сечение центральной части каждой теплообменной трубы выполнено профилированным в виде прямоугольника со скругленными переходами между его сторонами, при этом соотношение сторон указанного прямоугольника составляет h=(0,1…0,5)b, где: h - высота прямоугольника, b - ширина прямоугольника,

В варианте исполнения, каждая труба по длине выполнена в виде плоской спирали.

В варианте исполнения, поперечное сечение центральной части каждой теплообменной трубы, выполнено профилированным в виде трехлучевой звезды с полыми лучами, образованными монотонно чередующимися выступами и впадинами, при этом теплообменные трубы расположены таким образом, что выступ вертикального луча поперечного сечения каждой предыдущей трубы располагается во впадине между лучами поперечного сечения каждой последующей трубы в поперечном сечении пучка труб, причем лучи смежных участков труб расположены параллельно или практически параллельно между собой, при этом максимальное расстояние между плоскими поверхностями двух смежных лучей не превышает толщину луча.

В варианте исполнения, поперечное сечение центральной части каждой теплообменной трубы, выполнено профилированным в виде четырехлучевой звезды с полыми лучами, образованными монотонно чередующимися выступами и впадинами, при этом теплообменные трубы расположены таким образом, что расстояние между противоположно расположенными выступами равно ширине луча, причем лучи смежных участков труб расположены параллельно или практически параллельно между собой.

В варианте исполнения, поперечное сечение центральной части каждой теплообменной трубы, выполнено профилированным с радиальными каналами, проходящими по всей длине центральной части трубы и делящими поперечное сечение трубы на несколько секторов, причем полости указанных секторов сообщаются между собой.

В варианте исполнения, указанные радиальные каналы располагаются по спирали по длине трубы.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез предложенного теплообменного аппарата, на фиг. 2 - поперечное сечение предложенного теплообменного аппарата, на фиг. 3 показано поперечное сечение предложенного теплообменного аппарата в варианте исполнения поперечного сечения теплообменных труб плоским с двумя лучами, в виде прямоугольника со скругленными торцами, на фиг. 4 показано поперечное сечение предложенного теплообменного аппарата в варианте исполнения поперечного сечения теплообменной трубы профилированным в виде трехлучевой звезды с полыми лучами, на фиг. 5 показано поперечное сечение предложенного теплообменного аппарата в варианте исполнения поперечного сечения теплообменной трубы профилированным в виде четырехлучевой звезды с полыми лучами, на фиг. 6 показано поперечное сечение предложенного теплообменного аппарата в варианте исполнения поперечного сечения теплообменной трубы профилированным с радиальными каналами, проходящими по всей длине центральной части трубы и делящими поперечное сечение трубы на несколько секторов.

Описание основного варианта исполнения

Теплообменный аппарат содержит корпус 1 с входными 2, 3 и выходными 4, 5 патрубками ввода и вывода горячего и холодного потоков соответственно. Профилированные теплообменные трубы 6 установлены внутри корпуса 1 в трубных досках 7. Полости теплообменных труб 6 сообщены с соответствующими полостями подвода и отвода.

Поперечное сечение центральной части 8 каждой теплообменной трубы 6, выполнено профилированным в виде звезды с полыми лучами 9, образованными монотонно чередующимися выступами 10 и впадинами 11. Полости лучей 9 сообщаются между собой и с полостями соответствующих патрубков ввода и вывода потока. Входная 12 и выходная 13 части трубы 6 выполнены цилиндрическими с обеспечением переходной зоны 14 от цилиндрических участков трубы к профилированному. Проходная площадь поперечного сечения теплообменной трубы 6, выполненного в виде звезды, равна или больше проходной площади каждого цилиндрического участка указанной трубы.

Теплообменные трубы для предложенного теплообменного аппарата могут быть изготовлены следующим образом.

Концы трубы/входная 12 и выходная 13 части трубы 6 пластически деформируются, например, прокатываются роликом, ось вращения которого параллельна оси трубы, на токарном станке для уменьшения диаметра. В итоге получается труба 6 с концами, диаметр которых составляет 0,6…0,8 диаметра центральной части трубы, и с переходной зоной от деформированных мест к центральной недеформированной части трубы, после чего труба прокатывается на профилированных роликах, оси вращения которых расположены перпендикулярно продольной оси трубы, для придания ее поперечному сечению по всей длине трубы требуемой формы в виде звезды с полыми лучами 9, образованными монотонно чередующимися выступами 10 и впадинами 11.

Предложенный теплообменный аппарат работает следующим образом.

Во входные 2, 3 патрубки подается горячий и холодный потоки и отводятся через выходные патрубки 4 и 5. Из входных патрубков поток попадает в полости профилированных теплообменных труб 6, имеющих цилиндрические входные 12 и выходные 13 части с профилированной центральной частью. Проходя по трубе, поток изменяет свою форму со сплошной круглой на профилированную с лучами 9, образованными монотонно чередующимися выступами 10 и впадинами 11.

Такое изменение формы поперечного сечения трубы позволяет улучшить условия теплообмена за счет увеличения поверхности теплообмена при неизменной площади поперечного сечения.

Описание варианта исполнения с плоским сечением

Теплообменный аппарат содержит корпус 1 с входными 2, 3 и выходными 4, 5 патрубками ввода и вывода горячего и холодного потоков соответственно. Профилированные теплообменные трубы 6 установлены внутри корпуса 1 в трубных досках 7. Полости теплообменных труб 6 сообщены с соответствующими полостями подвода и отвода. Поперечное сечение центральной части 8 каждой теплообменной трубы 6, выполнено профилированным в виде прямоугольника 15, образованного сторонами 16 и 17. Входная 12 и выходная 13 части трубы 6 выполнены цилиндрическими с обеспечением переходной зоны 14 от цилиндрических участков трубы к профилированному. Проходная площадь поперечного сечения теплообменной трубы 6, выполненного в виде прямоугольника, равна или больше проходной площади каждого цилиндрического участка указанной трубы.

Теплообменные трубы для предложенного теплообменного аппарата могут быть изготовлены следующим образом.

Концы трубы/входная 12 и выходная 13 части теплообменной трубы 6 пластически деформируются, например, прокатываются роликом, ось вращения которого параллельна оси трубы, на токарном станке для уменьшения диаметра. В итоге получается труба 6 с концами, диаметр которых составляет (0,6…0,8) диаметра центральной части трубы, и с переходной зоной от деформированных мест к центральной недеформированной части трубы, после чего труба прокатывается на профилированных роликах, оси вращения которых расположены перпендикулярно продольной оси трубы, для придания ее поперечному сечению по всей длине трубы требуемой формы в виде прямоугольника, образованными сторонами 16 и 17.

Такое видоизменение формы поперечного сечения трубы позволяет при неизменной площади поперечного сечения трубы, и, следовательно, при неизменном перепаде давления на трубе, примерно в 1,8…2,2 раза увеличить периметр поверхностей теплообмена с одновременным уменьшением характерного поперечного размера-размера центральной части струи - примерно в три раза. В этом случае толщина центральной части струи будет равна толщине луча. Изменение формы поперечного сечения - со сплошного круглого на профилированное прямоугольное с одновременным уменьшением толщины - позволит улучшить условия теплообмена, т.к. будет нагреваться/отдавать тепло не только периферийная часть сплошной струи, а вся профилированная струя с достаточно тонким поперечным сечением. Кроме того, такое исполнение поперечного сечения - переход от сплошного круглого к профилированному прямоугольному и обратно - позволяет дополнительно турбулизовать поток, так как в местах деформации потока будут возникать турбулентные явления, что также приводит к интенсификации теплообмена.

Предложенный теплообменный аппарат работает следующим образом.

Во входные 2, 3 патрубки подается горячий и холодный потоки и отводятся через выходные патрубки 4 и 5. Из входных патрубков поток попадает в полости профилированных теплообменных труб 6, имеющих цилиндрические входные 12 и выходные 13 части с профилированной центральной частью 8. Проходя по трубе, поток изменяет свою форму со сплошной круглой на профилированную, в виде прямоугольника 9, образованными сторонами 16 и 17.

Выполнение центральных участков теплообменных труб плоскими позволит более компактно разместить теплообменные трубы в полости корпуса, что, в конечном итоге, позволит на 30-40% уменьшить радиальные размеры теплообменного аппарата, улучшить условия теплообмена и улучшить массово-габаритные характеристики теплообменного аппарата за счет уменьшения его габаритных размеров при сохранении длины пути потока.

Описание варианта исполнения с трехлучевым сечением

Теплообменный аппарат содержит корпус 1 с входными 2, 3 и выходными 4, 5 патрубками ввода и вывода горячего и холодного потоков соответственно. Профилированные теплообменные трубы 6 установлены внутри корпуса 1 в трубных досках 7. Полости теплообменных труб 6 сообщены с соответствующими полостями подвода и отвода.

Поперечное сечение центральной части 8 каждой теплообменной трубы 6, выполнено профилированным в виде трехлучевой звезды с полыми лучами 18, образованными монотонно чередующимися выступами 19 и впадинами 20. Полости лучей 18 сообщаются между собой и с полостями соответствующих патрубков ввода и вывода потока. Входная 12 и выходная 13 части трубы 6 выполнены цилиндрическими с обеспечением переходной зоны 14 от цилиндрических участков трубы к профилированному. Проходная площадь поперечного сечения теплообменной трубы 6, выполненного в виде трехлучевой звезды, равна или больше проходной площади каждого цилиндрического участка указанной трубы. Теплообменные трубы 6 расположены таким образом, что выступ 19 вертикального луча 18 поперечного сечения каждой предыдущей трубы располагается во впадине 20 между лучами 18 поперечного сечения каждой последующей трубы в поперечном сечении пучка труб. Лучи 18 смежных участков труб 6 расположены параллельно или практически параллельно между собой, при этом максимальное расстояние между плоскими поверхностями двух смежных лучей 18 не превышает толщину луча.

Теплообменные трубы для предложенного теплообменного аппарата могут быть изготовлены следующим образом.

Концы трубы/входная 12 и выходная 13 части теплообменной трубы 6 пластически деформируются, например, прокатываются роликом, ось вращения которого параллельна оси трубы, на токарном станке для уменьшения диаметра. В итоге получается труба 6 с концами, диаметр которых составляет 0,6…0,8 диаметра центральной части трубы, и с переходной зоной от деформированных мест к центральной недеформированной части трубы, после чего труба прокатывается на профилированных роликах, оси вращения которых расположены перпендикулярно продольной оси трубы, для придания ее поперечному сечению по всей длине трубы требуемой формы в виде трехлучевой звезды с полыми лучами 18, образованными монотонно чередующимися выступами 19 и впадинами 20.

Такое видоизменение формы поперечного сечения трубы позволяет при неизменной площади поперечного сечения трубы, и, следовательно, при неизменном перепаде давления на трубе, примерно в 1,6…1,8 раза увеличить периметр поверхностей теплообмена с одновременным уменьшением характерного поперечного размера-размера центральной части струи - примерно в три раза. В этом случае толщина центральной части струи будет равна толщине луча, что приведет к улучшению условий теплообмена, т.к. будет нагреваться/отдавать тепло не только периферийная часть сплошной струи, а вся профилированная струя с достаточно тонкими лучами без ярко выраженной центральной части струи. Кроме того, такое исполнение поперечного сечения - переход от сплошного к профилированному и обратно - позволяет дополнительно турбулизовать поток, так как в местах разделения/слияния потока будут возникать турбулентные явления, что также приводит к интенсификации теплообмена.

Предложенный теплообменный аппарат работает следующим образом.

Во входные 2, 3 патрубки подается горячий и холодный потоки и отводятся через выходные патрубки 4 и 5. Из входных патрубков поток попадает в полости профилированных теплообменных труб 6, имеющих цилиндрические входные 12 и выходные 13 части с профилированной центральной частью. Проходя по трубе, поток изменяет свою форму со сплошной круглой на профилированную, в виде трехлучевой звезды с лучами 18, образованными монотонно чередующимися выступами 19 и впадинами 20.

Такое видоизменение формы поперечного сечения трубы позволяет при неизменной площади поперечного сечения трубы, и, следовательно, при неизменном перепаде давления на трубе, примерно в 1,6…1,8 раза увеличить периметр поверхностей теплообмена с одновременным уменьшением характерного поперечного размера-размера центральной части струи - примерно в три раза. В этом случае толщина центральной части струи будет равна толщине луча, что позволит улучшить условия теплообмена, т.к. будет нагреваться/отдавать тепло не периферийная часть струи, а вся струя, причем видоизменение формы струи приводит к ее дополнительной турбулизации за счет того, что в местах разделения сплошной струи на лучи и в местах слияния лучей в сплошную струю будет возникать турбулизация потока, что приведет к дополнительному перемешиванию слоев потока между собой и позволит улучшить условия теплообмена и теплопередачи.

Кроме того, расположение лучей смежных участков труб параллельно или практически параллельно между собой, таким образом, что максимальное расстояние между плоскими поверхностями двух смежных лучей не превышает толщину луча, позволит значительно увеличить длину пути другого потока от входного патрубка к выходному, что, в конечном итоге, также позволит улучшить условия теплообмена и улучшить массово-габаритные характеристики теплообменного аппарата за счет уменьшения его габаритных размеров при сохранении длины пути потока.

Описание варианта исполнения с четырехлучевым сечением

Теплообменный аппарат содержит корпус 1 с входными 2, 3 и выходными 4, 5 патрубками ввода и вывода горячего и холодного потоков соответственно. Профилированные теплообменные трубы 6 установлены внутри корпуса 1 в трубных досках 7. Полости теплообменных труб 6 сообщены с соответствующими полостями подвода и отвода. Поперечное сечение центральной части 8 каждой теплообменной трубы 6, выполнено профилированным в виде четырехлучевой звезды с полыми лучами 21, образованными монотонно чередующимися выступами 22 и впадинами 23. Полости лучей 21 сообщаются между собой и с полостями соответствующих патрубков ввода и вывода потока. Входная 12 и выходная 13 части трубы 6 выполнены цилиндрическими с обеспечением переходных зон 14 от цилиндрических участков трубы к профилированному. Проходная площадь поперечного сечения теплообменной трубы 6, выполненного в виде четырехлучевой звезды, равна или больше проходной площади каждого цилиндрического участка указанной трубы. Лучи 21 смежных участков труб 6 расположены параллельно или практически параллельно между собой, при этом максимальное расстояние между плоскими поверхностями двух смежных лучей 21 не превышает толщину луча.

Теплообменные трубы для предложенного теплообменного аппарата могут быть изготовлены следующим образом.

Концы трубы/входная 12 и выходная 13 части теплообменной трубы 6 пластически деформируются, например, прокатываются роликом, ось вращения которого параллельна оси трубы, на токарном станке для уменьшения диаметра. В итоге получается труба 6 с концами, диаметр которых составляет (0,6…0,8) диаметра центральной части трубы, и с переходной зоной от деформированных мест к центральной недеформированной части трубы, после чего труба прокатывается на профилированных роликах, оси вращения которых расположены перпендикулярно продольной оси трубы, для придания ее поперечному сечению по всей длине трубы требуемой формы в виде четырехлучевой звезды с полыми лучами 21, образованными монотонно чередующимися выступами 22 и впадинами 23.

Такое видоизменение формы поперечного сечения трубы позволяет при неизменной площади поперечного сечения трубы, и, следовательно, при неизменном перепаде давления на трубе, примерно в 1,2…1,4 раза увеличить периметр поверхностей теплообмена с одновременным уменьшением характерного поперечного размера-размера центральной части струи - примерно в два-три раза и позволит улучшить условия теплообмена, т.к. будет нагреваться/отдавать тепло не только периферийная часть сплошной струи, а вся профилированная струя с достаточно тонкими лучами. Кроме того, такое исполнение поперечного сечения - переход от сплошного к профилированному и обратно - позволяет дополнительно турбулизовать поток, так как в местах разделения/слияния потока будут возникать турбулентные явления, что также приводит к интенсификации теплообмена.

Предложенный теплообменный аппарат работает следующим образом.

Во входные 2, 3 патрубки подается горячий и холодный потоки и отводятся через выходные патрубки 4 и 5. Из входных патрубков поток попадает в полости профилированных теплообменных труб 6, имеющих цилиндрические входные 12 и выходные 13 части с профилированной центральной частью 8. Проходя по трубе, поток изменяет свою форму со сплошной круглой на профилированную, в виде четырелучевой звезды с лучами 21, образованными монотонно чередующимися выступами 22 и впадинами 23.

Кроме того, расположение лучей смежных участков труб параллельно или практически параллельно между собой, таким образом, что максимальное расстояние между плоскими поверхностями двух смежных лучей не превышает толщину луча, позволит значительно увеличить длину пути другого потока от входного патрубка к выходному, что, в конечном итоге, также позволит улучшить условия теплообмена и улучшить массово-габаритные характеристики теплообменного аппарата за счет уменьшения его габаритных размеров при сохранении длины пути потока. При этом поток, проходя от входного патрубка к выходному, будет проходить через участки «расширения - сжатия», образованные монотонно чередующимися выступами 22 и впадинами 23, что приведет к дополнительному перемешиванию слоев внутри потока.

Описание варианта исполнения с полыми радиальными каналами Теплообменный аппарат содержит корпус 1 с входными 2, 3 и выходными 4, 5 патрубками ввода и вывода горячего и холодного потоков соответственно. Профилированные теплообменные трубы 6 установлены внутри корпуса 1 в трубных досках 7. Полости теплообменных труб 6 сообщены с соответствующими полостями подвода и отвода. Поперечное сечение центральной части 8 каждой теплообменной трубы 6, выполнено профилированным в виде трехлучевой звезды с полыми радиальными каналами 24, проходящими по всей длине центральной части трубы и делящими поперечное сечение трубы на несколько секторов 25, причем полости указанных секторов сообщаются между собой в центральной части сечения 26 и с полостями соответствующих патрубков ввода и вывода потока. Входная 12 и выходная 13 части трубы 6 выполнены цилиндрическими с обеспечением переходной зоны 14 от цилиндрических участков трубы к профилированному. Проходная площадь поперечного сечения теплообменной трубы 6, выполненного в виде трехлучевой звезды, равна или больше проходной площади каждого цилиндрического участка указанной трубы.

Теплообменные трубы для предложенного теплообменного аппарата могут быть изготовлены следующим образом.

Концы трубы/входная 12 и выходная 13 части теплообменной трубы 6 пластически деформируются, например, прокатываются роликом, ось вращения которого параллельна оси трубы, на токарном станке для уменьшения диаметра. В итоге получается труба 6 с концами, диаметр которых составляет 0,6…0,8 диаметра центральной части трубы, и с переходной зоной от деформированных мест к центральной недеформированной части трубы, после чего труба прокатывается на профилированных роликах, оси вращения которых расположены перпендикулярно продольной оси трубы, для придания ее поперечному сечению по всей длине трубы требуемой формы в виде трехлучевой звезды с полыми радиальными каналами 24, делящими поперечное сечение на несколько секторов 25.

Такое видоизменение формы поперечного сечения трубы позволяет при неизменной площади поперечного сечения трубы, и, следовательно, при неизменном перепаде давления на трубе, примерно в 1,6…1,8 раза увеличить периметр поверхностей теплообмена с одновременным уменьшением характерного поперечного размера-размера центральной части струи - примерно в три раза и улучшить условия теплообмена, т.к. будет нагреваться/отдавать тепло не только периферийная часть сплошной струи, а вся профилированная струя с достаточно тонкими лучами, при этом прогрев/теплоотдача будут происходить не только по периметру теплообменной трубы, но и по стенкам полых радиальных каналов 24, расположенных в центральной части сечения. Кроме того, такое исполнение поперечного сечения - переход от сплошного к профилированному и обратно - позволяет дополнительно турбулизовать поток, так как в местах разделения/слияния потока будут возникать турбулентные явления, что также приводит к интенсификации теплообмена.

Предложенный теплообменный аппарат работает следующим образом.

Во входные 2, 3 патрубки подается горячий и холодный потоки и отводятся через выходные патрубки 4 и 5. Из входных патрубков поток попадает в полости профилированных теплообменных труб 6, имеющих цилиндрические входные 12 и выходные 13 части с профилированной центральной частью 8.

Проходя по трубе, поток изменяет свою форму со сплошной круглой на профилированную, в виде трехлучевой звезды с секторами 25, образованными монотонно чередующимися радиальными каналами 24.

Такое видоизменение формы поперечного сечения трубы позволяет при неизменной площади поперечного сечения трубы, и, следовательно, при неизменном перепаде давления на трубе, примерно в 1,6…1,8 раза увеличить периметр поверхностей теплообмена с одновременным уменьшением характерного поперечного размера-размера центральной части струи - примерно в три раза. Такое изменение формы поперечного сечения - со сплошного круглого на профилированное трехлучевое с одновременным уменьшением толщины - позволит улучшить условия теплообмена, т.к. будет нагреваться/отдавать тепло не периферийная часть струи, а вся струя. Такое видоизменение формы струи приводит к ее дополнительной турбулизации за счет того, что в местах разделения сплошной струи на лучи и в местах слияния лучей в сплошную струю будет возникать турбулизация потока, что приведет к дополнительному перемешиванию слоев потока между собой и позволит улучшить условия теплообмена и теплопередачи.

В варианте исполнения, монотонно чередующиеся радиальные каналы 24 выполнены по спирали. Такое исполнение позволяет придать дополнительное вращение потоку компонентов, находящихся как внутри канала 24, так и внутри секторов 25, что, в конечном итоге, дополнительно позволит интенсифицировать теплообмен за счет вращения потоков.

Использование предложенного технического решения позволит интенсифицировать теплообмен как в трубном, так и межтрубном пространствах пучков теплообменных труб с одновременным увеличением удельной площади теплообмена, что, в конечном итоге, позволит уменьшить габаритные размеры теплообменного аппарата, либо увеличить площадь теплообмена при неизменных габаритных размерах.


Теплообменный аппарат
Теплообменный аппарат
Теплообменный аппарат
Теплообменный аппарат
Теплообменный аппарат
Теплообменный аппарат
Теплообменный аппарат
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 21-30 из 244.
26.08.2017
№217.015.e740

Способ комплексного мониторинга и управления состоянием многопараметрических объектов

Изобретение относится к управлению состоянием многопараметрических объектов. В способе комплексного мониторинга и управления состоянием многопараметрического объекта измеряют параметры объекта в заданное время, допусковую оценку измеренных значений и формируют матрицы состояния. До начала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627242
Дата охранного документа: 04.08.2017
26.08.2017
№217.015.e84e

Лазерный гироскоп

Лазерный гироскоп содержит многоугольный оптический моноблок со сформированными оптическими каналами, зеркала полного отражения, полупрозрачное зеркало, призму и внешний оптический резонатор для сопряжения полупроводникового лазера с оптическим моноблоком, выполненный из оптически прозрачного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627566
Дата охранного документа: 08.08.2017
26.08.2017
№217.015.e955

Сопло газотурбинного двигателя летательного аппарата

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к защите летательного аппарата с газотурбинными двигателями от поражения ракетами с тепловой головкой самонаведения. Сопло газотурбинного двигателя летательного аппарата образовано каналом переменной формы и выполнено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627813
Дата охранного документа: 11.08.2017
26.08.2017
№217.015.e9d9

Способ демодуляции дискретного n-позиционного частотного сигнала

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для детектирования N-позиционных частотных сигналов. Технический результат - повышение разрешающей способности по частоте. Способ демодуляции дискретного N-позиционного частотного сигнала заключается в ограничении входного сигнала по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628218
Дата охранного документа: 15.08.2017
26.08.2017
№217.015.ea3b

Способ вывода самолета в точку начала посадки

Изобретение относится к способу вывода самолета в точку начала посадки. Для вывода самолета в точку начала посадки измеряют текущие координаты самолета, предварительно строят участок маршрута в виде прямой линии заданного пути, являющейся касательной к дуге предпосадочного разворота самолета...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628043
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.ea6b

Способ определения качества виноградного вина

Изобретение относится к анализу качества пищевых продуктов, а именно способу определения качества виноградного вина. Для этого проводят отбор проб, оценку показателей качества, отличающийся тем, что получают равновесную газовую фазу вина, преобразуют ее состав в электрический сигнал с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628029
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.ec28

Имитатор пространственно-разнесенных источников радиоизлучения

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к средствам имитации источников радиоизлучений (ИРИ), и может быть использовано при оценке показателей качества средств радиопеленгования и систем местоопределения, а также для обучения обслуживающего персонала указанных средств....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627689
Дата охранного документа: 10.08.2017
19.01.2018
№218.016.0008

Способ предпусковой подготовки подвижных объектов в условиях низких температур

Изобретение относится к автомобильной технике, в частности к способам предпусковой подготовки подвижных объектов, находящихся на стоянке, и может быть использовано при подготовке подвижных объектов в условиях низких температур. Способ предпусковой подготовки подвижных объектов в условиях низких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629587
Дата охранного документа: 30.08.2017
19.01.2018
№218.016.0262

Установка для идентификации турбулентного начального участка в каналах малого поперечного сечения

Изобретение относится к области гидродинамики и может быть использовано при разработке теплообменных аппаратов, использующих эффект начального участка. Установка для идентификации турбулентного начального участка в каналах малого поперечного сечения содержит емкость для исследуемой ньютоновской...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630192
Дата охранного документа: 05.09.2017
19.01.2018
№218.016.041a

Способ однопозиционного определения угловых координат на источник лазерного излучения

Способ однопозиционного определения угловых координат заключается в применении в качестве фотоприемного устройства матричного фотоприемника, осуществляющего прием суммарного излучения сигнальной волны и волны гетеродина. В результате суперпозиции сигнальной волны и волны гетеродина на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630522
Дата охранного документа: 11.09.2017
Показаны записи 21-30 из 590.
20.05.2013
№216.012.4169

Жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к ракетным двигателям. Жидкостный ракетный двигатель содержит газогенератор, турбонасосный агрегат, органы питания и регулирования, кольцевую регенеративно охлаждаемую камеру с профилированным центральным телом, во внутренней полости которого установлены перечисленные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482315
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.416a

Жидкостный ракетный двигатель

Жидкостный ракетный двигатель содержит как минимум один газогенератор, как минимум один турбонасосный агрегат, органы питания и регулирования, кольцевую регенеративно охлаждаемую камеру с профилированным центральным телом, во внутренней полости которго установлены перечисленные агрегаты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482316
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.416b

Способ подачи компонентов топлива в камеру жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). Способ подачи компонентов топлива в камеру ЖРД, заключающийся в подаче окислителя и горючего в полость камеры сгорания из полостей смесительной головки при помощи соосно-струйных форсунок, содержащих имеющий осевой вход и выход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482317
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.416c

Соосно-струйная форсунка

Изобретение относится к разработке форсунок и смесительных головок жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Соосно-струйная форсунка содержит имеющий осевой вход и выход трубчатый корпус с основным осевым каналом, а также не менее чем на одном пилоне закрепленную коаксиально корпусу внутри него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482318
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.416d

Способ подачи компонентов топлива в камеру жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). Способ, заключающийся в подаче окислителя и горючего в полость камеры сгорания из смесительной головки при помощи соосно-струйных форсунок, содержащих имеющий осевой вход и выход трубчатый корпус с основным осевым каналом, а также не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482319
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.416e

Способ подачи компонентов топлива в камеру жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). Способ заключается в подаче окислителя и горючего в полость камеры сгорания из полостей смесительной головки при помощи соосно-струйных форсунок, содержащих трубчатый корпус с основным осевым каналом, а также не менее чем на одном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482320
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.05.2013
№216.012.44ee

Способ подачи компонентов топлива в камеру жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к области энергетических установок и может быть использовано при разработке форсунок и смесительных головок жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Способ подачи трехкомпонентного компонентов топлива в камеру ЖРД, заключающийся в подаче окислителя, преимущественно кислорода,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483223
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.44ef

Жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к ракетному двигателестроению и может быть использовано при разработке форсуночных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), содержащих систему воспламенения. ЖРД содержит газогенератор, турбонасосный агрегат, регенеративно охлаждаемую камеру со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483224
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2013
№216.012.490e

Жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). ЖРД содержит газогенератор, турбонасосный агрегат, органы питания и регулирования, регенеративно охлаждаемую камеру, включающую цилиндрическую часть, профилированное сопло, смесительную головку, содержащую корпус, блок подачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484282
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.4914

Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится смесительным головкам жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Смесительная головка камеры содержит корпус, блок подачи окислителя, блок подачи водорода, блок подачи керосина, соосно-струйные форсунки, содержащие трубчатый корпус с основным осевым каналом, а также не менее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484288
Дата охранного документа: 10.06.2013
+ добавить свой РИД