Теплообмінний апарат

Теплообменный аппарат относится к области теплотехники, а именно к конструкции теплообменных элементов. Известен теплообменный аппарат [1], включающий набор одинаковых гладких труб, изогнуты х в виде змеевиков с образованием U-образных и прямолинейных участков, а также набор извилистых оребряющих пластин. Причем в сборке каждая оребряющая пластина расположена между смежными змеевиками и находится в термическом контакте с ними. Змеевики имеют плоскую форму и при сборке зажаты между плоскими пластинами. При этом U-образные участки остаются неоребренными. Недостатком описанного теплообменника является трудоемкость изготовления, т.к. оребряющие пластины необходимо дополнительно изготовлять, а затем крепить к змеевикам. Кроме того, при этом расходуется дополнительный металл на изготовление пластин. Теплопередача этого теплообменника недостаточна из-за того, что U-образные участки остаются неоребренными. Надежность крепления оребряющих пластин к змеевикам также низкая. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является теплообменный аппарат [2], включающий трубу со спиральными ребрами на наружной поверхности, которая изогнута в виде змеевика с образованием U-образных и прямолинейных участков. При этом спиральные ребра образованы путем навивки вокруг гладкой трубы полосы с образованием на последней игольчатых ребер. Указанная полоса навивается с определенным усилием, способствующим ее растяжению. Этот теплообменный аппарат взят нами в качестве прототипа. Недостатком описанного теплообменного аппарата является трудоемкость его изготовления, расход дополнительного металла (отдельная навиваемая полоса) и уменьшение эффективности теплопередачи из-за возможного отсутствия контакта с трубой навиваемой полосы в отдельных местах. Исходя из вышеописанного, задачей изобретения является создание теплообменного аппарата не трудоемкого в изготовлении, экономичного в использовании металла и с высокой эффективностью теплопередачи путем соответственно уменьшения количества, отдельных элементов, из которых состоит аппарат, а также увеличения теплопередающей поверхности с сохранением компактности. Для решения указанной задачи заявляемый теплообменный аппарат, как и известный, включает трубу со спиральными ребрами на наружной поверхности, которая изогнута в виде змеевика с образованием U-образных и прямолинейных участков. Однако в отличие от известного спиральные ребра на трубе выполнены за одно целое с трубой (например методом холодной накатки), при этом отношение где R - радиус кривизны U-образного участка тр убы по ее оси; D - наружный диаметр изгибаемой трубы (с учетом ребер). Кроме того, для интенсификации теплообмена на внутренней поверхности трубы могут быть дополнительно выполнены ребра за одно целое с трубой. Ребра, дополнительно выполненные на внутренней поверхности трубы могут быть изготовлены по винтовой линии, образующей угол a продольной осью трубы в пределах от 0' до 12°. Выполнение спиральных ребер на наружной поверхности трубы за одно целое с этой трубой обеспечивает снижение трудоемкости изготовления теплообменного аппарата, т.к. отсутствуют отдельные элементы, которые дополнительно надо изготовлять и предпринимать определенный действия по их креплению к трубе, экономию металла, т.к. ребра выполнены из тела самой трубы, и повышение эффективности теплопередачи за счет исключения недостатков прототипа, а именно: возможности отсутствия контакта между поверхностью трубы и ребер. Кроме того, ребра в области Uобразного участка трубы бандажируют последний и при изгибе в этом месте овальность трубы практически отсутствует, что обуславливает постоянное проходное сечение трубы. Выполнение U-образного участка в соответствии с соотношением где R - радиус кривизны U-образного участка тр убы по ее оси; D - наружный диаметр изгибаемой трубы (с учетом ребер), обуславливает возможность изготовления заявляемого теплообменного аппарата компактным, т.к. труба может быть изогнута в области U-образного участка до соприкосновения ребер (отношение выполненных на наружной поверхности трубы. При этом значение R - радиуса кривизны практически минимальное. Практически возможна также любая другая величина отношения пределом является такая величина, при которой труба практически будет прямая, но, учитывая то, что задачей является также сохранение компактности аппарата, отношение должно быть менее единицы. Таким образом, заявляемые пределы величины отношения обуславливают компактность теплообменного аппарата. Дополнительное выполнение ребер на внутренней поверхности трубы за одно целое с этой трубой обеспечивает повышение интенсивности теплообмена и экономию металла. Выполнение ребер на внутренней поверхности по винтовой линии, образующей с продольной осью трубы угол a о т 0' до 12°, обуславливает наибольшую эффективность теплопередачи. Таким образом, все существенные признаки предлагаемого теплообменника обеспечивают решение поставленной задачи. На фиг.1 изображена труба со спиральными ребрами на наружной поверхности, которая изогнута в виде змеевика с образованием U-образных и прямолинейных участков; на фиг.2 - тр уба (по фиг.1) с дополнительно выполненными ребрами на ее внутренней поверхности; на фиг.3 - сечение А - А на фиг.2. Заявляемый теплообменный аппарат включает трубу 1 со спиральными ребрами 2 на наружной поверхности, которая изогнута в виде змеевика с образованием U-образных 3 и прямолинейных 4 участков. Ребра 2 выполнены за одно целое с трубой 1, при этом отношение где R - радиус кривизны U-образного участка 3 тр убы 1 по ее оси; D - наружный диаметр трубы 1 (с учетом ребер 2). На внутренней поверхности трубы 1 могут быть дополнительно выполнены ребра 5 за одно целое с трубой, которые могут быть изготовлены по винтовой линии, образующей угол a продольной осью трубы 1 от 0' до 12°. Изготовлен опытный образец заявляемого теплообменного аппарата и испытания показали положительный результат. Заявляемый теплообменный аппарат может работать в режиме воздух - воздух или воздух - жидкость (масло). В последнем случае охлаждающая жидкость подается внутрь трубы, а воздух преимущественно принудительно подается с наружной стороны трубы. При соприкосновении этих двух сред с поверхностью трубы происходит теплообмен. Чем большая поверхность теплообмена, тем интенсивнее происходит теплообмен.