Трубчастий елемент теплообмінника

Реферат: Трубчастий елемент теплообмінника містить спеціальне оребрення, розташоване на зовнішній поверхні трубчастого елемента теплообмінника, виконане у вигляді ребер, які зі сторони труби мають параболічну форму і з'єднані з зовнішньою поверхнею трубчастого елемента теплообмінника. Спеціальне оребрення виконане у вигляді ребер, які мають форму пелюсток, розташовані з дрібним кроком по колу, утворюючи секції. UA 106091 U (54) ТРУБЧАСТИЙ ЕЛЕМЕНТ ТЕПЛООБМІННИКА UA 106091 U UA 106091 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до теплообмінної апаратури, зокрема до теплообмінників з прямолінійними трубчастими теплообмінними елементами. Кожухотрубні теплообмінники, основним робочим елементом яких є трубчасті теплообмінні елементи, є найбільш розповсюдженими в хімічній, біотехнологічній, нафтопереробній, харчовій, теплоенергетичній та інших галузях промисловості. Відомий трубчастий елемент теплообмінника, виконаний у вигляді круглої труби з оребренням, виконаним у вигляді дротяної пружини [Патент UA № 932, F28F1/10, 2001]. Недолік відомого трубчастого елемента теплообмінника є недостатньо високий коефіцієнт тепловіддачі, забезпечуваний з обох його сторін. Незважаючи на певну інтенсифікацію теплообміну зовні трубок (порівняно з аналогом, що розглянуто), зазначений елемент відрізняється значною складністю конструкції виготовлення, а також значною матеріалоємністю. Найбільш близьким за сукупністю ознак до корисної моделі, що заявляється, є трубчастий елемент теплообмінника, який містить оребрення. Спеціальне оребрення розташоване на зовнішній поверхні трубчастого елемента теплообмінника, виконане у вигляді ребер, які зі сторони труби мають параболічну форму і з'єднані з зовнішньою поверхнею трубчастого елемента теплообмінника [Патент UA № 99507, F28F1/16, F28F13/02, 2015]. Недоліком відомого трубчастого елемента є недостатньо розвинена поверхня теплообміну, що негативно впливає на інтенсивність теплового потоку. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення трубчастого елемента теплообмінника, у якому його нове конструктивне виконання забезпечує збільшення поверхні теплообміну та коефіцієнта тепловіддачі, а отже, сприяє інтенсифікації його теплообміну. Поставлена задача вирішується тим, що в трубчастому елементі теплообмінника, що містить спеціальне оребрення, згідно з корисною моделлю, оребрення виконане у вигляді ребер, які мають форму пелюсток, і розташовані з дрібним кроком по колу, утворюючи своєрідну секцію. Секції спеціального оребрення розташовано на зовнішній поверхні трубчастого елемента теплообмінника, по всій його довжині, і з'єднується за допомогою спаювання. Таким чином, збільшення теплознімання, відповідно до формули Ньютона-Ріхмана (1), можна досягти, збільшуючи коефіцієнт тепловіддачі і збільшуючи площу поверхні теплообміну. Також слід зазначити, що доцільно використовувати для виготовлення трубчастого елемента матеріали, які мають високий коефіцієнт теплопровідності (мідь, латунь, бронза). Q  k  F  t , 35 де Q - тепловий потік (теплознімання); k - коефіцієнт теплопередачі, див. (2); t - різниця температур; k 40 45 50 (1) 1 , 1  1   1   2 (2) 1 ,  2 - коефіцієнти тепловіддачі;  - товщина стінки трубчастого елемента;  - коефіцієнт теплопровідності матеріалу трубчастого елемента. Збільшення коефіцієнта теплопередачі k , відповідно до формули (2), можна досягти підвищенням коефіцієнтів тепловіддачі 1 ,  2 та використовуючи матеріал трубчастого елемента з високим коефіцієнтом теплопровідності  . Геометричні особливості спеціального оребрення і розташування його секцій по всій довжині трубки сприяють турбулізації потоку теплоносія, що позитивно впливає на параметри тепловіддачі. Крім цього, спеціальне оребрення збільшує в рази тепловий потік (теплознімання) за рахунок значного збільшення розвиненої поверхні теплообміну. При даному типорозмірі: труба 38×2, довжина труби l=340 мм, площа поверхні теплообміну 2 ребра F=1386,5 мм , крок між ребрами Δφ=12°, кількість ребер по колу n=30 шт, можливо 2 збільшення сумарної площі поверхні теплообміну на F=0,24957 м . Таким чином, секції спеціального оребрення, які припаяні до зовнішньої поверхні трубчастого елемента, сприяють інтенсифікації процесу теплообміну. Суть корисної моделі 1 UA 106091 U 5 10 15 пояснюється кресленням, на якому зображено повздовжній переріз трубчастого елемента теплообмінника із секціями спеціального оребрення та його тривимірну модель. Трубчастий елемент теплообмінника із спеціальним оребренням у вигляді пелюсток складається з труби 1 та секцій спеціального оребрення 2 (Фіг.3), розташованих на зовнішній поверхні трубчастого елемента теплообмінника. На Фіг.1, 2 представлено ізометричне зображення трубчастого елемента теплообмінника, а на Фіг.4, 5 – ізометричне зображення секцій оребрення. Трубчастий елемент працює наступним чином. Під час роботи теплообмінника рідинатеплоносій контактує з внутрішньою поверхнею елемента, при цьому вона рухається всередині трубчастого елемента 1, омиваючи його внутрішню поверхню, і віддає теплову енергію з коефіцієнтом тепловіддачі 1 стінці трубчастого елемента, яка виконана з матеріалу з високим коефіцієнтом теплопровідності (мідь, латунь, бронза). В стінці трубчастого елемента 1 і секції спеціального оребрення 2, перенос теплоти відбувається за рахунок високої теплопровідності матеріалу. Далі теплова енергія з коефіцієнтом тепловіддачі  2 від поверхні стінки трубчастого елемента 1 із спеціальним оребренням 2 віддається холодному газовому теплоносію (повітря), який ззовні у повздовжньому напрямку омиває трубчастий елемент. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Трубчастий елемент теплообмінника, що містить спеціальне оребрення, розташоване на зовнішній поверхні трубчастого елемента теплообмінника, виконане у вигляді ребер, які зі сторони труби мають параболічну форму і з'єднані з зовнішньою поверхнею трубчастого елемента теплообмінника, який відрізняється тим, що спеціальне оребрення виконане у вигляді ребер, які мають форму пелюсток і розташовані з дрібним кроком по колу, утворюючи секції. 2 UA 106091 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3