Теплообмінна біметалева труба

Реферат: Теплообмінна біметалева труба містить сталеву плоскоовальну основу з поперечними прямокутними ребрами на зовнішніх плоских частинах поверхні основи, довжина яких перевищує довжину прямої частини поперечного перерізу основи. Ребра виконано з алюмінію або його сплавів. UA 117554 U (12) UA 117554 U UA 117554 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі енергетики і може бути використана при розробці компактних теплообмінних апаратів. Відома теплообмінна труба, що містить плоскоовальну основу з поперечним оребренням, розташованим на зовнішніх поверхнях плоских частин основи. Для виготовлення труб такого типу використовують як основу виготовлену зі сталі трубу плоскоовальну, до зовнішніх поверхонь плоских частин основи якої приєднують зварюванням ребра також зі сталі [1]. Недоліком відомої теплообмінної труби є невисокий рівень ефективності ребер, що викликає потребу встановлювати значну кількість цих труб для досягнення значних потужностей теплообмінників з пакетів таких труб. Маса та габарити цих теплообмінників будуть значними. Найближчою за технічною суттю до пропонованого технічного рішення є теплообмінна труба, що містить сталеву плоскоовальну основу з поперечними прямокутними ребрами на зовнішніх плоских частинах поверхні основи, довжина яких перевищує довжину прямої частини поперечного перерізу основи. Такі теплообмінні труби виконують з плоскоовальних труб зі сталі, при цьому сталеві подовжені ребра приєднують до зовнішніх поверхонь плоских частин основи зварюванням [2]. Недоліком прототипу є порівняно невисокий рівень ефективності ребер. Наслідком цього є великі значення масогабаритних показників теплообмінників з пакетів таких теплообмінних труб. При використанні таких труб в конденсаційних поверхневих теплоутилізаторах відхідних димових газів в умовах конденсації пари з парогазової суміші на зовнішніх поверхнях труб, сталеві ребра малої товщини (як правило, менше 1 мм) в результаті корозії будуть руйнуватися в першу чергу, що приводить до суттєвого зниження ресурсу роботи цих теплоутилізаторів. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення теплообмінної труби, в якій новий матеріал ребер за рахунок більшого коефіцієнта теплопровідності, меншої густини та істотно більшої корозійної стійкості, забезпечить зниження маси та габаритів і збільшення ресурсу роботи. Поставлена задача вирішується тим, що в теплообмінній трубі, що містить сталеву плоскоовальну основу з поперечними прямокутними ребрами на зовнішніх плоских частинах поверхні основи, довжина яких перевищує довжину прямої частини поперечного перерізу основи, згідно з корисною моделлю, ребра виконано з алюмінію або його сплавів. Виконання ребер з алюмінію або його сплавів дозволяє підвищити ефективність ребер в порівнянні з ребрами із сталі в залежності від висоти ребер: в 1,4 рази при висоті ребер 20 мм та в 1,6 рази при висоті ребер 30 мм при однакових геометричних характеристиках труб (діаметрах труб, висоті, довжині і товщині ребер) та при однаковому тепловому потоці. Найбільш доцільно в теплообмінних трубах зі сталевою основою та алюмінієвими ребрами використовувати технологію вальцювання для кріплення ребер на відміну від технічного рішення-прототипу, де використовується зварювання. Це призведе до появи термічного опору між теплообмінною трубою і коренями ребер, величина якого буде знаходитись в діапазоні (1,6-4 2 2,2)•10 м К/Вт, що знижує величину коефіцієнта теплопередачі між внутрішнім та зовнішнім теплоносієм. Але за рахунок значно більшої величини коефіцієнту теплопровідності алюмінію по відношенню до сталі коефіцієнт теплопередачі в цілому біметалевої плоскоовальної труби сталь-алюміній буде більший (від 7 % до 15 %) в порівнянні зі сталевою плоскоовальною трубою зі сталевими привареними ребрами при зміні висоти ребер від 20 мм до 30 мм відповідно. Це приводить в підсумку при однакових тепловій потужності Q=const і температурному напорові Δt=const для теплообмінників з пакетів теплообмінних труб з однаковими геометричними параметрами, але з різними матеріалами ребер, до зменшення загальної поверхні теплообмінників з алюмінієвими ребрами та, відповідно, до зниження маси та габаритів таких теплообмінників. Більша корозійна стійкість алюмінію та його сплавів внаслідок наявності на поверхні металу захисної окисної плівки Аl2О3, особливо при застосуванні теплообмінників з алюмінієвими ребрами як конденсаційними поверхневими теплоутилізаторами, приведе до збільшення ресурсу таких теплообмінників. Технічна суть теплообмінної біметалевої труби пояснюється кресленнями, де: на Фіг. 1 зображено теплообмінну біметалеву трубу в розрізі, яка включає в себе корпус 1 сталевої плоскоовальної основи, на зовнішніх плоских частинах 2 якої встановлено поперечні прямокутні ребра 3 з алюмінію або сплавів алюмінію, довжина яких 1 перевищує довжину прямої частини поперечного перерізу основи d2-d1; d1 - менший діаметр основи; d2 - більший діаметр основи; W r - напрям руху потоку зовнішнього теплоносія; на Фіг. 2 - поперечний переріз А-А на Фіг. 1, де 1 - корпус сталевої плоскоовальної основи, 3 - ребра з алюмінію або сплавів алюмінію, р - товщина ребра, h - висота ребра, t - крок ребер; 1 UA 117554 U 5 10 15 20 на Фіг. 3 - місцевий вирив І на Фіг. 2, де 1 - корпус сталевої плоскоовальної основи, 3 ребро, 4 - корінь ребра, р - товщина ребра, тр - товщина корпусу 1 сталевої плоскоовальної основи, к - глибина занурення кореня 4 ребра 3 в корпус 1 сталевої плоскоовальної основи. Біметалева теплообмінна труба працює наступним чином. Один із теплоносіїв, між якими відбувається теплообмін, наприклад воду, пропускають всередині корпусу 1 сталевої плоскоовальної труби (Фіг. 1), а інший теплоносій, наприклад парогазову суміш (при використанні пакету теплообмінних біметалевих труб в конденсаційному поверхневому теплоутилізаторі відхідних димових газів), пропускають зовні корпусу 1 між рядами прямокутних ребер 3 (Фіг. 2) з алюмінію або сплавів алюмінію (напрям руху парогазової суміші позначено W г на Фіг. 1). Висота h, товщина р та крок ребер t вибирають з міркувань досягнення оптимальних їх геометричних розмірів, при яких встановлюється найкраще співвідношення між переданим теплообмінником тепловим потоком і втратами тиску при проходженні зовнішнього теплоносія крізь пакет теплообмінних біметалевих труб, що забезпечує високий енергетичний коефіцієнт теплообмінної поверхні. Висока ефективність пропонованих ребер в порівнянні з ребрами зі сталі дозволяє отримувати теплообмінні апарати з меншими масою і габаритами. Висока корозійна стійкість ребер 3, що закріплені в корпусі 1 шляхом вальцювання таким чином, що корені ребер 4 мають надійний контакт з корпусом 1 сталевої плоскоовальної основи (Фіг. 3), обумовлює підвищений ресурс конденсаційних поверхневих теплоутилізаторів відхідних димових газів. Джерела інформації: 1. Патент України № 4871, МПК F28F 1/12, опубл. 15.02.2005. 2. Патент України № 25025, МПК F28F 1/12, опубл. 25.07.2007. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Теплообмінна біметалева труба, що містить сталеву плоскоовальну основу з поперечними прямокутними ребрами на зовнішніх плоских частинах поверхні основи, довжина яких перевищує довжину прямої частини поперечного перерізу основи, яка відрізняється тим, що ребра виконано з алюмінію або його сплавів. 2 UA 117554 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3