RU2121122C1

RU2121122C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2121122C1
Application number: RU96120526A
Authority: RU
Inventors: А.А. Рыбин; Д.Г. Закиров
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: power, chemical, mining industry, metallurgy. SUBSTANCE: conduits for flow of fluid media in heat exchanger are fitted with vortex generators arranged on outer surfaces of tubes manufactured in the form of flexible metal rods mounted along spiral with spacing t/D_н = 0,44-0,75 and ratio of rod diameter to outer diameter of tube determined as d/d_н = 0,06-0,08. EFFECT: diminished settling of suspension on outer surfaces, intensified heat exchange. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и горной промышленности. The invention relates to heat exchange equipment and can be used in the energy, chemical, metallurgical and mining industries.

В конвективных теплообменниках каналы для прохода горячей среды образованы наружными поверхностями чаще всего гладкостенных труб. При теплообмене, благодаря наличию пристенного ламинарного слоя, на стенках каналов - наружных теплопередающих поверхностях труб - оседают взвешенные частицы, что ухудшает теплообмен. In convective heat exchangers, channels for the passage of a hot medium are formed by the outer surfaces of most often smooth-walled pipes. During heat transfer, due to the presence of a wall laminar layer, suspended particles settle on the channel walls - external heat transfer surfaces of the pipes, which impairs heat transfer.

Известны теплообменники, в каналах которых для уменьшения оседания взвеси на наружных поверхностях труб размещены сложные поверхности - турбулизаторы [1]. Known heat exchangers, in the channels of which to reduce the sedimentation of suspended matter on the outer surfaces of the pipes placed complex surfaces - turbulators [1].

Недостатком таких теплообменников является сложность изготовления. The disadvantage of such heat exchangers is the difficulty of manufacturing.

Известны также теплообменники, содержащие очистной инструмент в виде цепей, установленных попарно в каждом ряду очищаемых труб и охватывающих их, и привод для возвратно-поступательного его движения в направлении вдоль оси труб [2]. Heat exchangers are also known, containing a cleaning tool in the form of chains installed in pairs in each row of pipes to be cleaned and covering them, and a drive for its reciprocating movement in the direction along the pipe axis [2].

Недостатком таких теплообменников являются низкие эффективность и степень очистки наружных поверхностей. The disadvantage of such heat exchangers is the low efficiency and degree of cleaning of the outer surfaces.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является теплообменник, включающий каналы для рабочих сред, образованные трубами, в котором на наружной теплопередающей поверхности труб выполнены турбулизаторы в виде кольцевых канавок, образующих кольцевые диафрагмы плавной конфигурации [3]. The closest technical solution to the present invention is a heat exchanger, including channels for the working media formed by pipes, in which turbulators are made in the form of annular grooves forming annular diaphragms of a smooth configuration on the external heat transfer surface of the pipes [3].

Недостатком таких теплообменников являются сложность изготовления и возможность оседания взвеси на наружных поверхностях из-за недостаточной турбулизации потока, что приводит к ухудшению теплообмена. The disadvantage of such heat exchangers is the difficulty of manufacturing and the possibility of sedimentation of suspended matter on external surfaces due to insufficient turbulization of the flow, which leads to poor heat transfer.

Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация теплообмена путем уменьшения оседания взвеси на наружных поверхностях. The objective of the invention is the intensification of heat transfer by reducing sedimentation of suspended matter on external surfaces.

Для решения поставленной задачи в теплообменнике, включающем каналы для рабочих сред, образованные трубами с турбулизаторами, размещенными на наружной поверхности труб, турбулизаторы выполнены в виде гибких металлических стержней и установлены по спирали с шагом t, определяемым из соотношения t/D_н = 0,44-0,75, и отношением диаметра стержня спирали к наружному диаметру трубы d/d_н = 0,06-0,08, где D_н - наружный диаметр трубы по турбулизатору.To solve the problem in a heat exchanger, including channels for the working medium formed by pipes with turbulators placed on the outer surface of the pipes, the turbulators are made in the form of flexible metal rods and are mounted in a spiral with a step t determined from the ratio t / D _n = 0.44 -0.75, and the ratio of the diameter of the spiral rod to the outer diameter of the pipe d / d _n = 0.06-0.08, where D _n is the outer diameter of the pipe along the turbulator.

Турбулизаторы, выполненные из гибких металлических стержней и установленные по спирали с шагом t, определяемым из соотношения t/D_н = 0,44-0,75, и отношением диаметра стержня к наружному диаметру трубы d/d_н = 0,06-0,08, создают искусственную турбулизацию потока и дополнительное его завихрение по спирали, что позволяет интенсифицировать теплообмен путем уменьшения оседания взвеси на наружных поверхностях.Turbulators made of flexible metal rods and mounted in a spiral with a step t determined from the ratio t / D _n = 0.44-0.75, and the ratio of the diameter of the rod to the outer diameter of the pipe d / d _n = 0.06-0, 08, create an artificial turbulization of the flow and its additional swirl in a spiral, which allows to intensify heat transfer by reducing the sedimentation of suspended matter on external surfaces.

На чертеже изображена схема участка трубы теплообменника с турбулизатором, где t - шаг турбулизатора; d_н - наружный диаметр трубы; D_н - наружный диаметр трубы по турбулизатору; d - диаметр стержня.The drawing shows a diagram of a portion of a pipe of a heat exchanger with a turbulator, where t is the step of the turbulator; d _n - the outer diameter of the pipe; D _n - the outer diameter of the pipe along the turbulator; d is the diameter of the rod.

Теплообменник содержит трубы 1, турбулизаторы 2, установленные по спирали на наружной поверхности труб. The heat exchanger contains pipes 1, turbulators 2, mounted in a spiral on the outer surface of the pipes.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Загрязненный поток, обладающий потенциальной теплотой, поступает в межтрубное пространство и отдает свое тепло чистому потоку (хладагенту), протекающему навстречу по трубе 1. Турбулизаторы 2, выполненные из металлических стержней и размещенные по спирали на наружной поверхности труб в межтрубном пространстве, создают искусственную турбулизацию и дополнительное завихрение потока по спирали, что позволяет интенсифицировать теплообмен между потоками и свести к минимуму оседания взвеси на наружных поверхностях труб. A contaminated stream with potential heat enters the annulus and gives its heat to a clean stream (refrigerant) flowing towards pipe 1. Turbulators 2, made of metal rods and spirally placed on the outer surface of the pipes in the annulus, create artificial turbulence and additional spiraling of the flow in a spiral, which allows to intensify the heat transfer between the flows and to minimize the sedimentation of suspended matter on the outer surfaces of the pipes.

По экспериментальным данным и выполненным расчетам отношения t/D_н = 0,44-0,75 и d/d_н = 0,06-0,08 оптимальны для всех теплообменников, в которых теплопередающие поверхности - трубы. При изменении этих величин в большую или меньшую сторону происходит увеличение оседания взвеси на наружных поверхностях труб, что ухудшает теплообмен.According to experimental data and performed calculations, the ratios t / D _n = 0.44-0.75 and d / d _n = 0.06-0.08 are optimal for all heat exchangers in which the heat transfer surfaces are pipes. When these values change up or down, an increase in sedimentation of suspended matter on the outer surfaces of the pipes occurs, which impairs heat transfer.

Предлагаемая конструкция теплообменника даст возможность работы длительное время без специальных мероприятий по очистке наружных поверхностей труб от взвеси. Кроме того, возможно использование тепловых насосов при утилизации низкопотенциальной теплоты из загрязненных промышленных и хозбытовых стоков, что обеспечит экономию топливно-энергетических ресурсов. The proposed design of the heat exchanger will make it possible to work for a long time without special measures for cleaning the external surfaces of pipes from suspension. In addition, it is possible to use heat pumps in the utilization of low-grade heat from contaminated industrial and household wastewater, which will save fuel and energy resources.

Claims

Теплообменник, включающий каналы для рабочих сред, образованные трубами с турбулизаторами, размещенными на наружной теплопередающей поверхности труб, отличающийся тем, что турбулизаторы выполнены в виде гибких металлических стержней и установлены по спирали с шагом t, определяемым из соотношения t/D_н= 0,44 - 0,75, и отношением диаметра стержня спирали к наружному диаметру трубы d/d_н = 0,06 - 0,08, где D_н - наружный диаметр трубы по турбулизатору.A heat exchanger comprising channels for working media formed by pipes with turbulators placed on the external heat transfer surface of the pipes, characterized in that the turbulators are made in the form of flexible metal rods and are mounted in a spiral with a step t determined from the ratio t / D _n = 0.44 - 0.75, and the ratio of the diameter of the spiral rod to the outer diameter of the pipe d / d _n = 0.06 - 0.08, where D _n is the outer diameter of the pipe along the turbulator.