RU2396500C1 - Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе - Google Patents
Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396500C1 RU2396500C1 RU2009111325/06A RU2009111325A RU2396500C1 RU 2396500 C1 RU2396500 C1 RU 2396500C1 RU 2009111325/06 A RU2009111325/06 A RU 2009111325/06A RU 2009111325 A RU2009111325 A RU 2009111325A RU 2396500 C1 RU2396500 C1 RU 2396500C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire
- central rod
- loop
- insert
- loop elements
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам увеличения теплопередачи путем турбулизации потока жидкости и может быть применено в теплообменниках, аппаратах для разделения, смешивания и проведения химических процессов. Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе выполнена из проволоки путем навивки и включает центральный стержень и множество петлевых элементов, закрепленных в центральном стержне и расположенных по его длине радиально вокруг оси центрального стержня. Петлевые элементы выполнены из проволоки приблизительно прямоугольного сечения, при этом поверхность проволоки упомянутого петлевого элемента большей площади ориентирована, в основном, в плоскости, перпендикулярной оси центрального стержня. Технический результат - повышение эффективности турбулизации потока жидкости. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Изобретение относится к средствам увеличения теплопередачи путем турбулизации потока жидкости.
Известны различные конструкции вставок в трубчатые элементы для турбулизации потока жидкости и увеличения теплопередачи.
Известны, в частности, вставки для турбулизации потока жидкости различной конструкции, выполненные из проволочных элементов, например по патентам Великобритании GB 425376, GB 1178038, заявке Японии JP 2007064514.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция, описанная в патенте US 4481154, дата публикации 6.11.1984. Вставка для турбулизации потока жидкости выполнена из проволоки путем навивки и включает центральный стержень и множество петлевых элементов, закрепленных в центральном стержне и расположенных по его длине радиально вокруг оси центрального стержня. Такая конструкция турбулизатора проста в изготовлении, однако эффективность такого турбулизатора недостаточна.
Заявляемая конструкция вставки качественно повышает эффективность турбулизации потока жидкости.
Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе выполнена из проволоки путем навивки и включает центральный стержень и множество петлевых элементов, закрепленных в центральном стержне и расположенных по его длине радиально вокруг оси центрального стержня. Петлевые элементы, в отличие от прототипа, выполнены из проволоки приблизительно прямоугольного сечения, при этом поверхность проволоки упомянутого петлевого элемента большей площади ориентирована, в основном, в плоскости, перпендикулярной оси центрального стержня.
Такая конструкция вставки качественно меняет режим турбулизации. Петлевые элементы из проволоки приблизительно прямоугольного сечения изменяют характеристику потока жидкости, поток становится более бурным, беспорядочным. Турбулизация потока происходит не только за счет того, что набегающий поток обтекает большую поверхность, но также за счет того, что за петлевым элементом прямоугольного сечения происходит резкий срыв потока. Кроме того, петлевой элемент из проволоки приблизительно прямоугольного сечения, расположенный относительно потока под углом, работает подобно крылу и благодаря несимметричности профиля турбулизирует поток. Проволочный петлевой элемент является достаточно гибким и поэтому при несимметричном давлении с разных сторон профиля петли возникают силы, заставляющие виток перемещаться в потоке и еще более турбулизируют его за счет перемещения петлевого элемента.
Эффективность вставки может быть повышена в частных случаях выполнения.
Отношение длины ребер прямоугольника в упомянутом прямоугольном сечении проволоки петлевого элемента может быть выбрано из соотношения от 1,01:1 до 3:1.
Петлевые элементы из упомянутого множества петлевых элементов могут быть расположены с переменным угловым шагом. В этом случае турбулентность потока возрастает из-за несимметричности обтекания.
Кроме того, перемена углового шага может быть выполнена через группу последовательно расположенных петлевых элементов, которые расположены в угловом секторе, равном 360°. Такое расположение элементов позволяет избежать теневого эффекта, когда предыдущая группа элементов, расположенная радиально друг за другом, «заслоняет» следующую группу элементов, расположенных за ними. Переменный угловой шаг позволяет сдвинуть петлевые элементы относительно друг друга и избежать «теневого эффекта».
Угол наклона плоскости, проходящей, в основном, через плоскость упомянутого петлевого элемента к оси центрального стержня может составлять приблизительно 45°±5°. При таком расположении петлевых элементов возникают лучшие условия турбулизации потока.
В частном случае выполнения поверхность проволоки петлевого элемента для повышения турбулентности может быть выполнена волнистой.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг.1 приведен общий вид вставки сбоку.
На Фиг.2 приведен вид сбоку трех последовательно выполненных петлевых элементов.
На Фиг.3 - сечение проволоки петлевого элемента.
На Фиг.5 показан пример обтекания потоком сечения петлевого элемента.
На Фиг.6 приведен вид спереди трех, расположенных под углом к потоку, петлевых элементов.
На Фиг.7 показано расположение группы последовательно расположенных петлевых элементов, заполняющих сектор 360°.
Вставка (Фиг.1 - Фиг.2) содержит центральный стержень 1 и множество петлевых элементов 2, расположенных по длине стержня радиально вокруг оси 7 стержня 1. Петлевые элементы 2 выполнены из проволоки приблизительно прямоугольного сечения (Фиг.2), поверхность 3 петлевого элемента 2 большей площади ориентирована, в основном, в плоскости, перпендикулярной оси 7 центрального стержня 1. На Фиг.3 показано сечение проволоки, отношение ребра A поверхности 3 большей плоскости к ребру В поверхности 4 проволоки меньшей площади составляет от 1,01:1 до 3:1. Выбор соотношения зависит от необходимой турбулизации потока с учетом сопротивления потоку, которое создает вставка.
Вставка изготавливается следующим образом. Сначала навивается спираль из проволоки примерно прямоугольного сечения. Затем спираль надевается на одну проволоку будущего стержня, как правило большего сечения, чем проволока спирали. Сечение проволоки стержня может быть разным - круглым, прямоугольным. Затем рядом с первой проволокой располагается вторая проволока стержня. Проволоки начинают скручиваться и образуют вставку, в которой вокруг центрального стержня образуется множество петлевых элементов. В процессе скручивания по числу оборотов, возможно неполных, контролируется угловой шаг петлевых элементов относительно друг друга. На Фиг.6 угловой шаг между петлевыми элементами 2 показан в виде угла β. Наиболее эффективна вставка, в которой перемена углового шага выполнена через группу последовательно расположенных петлевых элементов 2, расположенных в угловом секторе, равном 360°. Форма петлевых элементов может быт различной, например овальной или эллипсовидной.
Затем каждый петлевой элемент 2 наклоняется и располагается в плоскости под углом 45°±5° к оси центрального стержня.
Материал проволоки может выбираться в зависимости от назначения вставки и вида среды, в которой она может использоваться, и температуры жидкости. Могут использоваться различные виды сталей, пластмасс и других материалов с пластичными и упругими свойствами.
Длина вставки, в зависимости от назначения, может быть разной, например от 1 до 3 метров. При необходимости иметь большую длину вставки они соединяются между собой.
Вставка помещается в трубчатый элемент, по которому пропускается жидкость. На Фиг.4 показано обтекание одиночного петлевого элемента 2, за которым образуется турбулентная зона 6. Турбулизация потока происходит потому, что набегающий поток обтекает большую поверхность петлевого элемента 2 и за петлевым элементом 2 прямоугольного сечения происходит резкий срыв потока. Петлевой элемент работает подобно крылу и благодаря несимметричности профиля эффективно турбулизирует поток.
Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе может использоваться в теплообменных аппаратах, аппаратах для разделения, смешивания и проведения химических процессов.
Claims (6)
1. Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе, выполненная из проволоки путем навивки, включающая центральный стержень и множество петлевых элементов, закрепленных в центральном стержне и расположенных по его длине радиально вокруг оси центрального стержня, отличающаяся тем, что петлевые элементы выполнены из проволоки приблизительно прямоугольного сечения, при этом поверхность проволоки упомянутого петлевого элемента большей площади ориентирована, в основном, в плоскости, перпендикулярной оси центрального стержня.
2. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что отношение длины ребер прямоугольника в упомянутом прямоугольном сечении проволоки петлевого элемента выбирается из соотношения от 1,01:1 до 3:1.
3. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что петлевые элементы из упомянутого множества петлевых элементов расположены с переменным угловым шагом относительно друг друга.
4. Вставка по п.3, отличающаяся тем, что перемена углового шага выполнена через группу последовательно расположенных петлевых элементов, которые расположены в угловом секторе, равном 360°.
5. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона плоскости, проходящей, в основном, через плоскость упомянутого петлевого элемента к оси упомянутого центрального стержня, составляет приблизительно 45±5°.
6. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность проволоки петлевого элемента выполнена волнистой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111325/06A RU2396500C1 (ru) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111325/06A RU2396500C1 (ru) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2396500C1 true RU2396500C1 (ru) | 2010-08-10 |
Family
ID=42699115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009111325/06A RU2396500C1 (ru) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2396500C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631963C1 (ru) * | 2016-07-28 | 2017-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Самоочищающийся кожухотрубный теплообменник |
CN114074153A (zh) * | 2020-08-11 | 2022-02-22 | 兰州交通大学 | 一种缠绕形成强化管内对流传热内插芯的制作工艺 |
-
2009
- 2009-03-18 RU RU2009111325/06A patent/RU2396500C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631963C1 (ru) * | 2016-07-28 | 2017-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Самоочищающийся кожухотрубный теплообменник |
CN114074153A (zh) * | 2020-08-11 | 2022-02-22 | 兰州交通大学 | 一种缠绕形成强化管内对流传热内插芯的制作工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010261703A (ja) | フィン付きチューブ熱交換器 | |
US20070125528A1 (en) | Finned helicoidal heat exchanger | |
US6786274B2 (en) | Heat exchanger fin having canted lances | |
RU2181623C2 (ru) | Насадка с перекрестно-канальной структурой, а также набивная колонна и смесительное устройство с такой насадкой | |
US4258782A (en) | Heat exchanger having liquid turbulator | |
JP6437719B2 (ja) | 伝熱管および伝熱管を用いた分解炉 | |
JP5926805B2 (ja) | 熱交換器等のための配管アセンブリ | |
EP2219001A1 (en) | Corrugated tube with elliptical cross-section | |
KR20150006823A (ko) | 전열관과 이것을 이용한 열교환기 | |
US20070119578A1 (en) | Hot water supply heat exchanger | |
RU2396500C1 (ru) | Вставка для турбулизации потока жидкости в трубчатом элементе | |
US20110094721A1 (en) | Heat exchanger structure | |
US8646485B2 (en) | Flow restrictor and method for reducing resistance of a flow | |
EP0061154B1 (en) | Insert for placement in a tube and method for its manufacturing | |
GB2050183A (en) | Tubular heat exchanger and helical agitators for use with such exchangers | |
JP5770291B2 (ja) | 最適化されたフラワー管及び最適化された新型グリッド構成 | |
TW202045877A (zh) | 螺旋擋板式熱交換器 | |
JP7499230B2 (ja) | 構造化充填物 | |
JP6389881B2 (ja) | 特に物質移動または熱伝導のカラムまたは塔に用いられる充填材 | |
GB2097910A (en) | Insert for placement in vessel | |
EP2663825B1 (en) | Heat exchanger | |
JP4813288B2 (ja) | 熱交換器 | |
US10267565B1 (en) | Spiral heat exchanger coils | |
WO2015182782A1 (ja) | 熱交換器コア | |
EP3436763B1 (en) | Tube heat exchanger and method of manufacturing such a heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120319 |