RU2622340C1 - Vortex heat exchange element - Google Patents
Vortex heat exchange element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622340C1 RU2622340C1 RU2016128953A RU2016128953A RU2622340C1 RU 2622340 C1 RU2622340 C1 RU 2622340C1 RU 2016128953 A RU2016128953 A RU 2016128953A RU 2016128953 A RU2016128953 A RU 2016128953A RU 2622340 C1 RU2622340 C1 RU 2622340C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- larger diameter
- heat
- ribs
- inner pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных отраслях техники, в частности в регенеративных теплообменниках газотурбинных установок реакторостроения.The invention relates to heat engineering and can be used in heat exchangers used in various fields of technology, in particular in regenerative heat exchangers of gas turbine reactor plants.
Известен вихревой теплообменный элемент (см. патент РФ №2376541, МПК F28D 7/10, опубл. 28.12.2009), содержащий соосно расположенные одна в другой теплообменные цилиндрические трубы большего диаметра и внутреннюю трубу с цилиндрическими поверхностями. При этом труба большего диаметра разделена на участки, внутри каждой из труб установлены, по меньшей мере, два завихрителя одинакового или разного типов, причем один завихритель – на входе в участок, а второй – на расстоянии между ними, определяемом полным затуханием вращательного движения закрученного потока при полной тепловой нагрузке, кроме того, входы теплоносителей в каждый из участков трубы большего диаметра и внутренней трубы выполнены или с одной и той же стороны, или с противоположных сторон по отношению к движению потока, обеспечивая как противоточную, так и прямоточную схему движения теплоносителей в элементе, при этом внутренняя труба с цилиндрическими поверхностями выполнена из биметалла. Причем материал поверхности внутренней трубы со стороны горячего теплоносителя имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем материал поверхности внутренней трубы со стороны холодного теплоносителя.Known vortex heat exchange element (see RF patent No. 2376541, IPC F28D 7/10, publ. 12/28/2009), containing coaxially arranged heat exchange cylindrical pipes of a larger diameter and an inner pipe with cylindrical surfaces. In this case, the pipe of larger diameter is divided into sections, at least two swirls of the same or different types are installed inside each pipe, with one swirl at the entrance to the section, and the second at the distance between them, determined by the total attenuation of the rotational motion of the swirl flow at full heat load, in addition, the coolant inlets in each of the sections of the pipe of larger diameter and the inner pipe are made either on the same side or on opposite sides with respect to the flow movement, echivaya as a countercurrent or direct flow circuit heat transfer movement in the element, wherein the inner tube with cylindrical surfaces made of bimetal. Moreover, the surface material of the inner pipe from the side of the hot coolant has a thermal conductivity coefficient of 2.0-2.5 times higher than the surface material of the inner pipe from the side of the cold coolant.
Недостатком является невозможность эффективного использования нагреваемой при вихревом теплообмене между «горячим» и «холодным» теплоносителями поверхности цилиндрической трубы большего диаметра как источника теплоты для подогрева окружающей среды, например, в системе отопления жилого или промышленного помещения.The disadvantage is the inability to effectively use the surface of a cylindrical pipe of larger diameter heated as a result of vortex heat transfer between “hot” and “cold” heat transfer media as a heat source for heating the environment, for example, in a heating system in a residential or industrial building.
Известен вихревой теплообменный элемент (см. патент РФ №2456522, МПК F28D 7/10, опубл. 20.07.2012), содержащий соосно расположенные одна в другой теплообменные цилиндрические трубы большего диаметра и внутреннюю трубу с цилиндрическими поверхностями, при этом труба большего диаметра разделена на участки, внутри каждой из труб установлены, по крайней мере, два завихрителя одинакового или разного типов, причем один завихритель – на входе в участок, а второй – на расстоянии между ними, определяемом полным затуханием вращательного движения закрученного потока при полной тепловой нагрузке, кроме того, входы теплоносителей в каждый из участков трубы большего диаметра и внутренней трубы выполнены или с одной и той же стороны, или с противоположных сторон по отношению к движению потока, обеспечивая как противоточную, так и прямоточную схему движения теплоносителей в элементе, при этом внутренняя труба с цилиндрическими поверхностями выполнена из биметалла, причем материал поверхности внутренней трубы со стороны горячего теплоносителя имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем материал поверхности внутренней трубы со стороны холодного теплоносителя, причем на цилиндрической трубе большего диаметра по внешней поверхности на каждом участке, определяемом полным затуханием вращательного движения закрученного потока при полной тепловой нагрузке, выполнены пакеты ребер, причем расстояние между ребрами в каждом пакете уменьшается.Known vortex heat exchange element (see RF patent No. 2456522, IPC F28D 7/10, publ. 20.07.2012), containing coaxially arranged heat exchange cylindrical pipes of larger diameter and an inner pipe with cylindrical surfaces, while the pipe of larger diameter is divided into sections, inside each pipe at least two swirlers of the same or different types are installed, with one swirl at the entrance to the section, and the second at the distance between them, determined by the total attenuation of the rotational motion of the swirl flow at full heat load, in addition, the coolant inlets in each of the sections of the pipe of larger diameter and the inner pipe are made either from the same side or from opposite sides with respect to the flow movement, providing both countercurrent and direct-flow heat transfer scheme in the element, while the inner pipe with cylindrical surfaces is made of bimetal, and the surface material of the inner pipe from the side of the hot heat carrier has a thermal conductivity coefficient of 2.0-2.5 times higher, em material of the inner surface of the pipe by the cold coolant, wherein in the cylindrical tube of larger diameter on the outer surface at each portion defined by the complete attenuation of the rotary motion swirling flow at full thermal load packages made of ribs, the spacing between the ribs in each packet decreases.
Недостатком является снижение теплоотдающей способности пакета ребер при длительной эксплуатации вихревого теплообменного элемента, особенно в процессе использования для подогрева воды системы отопления жилого или промышленного помещения.The disadvantage is the decrease in the heat transfer capacity of the package of ribs during the long-term operation of the vortex heat-exchange element, especially in the process of using a heating system for a residential or industrial building to heat water.
Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание при длительной эксплуатации нормированных значений теплоотдачи от вертикальных поверхностей ребер пакета, расположенного на цилиндрической трубе большего диаметра вихревого теплообменного элемента, за счет турбулизации потока подогреваемой воды в межреберном пространстве путем образования микрозавихрений при выполнении на вертикальных поверхностях ребер винтообразных канавок.The technical task of the invention is to maintain, during long-term operation, the normalized values of heat transfer from the vertical surfaces of the ribs of a packet located on a cylindrical pipe of a larger diameter vortex heat exchange element due to turbulence in the flow of heated water in the intercostal space by the formation of micro-eddies when performing helical grooves on the vertical surfaces of the ribs.
Технический результат, обеспечивающий постоянство теплоотдающей способности пакета ребер при длительной эксплуатации, достигается тем, что вихревой теплообменный элемент содержит соосно расположенные одна в другой теплообменные цилиндрические трубы большего диаметра и внутреннюю трубу с цилиндрическими поверхностями, при этом труба большего диаметра разделена на участки, внутри каждой из труб установлены, по крайней мере, два завихрителя одинакового или разного типов, причем один завихритель – на входе в участок, а второй – на расстоянии между ними, определяемом полным затуханием вращательного движения закрученного потока при полной тепловой нагрузке, кроме того, вход теплоносителей в каждый из участков трубы большего диаметра и внутренней трубы выполнены или с одной и той же стороны, или с противоположных сторон по отношению к движению потока, обеспечивая как противоточную, так и прямоточную схему движения теплоносителей в элементе, при этом внутренняя труба с цилиндрическими поверхностями выполнена из биметалла, причем материал поверхности внутренней трубы со стороны горячего теплоносителя имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем материал поверхности внутренней трубы со стороны холодного теплоносителя, при этом на цилиндрической трубе большего диаметра по внешней поверхности на каждом участке, определяемом полным затуханием вращательного движения закрученного потока при полной тепловой нагрузке, выполнены пакеты ребер, причем расстояние между ребрами в каждом пакете уменьшается, при этом на вертикальной поверхности каждого ребра пакета, расположенного на цилиндрической трубе большего диаметра, выполнены винтообразные канавки, причем направление касательной винтообразной канавки на вертикальной поверхности одного ребра имеет направление по ходу движения часовой стрелки, а направление касательной винтообразной канавки на противоположной вертикальной поверхности рядом расположенного ребра имеет направление против хода движения часовой стрелки.The technical result, which ensures the constant heat transfer ability of the package of ribs during long-term operation, is achieved by the fact that the vortex heat exchange element contains coaxially arranged heat exchange cylindrical pipes of larger diameter and an inner pipe with cylindrical surfaces, while the pipe of larger diameter is divided into sections, inside each of at least two swirlers of the same or different types are installed, with one swirl at the entrance to the section, and the second at the difference between them, determined by the total attenuation of the rotational motion of the swirling flow at full heat load, in addition, the coolant inlet to each of the sections of the pipe of larger diameter and the inner pipe is made either from the same side or from opposite sides with respect to the flow movement, providing both countercurrent and once-through flow patterns of the coolant in the element, while the inner pipe with cylindrical surfaces is made of bimetal, and the surface material of the inner pipe with side of the hot fluid has a thermal conductivity coefficient of 2.0-2.5 times higher than the material of the surface of the inner pipe from the side of the cold fluid, while on a cylindrical pipe of larger diameter on the outer surface in each section, determined by the total attenuation of the rotational movement of the swirling flow at full heat load, made packages of ribs, and the distance between the ribs in each package is reduced, while on the vertical surface of each edge of the package located on the cylindrical a larger diameter pipe has helical grooves, and the direction of the tangent helical groove on the vertical surface of one rib has a clockwise direction, and the direction of the tangent helical groove on the opposite vertical surface of a nearby rib has a direction counterclockwise.
На фиг.1 представлена принципиальная схема вихревого теплообменного элемента; на фиг.2 – характерное распределение тепловых удельных потоков от периферийных «горячих» слоев холодного и горячего теплоносителей, передаваемых теплопроводностью по толщине внутренней трубы из одноименного материала; на фиг.3 – то же самое, что и на фиг.2, только по толщине внутренней трубы из биметалла; на фиг.4 – вертикальные поверхности рядом расположенных ребер пакета с выполненными винтообразными канавками, касательные которых имеют противоположное направление; на фиг.5 – схемы движения микрозавихрений подогреваемой воды между вертикальными поверхностями ребер пакета, расположенного на цилиндрической трубе большего диаметра.Figure 1 presents a schematic diagram of a vortex heat exchange element; figure 2 - a characteristic distribution of heat specific flows from peripheral "hot" layers of cold and hot heat transferring thermal conductivity through the thickness of the inner pipe of the same material; figure 3 is the same as in figure 2, only the thickness of the inner pipe of bimetal; figure 4 - the vertical surface of the adjacent ribs of the package made with helical grooves, the tangents of which have the opposite direction; figure 5 - motion diagrams of micro-eddies of heated water between the vertical surfaces of the ribs of the package located on a cylindrical pipe of larger diameter.
Вихревой теплообменный элемент содержит соосно расположенные с зазором одна в другой теплообменные трубы 1 и 2. В трубе 2 большего диаметра на входном участке 4 установлен завихритель 3 для обеспечения вращения наиболее тяжелых частиц среды периферийной зоны 5 потока холодного теплоносителя (ХТ), расположенной как на внутренней поверхности 6 трубы 2 большего диаметра, выполненной цилиндрической, так и на наружной поверхности 7 внутренней трубы 1, выполненной также цилиндрической.The vortex heat exchange element contains
Труба 2 состоит из двух, по меньшей мере, участков 8 и 9, снабженных патрубками подачи холодного теплоносителя 10 и 11, а от завихрителя 3 на расстоянии, определяемом значением полного затухания вращательного движения закрученного потока при полной тепловой нагрузке вихревого теплообменного элемента, расположены завихрители 12 и 13. Во внутренней трубе 1 завихритель 14 установлен на входном участке 15, при этом от него на расстоянии, определяемом значением полного затухания вращательного движения закрученного потока при полной тепловой нагрузке вихревого теплообменного элемента, размещен второй завихритель 16. При этом все завихрители 3, 12, 13, 14, 16, расположенные в теплообменных трубах 1 и 2, выполнены или одинакового, или разного типов. Внутренняя труба 1 с цилиндрическими поверхностями выполнена из биметалла, причем материал внутренней поверхности имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем материал наружной поверхности 7 внутренней трубы 1 со стороны холодного теплоносителя. На цилиндрической трубе 2 большего диаметра по внешней поверхности 18 на каждом участке между завихрителями, определяемом полным затуханием вращательного движения закрученного потока, выполнены пакеты ребер 19, при этом расстояние между ребрами в каждом пакете уменьшается (l1>l2>l3>…>ln). Например, при расположении пакета ребер 19 на участке 8 внешней поверхности 18 цилиндрической трубы 2 после завихрителя 3 расположено ребро 20, а от него на расстоянии l1 расположено ребро 21, а от него на расстоянии l2 расположено ребро 22 и далее до завихрителя 12. Следующий пакет ребер расположен на участке 9 от завихрителя 12 до завихрителя 13 с таким же соотношением расстояний между ребрами (l1>l2>l3>…>ln). В указанной последовательности располагаются остальные пакеты ребер 19, количество которых определяется длиной вихревого теплообменного элемента. На вертикальной поверхности 23, 24 каждого ребра 20, 21 и 22 пакета ребер 19 расположенного на цилиндрической трубе 2 большего диаметра выполнены винтообразные канавки 25 и 26. При этом направление касательной винтообразной канавки 25, выполненной на вертикальной поверхности 23 ребра 20, имеет направление по ходу движения часовой стрелки (см., например, _ стр. 509, Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1969. – 872 с., ил.), а направление касательной винтообразной канавки 26 на противоположной вертикальной поверхности 24 ребра 21 имеет направление против хода движения часовой стрелки и так далее по всему пакету ребер 19.The
Вихревой теплообменный элемент работает следующим образом.Vortex heat exchange element operates as follows.
По мере применения потока подогреваемой воды системы отопления или внутреннего воздуха производственного помещения при конвективном теплообмене в межреберном пространстве пакетов ребер 19, особенно в местах соединения ребер 20, 21, 22 с цилиндрической трубой 2 большего диаметра, образуются «застойные зоны» с пограничным слоем, в котором наблюдается ламинарное движение теплоносителя с преимущественным процессом передачи теплоты лишь теплопроводностью вместо конвективного теплообмена, что значительно уменьшает коэффициент теплопередачи (см., например, стр.160, Исаченко В.П. и др. Теплопередача. - М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с., ил.), и, как следствие, снижается эффективность использования вихревого теплообменного элемента как источника тепловой энергии.As the heated water stream of the heating system or indoor air of the production room is used during convective heat transfer in the intercostal space of the
Для устранения «застойных зон» с ламинарным движением теплоносителя в пограничном слое контакта основания ребер 20, 21, 22 с цилиндрической трубой 2 на вертикальных поверхностях 23 и 24 соответствующих ребер выполнены винтообразные канавки 25 и 26. Подогреваемый теплоноситель (вода системы отопления или внутренний воздух производственного помещения при его конвективном теплообменном нагреве) при движении в межреберном пространстве пакета ребер 19 частично одновременно перемещается как по винтообразным канавкам 25, так и по винтообразным канавкам 26. В связи с тем что перемещение одной части теплоносителя на вертикальной плоскости 23 ребра 20 осуществляется по ходу движения часовой стрелки, а перемещение его другой части на вертикальной плоскости 24 рядом стоящего ребра 21 осуществляется против хода движения часовой стрелки, то в пространстве между ребрами 20 и 21 появляются встречно движущиеся закрученные микропотоки, которые образуют микрозавихрения с резкой турбулизацией пограничного слоя, как в местах соединения ребер 20 и 21 с цилиндрической трубой 2, так и по вертикальным поверхностям 23 и 24. В результате поддерживается нормированное значение коэффициента теплоотдачи за счет турбулизации течения теплоносителя в пограничном слое «застойных зон» пакета ребер 19 (см., например, стр.378, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая школа, 1980. - 469 с., ил.). Кроме того, устранение образования «застойных зон» предотвращает возможность накопления различных загрязнений, сопутствующих движению обогреваемого теплоносителя (при движении воды системы отопления - это ржавчина, окалина, при нагреве внутреннего воздуха помещений - это твердые частицы пыли, мелкодисперсная влага) как на вертикальных поверхностях 23 и 24, соответствующих ребер 20 и 21, так и на внешней поверхности цилиндрической трубы 2. Это также ухудшает процесс передачи тепловой энергии окружающей среде в связи с переходом процесса теплообмена в тепломассообмен, когда часть тепловой энергии затрачивается на дополнительный нагрев частиц загрязнений, а не на повышение температуры окружающей среды (см., например, стр.323, Цой П.В. Методы расчета отдельных задач тепломассопереноса. - М.: Энергия, 1971. - 384 с., ил.). Термодинамическое расслоение XT на «холодный» осевой и «горячий» периферийный слои приводит к наличию на внутренней поверхности 6 трубы 2 большего диаметра пограничного слоя с тяжелыми частицами среды, имеющими более высокую температуру («горячий слой»), чем XT в целом. В результате наблюдается передача теплоты теплопроводностью по толщине цилиндрической трубы 2 с нагревом наружной поверхности 18 до температуры более высокой, чем окружающая среда. Полученный избыток тепла может использоваться как источник тепловой энергии, например, в системе отопления жилого дома или производственного помещения для конвективного обмена с внутренним воздухом.To eliminate “stagnant zones” with laminar motion of the coolant in the boundary layer of the contact of the base of the
Известно, что наибольшей теплоотдающей способностью обладают поверхности теплообменных аппаратов в виде пластинчатых ребер (см., например, стр.168, Коваленко Л.М., Глушков А.Ф. Теплообменники интенсификацией теплоотдачи. - М.: Энергоиздат, 1968. - 240 с.). Особенностью теплообмена в вихревом теплообменном элементе между закрученными горячим теплоносителем (ГТ) и XT является то, что температура как термодинамически расслоенных слоев, так и температура стенки, а следовательно, и количество теплоты, передаваемой теплопроводностью по толщине стенки трубы 2 большего диаметра, уменьшается на участке от одного из завихрителей (например, завихрителя 3) до полного его затухания (до завихрителя 12).It is known that the surface heat exchangers in the form of plate fins have the greatest heat transfer capacity (see, for example, p.168, Kovalenko L.M., Glushkov A.F. Heat exchangers by intensification of heat transfer. - M.: Energoizdat, 1968. - 240 p. .). A feature of heat transfer in a vortex heat exchange element between swirling hot heat carrier (HT) and XT is that the temperature of both thermodynamically stratified layers and the wall temperature, and therefore the amount of heat transferred by the thermal conductivity along the wall thickness of the
Поэтому для поддержания максимальной теплоотдачи по внешней поверхности трубы 2 расположены пакеты ребер, при этом расстояние между ребрами в каждом пакете уменьшается l1>l2>l3>…>ln. Снижение температуры на внешней поверхности 18 трубы 2 в зоне затухания вращающегося потока при передаче тепла в окружающую среду компенсируется увеличением количества пластинчатых ребер вследствие уменьшения расстояния между ними в данной зоне. В результате тепловой поток равномерно распределяется по пакету ребер 19 и осуществляет подогрев контактируемого с внешней поверхностью 18 трубы 2 внутреннего воздуха помещения с максимальной отдачей тепловой энергии, соответствующей условно одинаковой температуре внешней поверхности 18 на участке 8 (или 9 и т.д.) трубы 2 большего диаметра вне зависимости от процесса затухания вращающегося потока. Данное конструктивное решение существенно увеличивает возможности использования вихревого теплообменного элемента. При термодинамическом расслоении ГТ на выходе из завихрителя 14 (соответственно, на последующих завихрителях 16, установленных на определенном расстоянии по ходу движения ГТ во внутренней трубе 1) наблюдается его расслоение на «горячий» периферийный и «холодный» осевой слои (см., например, Меркулов В.П. Вихревой эффект и его применение в промышленности. - Куйбышев, 1969. - 369 с.). Конвекцией теплота от горячего слоя ГТ (см. фиг.1) передается внутренней поверхности 17 внутренней трубы 1, и далее посредством теплопроводности осуществляется нагрев по толщине материала внутренней трубы 1. Одновременно XT, проходя завихритель 3 (и завихрители 12, 13, расположенные на расстоянии, определяемом значением полного затухания каждого участка 8, 9 трубы 2 большего диаметра), находящийся внутри трубы 2 большего диаметра, на его выходе также расслаивается на «горячий» периферийный, находящийся в зоне 5, и «холодный» осевой слои, при этом «горячий» слой контактирует с наружной поверхностью 7 внутренней трубы 1, отдавая ей свою теплоту конвекцией и далее теплопроводностью. Потоки ГТ и XT закручиваются и перемешиваются в осевом направлении, одновременно осуществляя и вращательное движение. В связи с интенсивным теплообменом между вращающимся потоком XT в трубе 2 и наружной поверхностью 7 внутренней трубы 1 происходит еще больший нагрев периферийного слоя XT в зоне 5, благодаря чему образуется XT с неоднородным полем плотности, что приводит к непрерывному замещению менее тяжелых частиц XT тяжелыми, и этот процесс продолжается вплоть до затухания вращательного движения потока. В результате при выполнении внутренней трубы 1 из однородного материала с постоянным коэффициентом теплопроводности наблюдается процесс затухания передачи теплоты от ГТ к XT (см. фиг.2) из-за наличия в зоне 5, контактирующей с наружной поверхностью 7, теплового потока, идущего от «горячего» слоя XT, направленного вглубь толщины внутренней трубы 1.Therefore, to maintain maximum heat transfer on the outer surface of the
Таким образом, в результате встречного направления тепловых потоков ГТ и XT количество теплоты, передаваемое теплопроводностью через материал внутренней трубы 1, определяется разностью количеств теплоты и , т.е. . При этом взаимодействие теплоты, передаваемой теплопроводностью и идущей от периферийного потока ГТ , и теплоты, передаваемой конвекцией из зоны 5 и далее передаваемой теплопроводностью от периферийного «горячего» потока XT , осуществляется примерно на средней линии по толщине стенки внутренней трубы 1 (см. фиг.2), т.к. коэффициент теплопроводности стенки внутри трубы 1 постоянен по ее толщине. Как следствие, наблюдаются значительные теплопотери процесса теплопроводности по толщине трубы 1, а это, соответственно, резко снижает эффективность вихревого способа передачи теплоты, что и обуславливает практическое отсутствие использования в промышленности теплообменных аппаратов с вихревым способом теплопередачи.Thus, as a result of the opposite direction of the heat fluxes of GT and XT, the amount of heat transferred by the thermal conductivity through the material of the
Для устранения данного явления внутренняя труба 1 выполняется из биметалла таким образом, что коэффициент теплопроводности λ1, материала внутренней поверхности 17 внутренней трубы 1 со стороны движения ГТ имеет значение в 2,0-2,5 раза выше коэффициента теплопроводности λ2 материала внешней поверхности 7 внутренней трубы 1 со стороны движения XT, при этом толщина каждого из составляющих материалов биметалла имеет равное значение по толщине стенки внутренней трубы 1. Теплота от периферийного «горячего» слоя ГТ передается к внутренней поверхности 17 внутренней трубы 1 с конвекцией и далее теплопроводностью по материалу биметалла с повышенным значением коэффициента теплопроводности и имеет более высокий градиент температур, чем теплота, передаваемая от периферийного потока XT к внешней поверхности 7 внутренней трубы теплопроводностью по материалу биметалла с пониженным значением коэффициента теплопроводности. В этом случае область контакта встречно направленных тепловых потоков смещается в сторону внешней поверхности 7 внутренней трубы 1 и составляет около 20% расстояния от внешней поверхности 7 (см. фиг.3), и это приводит к существенному сокращению теплопотерь, обусловленных направлением теплоты по толщине внутренней трубы 1, что позволяет существенно повысить эффективность использования способа передачи теплоты в рекуперативных теплообменниках, например, с расположением завихрителей внутри полости как трубы 2 с большим диаметром, так и внутри внутренней трубы 1. Оригинальность предлагаемого технического решения достигается тем, что при длительной эксплуатации достигается постоянство коэффициента теплоотдачи процесса теплообмена в пакете ребер, расположенных на цилиндрической поверхности большего диаметра вихревого теплообменного элемента, за счет устранения «застойных зон» с ламинарным пограничным слоем путем выполнения на вертикальных поверхностях рядом расположенных ребер винтообразных канавок, касательные которых имеют противоположное направление. В результате образуются микрозавихрения, приводящие к турбулентному движению подогреваемого теплоносителя в пограничном слое, т.е. ликвидации «застойных зон» и, соответственно, получению нормированного конвективного теплообмена вне зависимости от наличия частиц в движущемся потоке.To eliminate this phenomenon, the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016128953A RU2622340C1 (en) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | Vortex heat exchange element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016128953A RU2622340C1 (en) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | Vortex heat exchange element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2622340C1 true RU2622340C1 (en) | 2017-06-14 |
Family
ID=59068584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016128953A RU2622340C1 (en) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | Vortex heat exchange element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2622340C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672229C1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Vortex heat exchange element |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009264643A (en) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Panasonic Corp | Heat exchanger |
RU2376541C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Vortex heat exchange element |
DE102009040558A1 (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-10 | Krones Ag | Tubular Heat Exchangers |
RU2456522C1 (en) * | 2010-11-26 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет"(ЮЗГУ) | Vortex heat exchange element |
-
2016
- 2016-07-15 RU RU2016128953A patent/RU2622340C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009264643A (en) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Panasonic Corp | Heat exchanger |
RU2376541C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Vortex heat exchange element |
DE102009040558A1 (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-10 | Krones Ag | Tubular Heat Exchangers |
RU2456522C1 (en) * | 2010-11-26 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет"(ЮЗГУ) | Vortex heat exchange element |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672229C1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Vortex heat exchange element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ibrahim et al. | A computational study of heat transfer analysis for a circular tube with conical ring turbulators | |
Zhang et al. | Heat transfer and friction in rectangular channels with ribbed or ribbed-grooved walls | |
US4211277A (en) | Heat exchanger having internal fittings | |
Saha et al. | Thermohydraulics of laminar flow of viscous oil through a circular tube having integral axial rib roughness and fitted with center-cleared twisted-tape | |
Bhattacharyya et al. | Thermohydraulics of laminar flow through a circular tube having integral helical rib roughness and fitted with centre-cleared twisted-tape | |
Vaisi et al. | Experimental investigation of geometry effects on the performance of a compact louvered heat exchanger | |
Faizal et al. | Experimental studies on a corrugated plate heat exchanger for small temperature difference applications | |
Pal et al. | Laminar fluid flow and heat transfer through a circular tube having spiral ribs and twisted tapes | |
Saha et al. | Enhancement of heat transfer of laminar flow of viscous oil through a circular tube having integral helical rib roughness and fitted with helical screw-tapes | |
Pehlivan | Experimental investigation of convection heat transfer in converging–diverging wall channels | |
Roy et al. | Thermal and friction characteristics of laminar flow through a circular duct having helical screw-tape with oblique teeth inserts and wire coil inserts | |
Saha | Thermohydraulics of laminar flow of viscous oil through a circular tube having axial corrugations and fitted with centre-cleared twisted-tape | |
Zheng et al. | Analysis of thermal efficiency of a corrugated double-tube heat exchanger with nanofluids | |
Singh et al. | Experimental studies on parallel wavy channel heat exchangers with varying channel inclination angles | |
Singh et al. | The thermal and transport characteristics of nanofluids in a novel three‐dimensional device | |
Sheikholeslami et al. | Experimental study of the influence of perforated circular-ring on pressure loss and heat transfer enhancement using sensitivity analysis | |
Pal et al. | Laminar flow and heat transfer through a circular tube having integral transverse corrugations and fitted with centre-cleared twisted-tape | |
Mohanty et al. | Numerical analysis of double pipe heat exchanger using heat transfer augmentation techniques | |
Wu et al. | Experimental study on the performance of a tree-shaped mini-channel liquid cooling heat sink | |
Pal et al. | Experimental investigation of laminar flow of viscous oil through a circular tube having integral spiral corrugation roughness and fitted with twisted tapes with oblique teeth | |
RU2622340C1 (en) | Vortex heat exchange element | |
Pandey et al. | Experimental investigation of heat transfer and friction factor in a corrugated plate heat exchanger | |
RU2456522C1 (en) | Vortex heat exchange element | |
Pachegaonkar et al. | Performance analysis of double pipe heat exchanger with annular twisted tape insert | |
Kannan et al. | Experimental and analytical comparison of heat transfer in double pipe heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180716 |