SU1638534A1 - Heat exchange pipe - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к элементам теплообменной техники. Цель изобретени  интенсификаци  теплообмена. Труба с чередующимис  цилиндрическими участками 1 и участками 2 в форме сферы, в которой участки 1 через один смещены на величину, исключающую перекрытие их поперечных сечений, и расположены тангенциально к участкам 2, причем их центры 6 не. совпадают с плоскост ми осей 3 и 4 участков 1, что обеспечивает турбулизацию потока в сферах за счет одновременного действи  р да факторов: внезапного расширени  сечени , скручивани  потока и расплющивани  его при обтекании сферы, и способствует интенсификации теплообмена. 3 ил.The invention relates to elements of heat exchange technology. The purpose of the invention is the intensification of heat transfer. The pipe with alternating cylindrical sections 1 and sections 2 in the form of a sphere, in which sections 1 are shifted by one by an amount excluding the overlap of their cross sections, and are located tangentially to sections 2, and their centers 6 are not. coincide with the planes of the axes 3 and 4 of sections 1, which ensures the flow turbulization in the spheres due to the simultaneous action of a number of factors: sudden expansion of the cross section, twisting the flow and crushing it around the sphere, and contributes to heat transfer intensification. 3 il.

Description

4four

ОABOUT

соwith

0000

01 О)01 O)

JJ

Изобретение относитс  к теплотехнике, в частности к трубчатым элементам теплообменников .The invention relates to heat engineering, in particular to tubular elements of heat exchangers.

Цель изобретени  - интенсификаци  теплообмена.The purpose of the invention is to intensify heat transfer.

На фиг. 1 изображена труба, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.FIG. 1 shows a pipe, a general view; in fig. 2 - the same, top view; in fig. 3 shows section A-A in FIG. one.

Теплообменна  труба содержит цилиндрические участки 1, чередующиес  с симметричными профилированными участками в форме сферы 2. Продольные оси 3, 4 смежных цилиндрических участков 1 расположены параллельно и смещены на одинаковую величину не менее радиуса участка 1 в противоположные стороны относительно плоскости симметрии 5 сферы 2, причем радиус сферы 2 имеет величину не менее диаметра цилиндрического участка 1, ее центр 6 размещен вне плоскости, проход щей через продольные оси 3, 4 смежных цилиндрических участков 1. Такое выполнение исключает перекрытие поперечных сечений смежных цилиндрических участков 1.The heat exchange tube contains cylindrical sections 1 alternating with symmetric shaped sections in the form of sphere 2. Longitudinal axes 3, 4 adjacent cylindrical sections 1 are parallel and displaced by the same amount not less than radius of section 1 in opposite directions relative to the plane of symmetry 5 of sphere 2, and radius Sphere 2 has a size not less than the diameter of the cylindrical section 1, its center 6 is placed outside the plane passing through the longitudinal axes 3, 4 adjacent cylindrical sections 1. This embodiment is includes overlapping cross sections of adjacent cylindrical sections 1.

Труба работает следующим образом.The pipe works as follows.

По трубе протекает, например, холодный воздух, а снаружи она омываетс  теплоносителем , например, дымовыми газами, которые передают тепло воздуху через стенку трубы.For example, cold air flows through the pipe, and outside it is washed by a coolant, for example, by flue gases, which transfer heat to the air through the pipe wall.

Поток из тангенциально расположенного цилиндрического участка 1 поступает в сферу 2, под углом к нормальной плоскости а, что обусловлено несовпадением осей цилиндрических участков 1 с осью сферы 2. Это обсто тельство и действие центробежных сил заставл ет объемный поток при обтекании сферы 2 смещатьс  в нормальную плоскость со скручиванием и постепенным расплющиванием. Сделав оборот в этом направлении, поток выходит в зону входного отверсти  предыдущего цилиндрического участка 1, оттесн етс  попутным поступающим потоком к выходному отверстию последующего цилиндрического участка 1, наход щемус  на одном уровне с входным, и выходит в следующий цилиндрический участок 1, где он выравниваетс , успокаиваетс  и ускор етс .The flow from the tangentially located cylindrical section 1 enters the sphere 2 at an angle to the normal plane a, which is caused by the discrepancy between the axes of the cylindrical sections 1 and the axis of sphere 2. This circumstance and the action of centrifugal forces cause the volume flow to flow around the sphere 2 to the normal plane with twisting and gradual flattening. Having made a turn in this direction, the flow enters the zone of the inlet of the previous cylindrical section 1, is pushed aside by the incoming flow to the outlet of the next cylindrical section 1, which is flush with the input, and enters the next cylindrical section 1, where it is aligned, calms and accelerates.

Смещение центра сферы 2 от плоскости осей цилиндрических участков 1 должно обеспечить наиболее полное обтекание сферы и вхождение потока под более острым углом в выходное отверстие, дл  чего поток необходимо сориентировать как можно более вертикально, с тем, чтобы получить траекторию его движени , близкую к витку спирали. В соответствии с этим смещение должно составл ть 1/2-1/3 диаметра цилиндрического участка 1, так как при меньшем значении обтекание сферы потоком должно происходить по выходному отверстию , что приведет к неизбежному отслаиванию части потока в это отверстие, аThe displacement of the center of the sphere 2 from the plane of the axes of the cylindrical sections 1 should ensure the most complete flow around the sphere and the entry of a stream at a sharper angle into the outlet, for which the flow must be oriented as vertically as possible so as to obtain a trajectory of its movement close to the spiral turn . In accordance with this, the displacement should be 1 / 2-1 / 3 of the diameter of the cylindrical section 1, since at a lower value the flow around the sphere should occur along the outlet opening, which will lead to the inevitable exfoliation of part of the flow into this opening, and

оставша с  после некоторой потери скорости в сфере будет подмешиватьс  к вход щему и разбиватьс  им. В целом же выход неупор доченного потока будет затруднен . Все это приведет к значительнымremaining with some loss of speed in the sphere will be mixed in and broken into the input. In general, the output of the random flow will be difficult. All this will lead to significant

динамическим потер м. При большем, чем 1/2 диаметра, смещении и, следовательно, увеличении размеров сферы 2, потери также возрастут из-за большого снижени  динамического напора, так как в этом случаеdynamic loss m. With a larger than 1/2 diameter displacement and, consequently, an increase in the size of sphere 2, the losses will also increase due to the large decrease in dynamic head, as in this case

услови  приближаютс  к свободному истечению струи в неограниченный объем.The conditions approach free flow of the jet into an unlimited volume.

Длина цилиндрического участка 1 должна обеспечить выравнивание скоростей потока по сечению трубы. В гидравлическихThe length of the cylindrical section 1 should ensure the alignment of flow rates over the cross section of the pipe. In hydraulic

расчетах эта длина принимаетс  равной 5 диаметрам трубы.In calculations, this length is taken equal to 5 pipe diameters.

За счет того, что в сферических участках поток подвергаетс  сложному воздействию - внезапное одностороннее расширение сечени , скручивание потока и расплющивание его - происходит интенсивна  турбулизаци  теплоносител  и последующее выравнивание потока,в результате чего улучшаетс  теплообмен.Due to the fact that in the spherical sections the flow is subjected to a complex effect — sudden one-sided expansion of the cross section, twisting the flow and flattening it — there is intense turbulization of the coolant and subsequent flow alignment, resulting in improved heat transfer.

Claims (1)

Формула изобретени  Теплообменна  труба, содержаща  расположенные в чередующемс  пор дке цилиндрические участки, сопр женные сThe invention has a heat exchange tube comprising alternating cylindrical portions mated to симметричными профилированными участками , причем продольные оси смежных цилиндрических участков расположены параллельно и смещены относительно плоскости симметрии профилированного участка на одинаковую величину в противоположные стороны, отличающа с  тем, что, с целью интенсификации теплообмена, профилированные участки выполнены в форме сферы с радиусом, неsymmetric profiled sections, the longitudinal axes of adjacent cylindrical sections being parallel and displaced relative to the plane of symmetry of the profiled section by the same amount in opposite directions, characterized in that, in order to intensify heat exchange, the profiled sections are made in the form of a sphere with a radius not менее диаметра цилиндрических участков, причем смещение осей последних имеет величину не менее радиуса этих участков, а центр сферы расположен вне плоскости, проход щей через продольные оси цилиндрических участков.less than the diameter of the cylindrical sections, the displacement of the axes of the latter having a value not less than the radius of these sections, and the center of the sphere is located outside the plane passing through the longitudinal axes of the cylindrical sections. А-АAa 0ж.50zh.5