ДИАФРАГМИРОВАННАЯ ОРЕБРЕННАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к теплообменным устройствам, в частности к конструкции теплообменных элементов и их изготовлению, и может быть использована в различных отраслях промышленности, связанных с процессами теплообмена [F28F 1/00, F28F 1/42].
Из уровня техники известен ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ [патент RU 2377490 С1, опубл. 27.12.2009 г.], содержащий трубу с продольными плавниковыми ребрами, при этом труба состоит из двух симметричных половин с ребрами с обеих сторон с возможностью соединения этих половин посредством сварки по ребрам, а внутри трубы с упором своими углами в стенки трубы установлен турбулизатор, представляющий собой волнообразную ленту с длиной волны, превышающей в 5-10 раз их высоту, которая составляет 0,4-0,7 от условного диаметра трубы.
Недостатком известного теплообменного элемента является низкая надежность, обусловленная тем, что элемент изготовлен с помощью сварки по продольным ребрам (в углах сечения), что вызывает сложность радиографического контроля и необходимость дополнительной термообработки для уменьшения напряжений после сварки. При этом не обеспечивается возможность его использования для высокого внутреннего рабочего давления и высоких температур, и в процессах теплообмена в высоконагруженных или ответственных процессах, требующих повышенной надежности.
Также известен ДВУХТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК БЕЗОПАСНОСТИ («Предварительный подогрев топлива - путь повышения КПД газовых турбин» Франк Триш - Термо Интеграл, Лейпциг, Германия, журнал «Газотурбинные технологии», июль-август 2005 г., стр. 2-3), который содержит два пучка труб, соосно вставленные один в другой с зазором, на внутренней стенке наружных труб теплообменника выполнено продольное оребрение, а внутренние трубы гидравлически расширяются.
Недостатком известных теплообменников является сложность их изготовления, а именно, с учетом большой длины и малого диаметра теплообменных труб - выполнение и контроль качества продольного оребрения на внутренней стенке наружных труб.
Также недостатком аналога является низкая теплоотдача от среды, проходящей по внутренней трубе, в связи с отсутствием турбулизации потока в пристеночной области.
Наиболее близким по технической сущности является ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ [патент RU 118733 U1, опубл. 27.07.2012 г.], выполненный с двойными стенками, включающий вставленные одна в другую внутреннюю и внешнюю трубы, при этом наружная поверхность внутренней трубы входит в плотный контакт с внутренней поверхностью внешней трубы, а между ними образован, по меньшей мере, один канал для обнаружения утечки между двумя трубами, выполненный путем выдавливания наружной поверхности внутренней трубы внутрь трубы с образованием на наружной поверхности внутренней трубы винтовой канавки, расположенной между поверхностями обеих труб, и с образованием винтовых выступов на внутренней поверхности внутренней трубы для обеспечения дополнительной турбулизации потока среды, протекающего внутри теплообменного элемента.
Основной технической проблемой прототипа является низкая эффективность отвода тепла от потока жидкости или газа, протекающего во внутренней трубе, обусловленная наличием воздушного зазора между внутренней и внешней трубой, снижающим коэффициент теплоотвода, а также малой площадью поверхности внешней трубы.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности отвода тепла от потока среды, протекающего внутри трубы.
Указанный технический результат заявленной полезной модели достигается за счет того, что диафрагмированная оребренная труба, содержащая вставленные друг в друга внутреннюю и наружную трубы, при этом на наружной поверхности внутренней трубы выполнены канавки, образующие на внутренней поверхности внутренней трубы выступы, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности наружной трубы методом опрессовки выполнены, идентичные канавкам внутренней трубы выступы, на наружной поверхности наружной трубы выполнены теплоотводящие ребра.
В частности, канавки выполнены в виде чередующихся колец с шагом от 2 до 20 мм.
В частности, теплоотводящие ребра выполнены с шагом от 2 до 15 мм.
В частности, теплоотводящие ребра выполнены толщиной от 0,3 до 1,5 мм и высотой от 20 до 70 мм.
В частности, выступы на внутренней поверхности наружной трубы выполнены методом опрессовки наружной трубы вокруг внутренней трубы.
В частности, внутренняя и наружная трубы выполнены металлическими.
В частности, наружная труба выполнена из материала с высокой теплопроводностью.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вид спереди диафрагмированной оребренной трубы.
На фиг. 2 показан вид сбоку диафрагмированной оребренной трубы.
На чертежах обозначено: 1 - внутренняя труба, 2 - внешняя труба, 3 - кольцевые канавки, 4 - диафрагмы, 5 - кольцевые выступы, 6 - теплоотводящие ребра.
Осуществление полезной модели
Заявленная диафрагмированная оребренная труба содержит внутреннюю 1 (см.Фиг. 1) и наружную 2 металлические трубы. На наружной поверхности внутренней трубы 1 с шагом от 2 до 20 мм выдавлены чередующиеся кольцевые канавки 3 таким образом, что на внутренней поверхности внутренней трубы 1 образованы кольцевые выступы - диафрагмы 4, при этом на внутренней поверхности наружной трубы 2 методом опрессовки вокруг внутренней трубы 1 выполнены идентичные кольцевым канавкам 3 кольцевые выступы 5. На наружной поверхности наружной трубы 2 с шагом от 2 до 15 мм выполнены теплоотводящие ребра 6 толщиной от 0,3 до 1,5 мм и высотой от 20 до 70 мм.
Диафрагмированную оребренную трубу используют следующим образом.
Охлаждаемый поток среды (жидкость или газ) подают на вход внутренней трубы 1. Двигаясь во внутренней трубе 1, поток непосредственно соприкасается с диафрагмами 4 и за счет сужения диаметра внутренней трубы 1 турбулизируется. Одновременно теплоотводящие ребра 6 воспринимают теплоту, переданную от потока среды через стенки внутренней 1 и наружной 2 трубы, и рассеивают ее в окружающую среду, при этом жидкость или газ, протекающий во внутренней трубе 1, охлаждается до температур, близких температуре среды, окружающей теплоотводящие ребра 6.
Таким образом, за счет того, что на наружной поверхности наружной трубы 2 выполнены теплоотводящие ребра 6, обеспечивается отвод тепловой энергии от передаваемого потока среды, кроме того, высокая эффективность теплоотвода достигается за счет того, что на внутренней поверхности наружной трубы 2 методом опрессовки выполнены идентичные канавкам 3 внутренней трубы 1 выступы 5, обеспечивающие плотное соприкосновение наружной 2 и внутренней 1 труб с повышенной площадью соприкосновения, при котором исключены воздушные зазоры, снижающие теплоотвод.