ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА СО ВСТАВКОЙ

Полезная модель относится к холодильной технике, в частности конденсаторам и может быть использована, например, в аппаратах для интенсификации теплообмена.
Известна теплообменная труба (см. патент РФ №2147110, 2000 г.), содержащая расположенный внутри спиральный завихритель, представляющий собой подвеску, выполненную в виде несущей пластины либо стержня с жестко прикрепленными к ней многозаходными спирально-симметричными направляющими в виде пластин трапецеидальной либо овальной формы, расположенными под заданным углом, обеспечивающим максимальную турбулизацию потока.
Недостатком ее является сложность конструции, отрицательное влияние образовавшегося конденсата на теплообмен, значительное увеличение сопративления движению.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой теплообменной трубе является теплообменная труба с размещенной внутри вставкой (см. патент РФ №2009433, 1994 г.), состоящей из двух идентичных частей, каждая из которых включает полуобечайки в форме усеченного конуса, скрепленные между собой большими и меньшими основаниями с образованием между вставкой и трубой конфузорно-диффузорных участков разной длины.
Недостатками такой теплообменной трубы является сложность конструкции, значительное увеличение потери напора, снижение интенсивности теплоотдачи с увеличением количества конденсата.
Техническая задача - усовершенствование конструкции - за счет расположенной внутри трубы вставки в виде вогнутой ленты для интенцификации теплообменна при конденсации хладагента в трубе.
Технический результат - интенсификация процесса теплоотдачи.
Он достигается тем, что металлическая вставка расположена внутри трубы по всей ее длинне, разделяет трубу на две неидентичные части, жестко фиксирована на стенках трубы, при этом ширина вставки составляет 1, 12 диаметра трубы. Вставка позволяет уменьшить толщину донного конденсата, толщину пленки конденсата на стенках трубы и увеличивает теплоотдачу.
На чертеже изображена предлагаемая теплообменная труба с металлической вставкой в виде вогнутой ленты. Теплообменная труба 1 содержит вставку 2, жестко фиксированную на стенках трубы.
вставка
трубы
вставка
вставка
вставка
трубы
Вставка 2 выполнена из металла, толщиной δ 0,2…0,4 мм, в зависимости от диаметра трубы d (для обеспечения прогиба, для труб ⌀12…⌀16 δ=0,2 мм, ⌀18…⌀20 δ=0,3 мм, диаметр трубы больше 20 мм δ=0,4 мм) и для обеспечения нужной конфигурации шириной b равной 1,12 d, длиной равной длине трубы. Вставка 2 установлена вдоль трубы и делит ее на две неидентичные части.
Устройство работает следующим образом. Холодильный агент, например R410A, на входе в трубу разделяется на две части. Существенное влияние на теплообмен при конденсации внутри труб оказывает соотношение между силой трения на поверхности раздела фаз и силой тяжести в пленке. При малых плотностях теплового потока и скоростях пара пленка конденсата стекает с внутренней боковой поверхности трубы на ее дно, образуя донный конденсат. Так как толщина донного конденсата значительна, то теплообмен в этой части мало интенсивен. Основной теплообмен происходит на участке трубы, не занятом донным конденсатом. Чтобы повысить коэффициент теплоотдачи нужно уменьшить толщину донного конденсата, и толщину пленки на стенках трубы. Вставка позволяет уменьшить толщину донного конденсата и толщину пленки внутри трубы. Конденсат будет по-прежнему образовываться теперь уже в двух частях трубы. Одна часть донного конденсата осдает на нижней части трубы, другая часть - на вставке. Площадь трубы, занятая донным конденсатом будет меньше, а свободная от него часть - больше. К тому же в нижней части трубы на стенках будет наблюдаться уменьшение толщины пленки конденсата, что в свою очередь, повысит коэффициент теплоотдачи, а металлическая вставка может рассматриваться как элемент внутреннего оребрения.
трубы
Предлагаемая теплообменная труба проста в изготовлении. Вставка выполнена из металлической ленты, толщиной 0,2..0,4 мм, в зависимости от диаметра трубы, шириной равной 1,12 d и длинной равной длине трубы.
При установке вставки в действующий аппарат холодопроизводительность увеличивается на 8%.
Источники информации, принятые во внимание
1. Патент РФ №2147110, 2000 г.
2. Патент РФ №2009433, 1994 г.(прототип)