ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.
Известен теплообменный аппарат с теплообменным элементом из гладких труб с интенсификаторами в виде непрерывных пружинных вставок из проволоки, установленных в проточной части канала (см. Н.А.Войнов, М.А.Николаев «Пленочные трубчатые газо-жидкостные реакторы» - Казань. Отечество, 2008 г. 43 с.).
В известных теплообменник аппаратах при нарушении плотного контакта интенсификатора с внутренней поверхности трубы существенно падает тепловой эффект проволочной спирали.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является теплообменный элемент в виде трубы, выполненной из проволоки в виде тугой пружины, витки которой жестко скреплены (см. Патент на полезную модель №62694, опубл. 27.04.07 - Бюл. №12 - Прототип).
Недостатком прототипа является низкая эффективность теплообмена в проточной части канала из-за затухания циркуляционных областей канала по мере движения рабочей среды в проточной части теплообменного элемента.
Задачей полезной модели является интенсификация теплообмена за счет поддержания пристенных циркуляционных вторичных течений на стабильно высоком уровне.
Результат достигается тем, что между витками трубообразующей пружины установлено спиральное ребро из пластины, имеющее в проточной части теплообменного элемента лепестки, отогнутые по направлению закрутки потока рабочей среды.
Отличительным признаком предлагаемого теплообменного элемента от указанного прототипа является установка в проточной части теплообменного элемента спирального ребра с отштампованными лепестками, отогнутыми по направлению закрутки потока и расположенными в пограничном слое у стенки канала в проточной части теплообменного элемента.
Предлагаемый теплообменный элемент со спиральным ребром представлен на рис.1, на рис.2 изображен отдельный фрагмент спирального ребра.
Спиральное ребро 1 с отогнутыми лепестками 2, представляющее собой отштампованную пластину, свернутую в спираль, смонтировано в проточную часть теплообменного элемента путем ввинчивания в его зазоры (в момент растяжения трубообразующей пружины) жестко и герметично зафиксировано между витками.
После подачи рабочей среды в проточную часть внутри теплообменного элемента 3, с установленным в нем спиральным ребром 1 и с отогнутыми лепестками 2, пристенным слоям жидкости (в пограничном слое пружинно-витой трубытеплообменного элемента 3) сообщается загрузка потока, в котором зарождаются вторичные течения (макровихри) с интенсивными турбулентными флюктациями в виде вихрей Тейлора-Гетлера, которые, не затухая, движутся в пристенном слое проточной части трубы. Кроме того, за счет отштампованных и отогнутых по направлению закрутки потока лепестков спирального ребра постоянно разрушаются пристенные слои жидкости в пограничном слое, что поддерживает у стенки проточной части теплообменного элемента высокие значения коэффициентов теплоотдачи.
Для увеличения скорости на стенках спирального ребра 2 и в целях повышения эффекта теплообмена предусматривается возможность варьирования площадей сечения потока жидкости на спиральном ребре 2 (путем изменения размеров сечения витка) к живому сечению пружинно-витого теплообменного элемента 3.
Предлагаемый теплообменный элемент позволит интенсифицировать процесс теплообмена и уменьшить вес и габариты теплообменников при одинаковой затрате энергии на их обслуживание при неизменном количестве передаваемого тепла и размерах аппарата.