ДЫМОГАРНАЯ ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности, к конструкциям дымогарных труб, используемых в теплообменных аппаратах с повышенной тепловой эффективностью, например в паровых и водогрейных котлах.
В известных конструкциях паровых и водогрейных котлов размещаются несколько гладкоствольных дымогарных труб, которые снаружи омываются водой, а во внутренней полости проходят горячие газы. В таких котлах путем изменения числа труб обеспечивается увеличение поверхности нагрева и, соответственно, увеличение тепловой мощности [В.И.Панин Котельные установки малой и средней мощности. М., Стройиздат, 1975].
Гладкоствольные дымогарные трубы обладают слабой циркуляцией газовых потоков, т.к. между внутренней поверхностью трубы и турбулентным газовым потоком существует ламинарный вязкий пограничный подслой, в котором отсутствует турбулентное перемешивание, а перенос количества движения и, следовательно, тепла происходит за счет вязкого трения [L. Prandtl. Gesammelte Abhandlungen zur angewanten Mechanik, Hydro- und Aerodynamik, T1 1-3, В., 1961]
Известна конструкция дымогарной трубы состоящая из гладкоствольной трубы во внутреннюю полость которой вставлен турбулизатор выполненный в виде спиралевидной жаростойкой проволоки или ленты обеспечивающий добавочное вихревое закручивание газового потока теплоносителя, что позволяет уменьшить толщину пограничного ламинарного слоя и тем самым повысить интенсивность теплопередачи [Кузнецов Е.Ф., Карасев С.А. Интенсификация теплообмена в трубах с проволочными спиралями. Турбины и компрессоры, 1997, №2, с.23-25]. Недостатком данной конструкции является то, что спиральный турбулизатор обеспечивает в основном разрушение ядра и при этом только частично влияет на процесс течения тепловых потоков в пограничном слое.
Известна конструкция дымогарной трубы, состоящая из гладкоствольной трубы у которой наружная поверхность оребрена металлической лентой, что увеличивает теплопередачу от одного теплоносителя к другому [Зоз В.В., Ермаков Г.Н., Бондарев А.И. "Технология и оборудование для оребрения поверхностей нагрева". //Технология - организация производства и управления. М.: НИИЭинформэнергомаш, 1986. С.16-24.]. Недостатком конструкции является отсутствие турбулизации потока теплоносителя во внутренней полости трубы.
Предложена конструкция дымогарной теплообменной трубы, активная зона тепловосприятия которой выполнена в виде многозаходных спиралевидно направленных канавок, а активная зона теплопередачи на наружной поверхности выполнена оребренной металлической лентой и во внутренней полости теплообменной трубы закреплен спиральный турбулизатор с противоположным направлением витков по отношению к виткам канавок расположенных на внутренней поверхности трубы.
Технический эффект полезной модели заключается в интенсификации теплопередачи от одного теплоносителя к другому.
Конструкция дымогарной теплообменной трубы в виде компьютерного изображения приведена на чертеже.
Как видно из чертежа, дымогарная теплообменная труба состоит из трубы - 1, спирального турбулизатора - 2, оребрения наружной поверхности трубы металлической ленты - 3 и имеет спиралевидные канавки - 4 на внутренней поверхности трубы.
Поток газового теплоносителя во внутренней полости теплообменной трубы 1 завихряется от наличия многозаходных спиралевидных канавок 4 и вставленного спиралевидного турбулизатора 2, что приводит к интенсивному прогреву стенки трубы 1, а наличие на наружной поверхности трубы 1 спиралевидного оребрения 3 способствует интенсивной теплопередаче жидкостному теплоносителю.