ТЕПЛООБМЕННИК

Теплообменник
Заявляемая полезная модель относится к теплообменникам и может найти применение в системах пентрального отопления зданий и сооружений, на хладокомбинатах для повышения эффективности охлаждения и т.д.
В настоящее время в промышленности и в быту широко используются различные теплообменники, включающие трубы для текучей среды и элементы оребрения (1). Например, для нагрева помещений применяется система центрального отопления, которая характеризуется тем, что в каждом помещении монтируется пара горизонтальных труб, в которые «врезаны элементы оребрения в виде батарей радиаторов водяного отопления.
Данная система имеет следующие недостатки.
Во-первых, для ее функционирования необходимо иметь в помещении, по меньщей мере, пару труб, одна из которых предназначена для подвода горячей воды, а другая - для ее отвода.
Во-вторых, смена радиатора требует проведения трудоемких работ, поскольку полости радиаторов должны быть непосредственно соединены с полостями обеих труб. Для обеспечения замены радиатора, в частности, необходимо предварительно отключить значительный участок системы отопления, охватывающий несколько смежных помещений, от общей теплосети, отсоединить радиатор, смонтировать на его месте новый с тщательной герметизацией соединительных узлов и вновь подключить участок системы отопления к общей теплосети.
В - третьих, сравнительно невысокий съем тепла (или холода для холодильников) из-за сравнительно небольшой площади поверхности радиаторов. При необходимости увеличения съема тепла (холода) необходимо устанавливать дополнительные радиаторы, что требует проведения значительных трудоемких сварочно-монтажных работ, как это отмечено в предыдущем абзаце.
Целью полезной модели является снижение материалоемкости теплообменника, упрощение его эксплуатации, а также монтажа и демонтажа, повышение коэффициента полезного действия.
Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике, включающем трубу для текучей среды и элементы оребрения, согласно полезной модели, элементы оребрения выполнены в виде
отдельных секций, закрепленных на новерхности, по меньшей мере, одной трубы с возможностью теплового контакта с ней.
Таким образом, для создания теплообменной системы вместо двух труб, как в прототипе, в помещении достаточно установить всего одну трубу и без ее разрезания навешивать на нее отдельные секции, монтируя их на поверхности этой трубы с возможностью теплового контакта с ней. В результате в два раза снижается потребность в трубах. Кроме того, поскольку на трубу навешиваются отдельные секции, то она остается цельной и отпадает необходимость соединения полостей радиаторов с трубами при помоши резьбовых соединений с их герметизацией. Для навешивания отдельных секций могут быть использованы не только горизонтальные участки трубы, но и вертикальные, а также наклонные. Это позволяет значительно увеличить количество устанавливаемых в помеш;ении отдельных секций за счет использования горизонтальных и наклонных участков труб. Кроме того, открывается возможность менять полезный объем помеш;ения в результате перемешения отдельных секций с одних участков труб на другие, например, с горизонтальных участков на вертикальные участки и наоборот.
Применительно к этому устройству, мы считаем необходимым выделить следующие развития и/или уточнения совокупности его
существенных нризнаков, относящиеся к частным случаям выполнения или использования.
Для усиления теплообмена целесообразно выполнять отдельные секции с дополнительными ребрами на наружной поверхности. Развитая поверхность получающихся в результате теплообменников значительно повышает съем тепла (или холода) с единицы длины энергонесущей трубы, то есть повышает коэффициент полезного действия, а, следовательно, повышается эффективность работы теплообменника.
Отдельные секции могут быть по-разному смонтированы на поверхности трубы. В частности, они могут быть жестко закреплены на ней, например, при помощи сварки. Однако предпочтительно, чтобы отдельные секции были бы смонтированы на поверхности трубы с возможностью сьема.
Секционность (модульность) и легкий монтаж-демонтаж полученной конструкции обеспечивают простоту и легкость варьирования мощностью теплообменников,а также
расположением секций в помещении, то есть в зависимости от планируемого использования полезной площади помещения менять расположение секций в этом помещении.
Навешиваемые на трубы отдельные секции также могут иметь различные формы и конструкции. Например, каждая отдельная
секция может быть выполнена в виде цельной пластины из теплопроводного материала (металл - алюминий и т.п., сплав сталь, чугун и т.д.), охватывающей поверхность трубы и оснащенной узлом крепления.
Однако в ряде случаев, предпочтительно, чтобы каждая отдельная секция была бы вьшолнена составной из, по меньшей мере, пары половин, охватывающих трубу и стянутых между собой узлом связи. При этом желательно, чтобы узел связи был бы вьшолнен в виде болтового соединения.
Необходимо отметить, что в качестве теплоносителя могут быть использованы различные текучие среды (горячая вода, горячий пар и т.п.). В качестве хладоносителя также могут быть использованы различные текучие среды, например, охлажденная вода, фреон, аммиак, хладон и т.д.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображен вариант заявляемого теплообменника, каждая отдельная секция которого выполнена в виде цельной пластины, вид сбоку;
На фиг. 2 - то же, сечение по А-А на фиг. 1;
На фиг.З изображен другой вариант заявляемого теплообменника, каждая отдельная секция которого выполнена составной, вид сбоку;
На фиг. 4 то же, сечение по В-В на фиг.З;
На фиг. 5 изображена половина отдельной секции, изображенной на фиг. 3 и фиг. 4, аксонометрия;
На фиг. 6 показан другой вариант выполнения половины отдельной секции, аксонометрия.
Согласно фиг. 1 теплообменник 1 включает трубу 2 для текучей среды 3 и элементы оребрения, выполненные в виде отдельных секций 4, закрепленных на поверхности этой трубы с возможностью теплового контакта с ней. Элементы оребрения изготавливаются из материалов с высокой теплопроводностью, например, из металлов (алюминий, медь и т.п.), стали, чугуна и т.д. В качестве текучей среды может быть использована горячая вода или пар, а также другие нагретые жидкие или газообразные вещества. Такая текучая среда 3, протекая по трубе 2, нагревает ее. От трубы тепло передается на отдельные секции 4 тенлоносителя, поскольку они закреплены на поверхности этой трубы с возможностью теплового контакта с ней. В результате этого контакта отдельные секции нагреваются и эффективно нагревают воздух в помещении. Если в качестве текучей среды используется хладагент, например, фреон, охлажденная вода и т.п., то в таком же направлении и порядке охлаждение передается от трубы на отдельные секции, охлаждая затем помещение холодильника.
Как уже отмечалось выше, для усиления теплообмена целесообразно выполнять отдельные секции с дополнительными ребрами 5 на наружной поверхности. Полученная более развитая поверхность теплообменника значительно повышает съем тепла (или холода) с единицы длины энергонесутцей трубы, то есть повышает коэффициент полезного действия, а, следовательно, повышается эффективность работы теплообменника.
Отдельные секции 4 могут быть по-разному смонтированы на поверхности трубы. В частности, они могут быть жестко закреплены на ней, например, при помощи сварки, клея и т.д. Однако предпочтительно, чтобы отдельные секции были бы смонтированы на поверхности трубы с возможностью съема. Секционность (модульность) в сочетании с легкостью монтажа и демонтажа секций 4 обеспечивают простоту и легкость варьирования мощностью теплообменников (за счет увеличения или уменьщения количества секций на трубах), а также расположения секций в помещении, то есть в зависимости от планируемого использования полезной площади помещепия менять расположение секций в этом помещении.
При этом съемные секции 4 могут иметь самые разнообразные конструкции.
Например, каждая отдельная секция может быть выполнена в виде цельной пластины 6, охватывающей поверхность трубы и оснащенной узлом крепления. На варианте, изображенном на фиг. 1 и фиг. 2, узел крепления представляет собой крюк 7, отлитый заодно с цельной пластиной 6. Данное техническое решение задачи характеризуется легкостью монтажа и демонтажа. Для того чтобы установить такой теплообменник, достаточно просто навесить цельные пластины 6 на трубу 2. Однако при таком узле крепления данная конструкция может использоваться только для горизонтально установленных труб или труб, смонтированных под сравнительно небольшим углом к горизонту. Ноэтому для случая наклонных или вертикальных труб целесообразно оснащать отдельные секции узлами крепления, обеспечиваюшими плотное прижатие секций к поверхности трубы. В качестве таких узлов крепления можно использовать, например, хомуты в виде нескольких ремней, каждый из которых с силой охватывает наружные поверхности секций, плотно прижимая их к поверхности трубы. Для фрпссации натяга концы каждого натянутого ремня, охватывающего в виде петли трубу, могут быть соединены скобами, прошиваюшими насквозь концы ремня, или могут быть использованы различные другие широко известные приемы и приспособления.
Для повышения удобства пользования, а также более эффективного съема тепла каждая отдельная секция 4 может быть выполнена составной из, по меньшей мере, пары половин 8, охватываюших трубу 2 и стянутых между собой узлом связи. При такой конструкции обеспечивается тепловой контакт секции 4 с трубой 2 по всему периметру участка трубы, охваченной секцией, что повышает коэффициент полезного действия теплообменника.
При этом узел связи может иметь различную конструкцию. В частности, он может быть вьшолнен в виде болтового соединения. Для этого в теле каждой половины 8 секции 4 образуют сквозные отверстия 9, для размешения болтов 10, оснашенных гайками 11.
Монтаж такой секции осуществляется следующим образом. Сначала обе половины 8 размещают друг напротив друга так, чтобы они охватывали участок трубы 2 и совпали их соответствующие отверстия 9. Затем через образовавшиеся четыре сквозных канала продевают по болту 10 и стягивают половины 8, закручивая гайку 11.
Дополнительные ребра 5 также могут иметь различные формы и конфигурации в пространстве, что определяется в результате соответствующего расчета, а также диктуется условиями эксплуатации. Некоторые варианты расположения ребер жесткости изображены на фиг. 5 и фиг. 6.
Согласно полезной модели решается задача создания малогабаритного, легко монтируемого и демонтируемого теплообменника с повышенной теплопередачей. Такой теплообменник чрезвычайно полезен в самых различных отраслях промышленности, и быту. Например, он может найти применение для обогрева помещений или наоборот их охлаждения (промышленные холодильные установки) и т.д. Для внедрения полезной модели не требуется специального оборудования и оснастки, что является еще одним преимуществом заявляемого технического решения задачи.
Помимо приведенных вариантов полезной модели возможны и многочисленные другие его модификации, которые охватываются приведенной далее заявителем формулой полезной модели. 1. Источники информации, принятые во внимание: Авторское свидетельство СССР № 308275, кл. F 24 D 19/04 (прототин).