ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике и смежных областях промышленности.
Известен теплообменный аппарат с теплообменными элементами из гладких труб с интенсификаторами в виде пружинных вставок из проволоки, установленных в проточной части канала (см. Ю.Г. Назмеев «Теплообмен при ламинарном течении жидкостей в дискретно-шероховатых каналах». - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 371 с.).
В известных теплообменных аппаратах с интенсификаторами в виде пружинных винтовых вставок имеет место нарушение твердого контакта выступов проволоки с внутренней поверхностью трубы. Это вызывает существенное снижение тепловой эффективности труб с интенсификаторами в виде пружинных вставок из проволоки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является теплообменный элемент, представляющий собой трубку, выполненную из проволоки в виде тугой пружины, витки которой жестко скреплены (см. патент на пол. модель №62694 от 27.04.07. Бюл. №12).
Недостатком прототипа является низкая эффективность теплообмена, что вызывает необходимость увеличения длины проточной области канала и удорожание стоимости теплообменного элемента.
Задачей полезной модели является интенсификация процесса теплообмена вследствие выполнения проточной части теплообменного элемента из проволок с образованием жестко скрепленной многозаходной винтовой спирали.
Технический результат достигается тем, что теплообменный элемент, выполненный из проволоки в виде тугой пружины, образован системой проволок с образованием жестко скрепленной многозаходной винтовой спирали.
Предлагаемый вариант теплообменного элемента, выполненный из системы проволок с образованием жестко скрепленной многозаходной винтовой спирали, представлен на фиг. 1.
Теплообменный элемент может быть выполнен из проволоки заданного сечения (например, круглого) из углеродистой или легированной стали, а также цветного металла - латуни, меди.
Конфигурация теплообменного элемента, образованного системой проволок с образованием жестко скрепленной многозаходной винтовой спирали, позволяет существенно интенсифицировать процесс теплообмена за счет возникновения вторичных течений в углублениях (в местах контакта витков проволоки) и у поверхности проволок, образующих стенку теплообменного элемента, которые разрушают приграничные слои у стенки. Вторичные течения образуют у внутренней стенки теплообменного элемента вихревую область, которая, перемещаясь с холодными и горячими объемами жидкости под действием центробежных сил, возникающих при движении жидкости по виткам многозаходной винтовой спирали, существенно интенсифицирует теплообмен.
Рост теплообмена обеспечивается и эффектом оребрения теплообменного элемента, возросшим по сравнению с прототипом за счет элементов проволоки многозаходной винтовой спирали.
С внешней стороны теплообменного элемента за счет вращения теплоносителя (например, водяного насыщенного пара) на его внешней стенке происходит сброс конденсатной пленки, что существенно снижает термическое сопротивление теплоотдачи, реализуется «пленочно-капельная» или «капельная» конденсация (в этом случае коэффициент теплоотдачи от пара к стенке возрастает в 10 раз).
Таким образом, теплообменный элемент, образованный системой проволок с образованием жестко скрепленной многозаходной винтовой спирали, позволит существенно интенсифицировать теплообмен в трубах предлагаемой геометрии в сравнении с прототипом.