ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.
Известен теплообменный аппарат типа «труба в трубе», состоящий из теплообменных элементов, образованных двумя гладкими концентрически расположенными трубами (см. А.Г.Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии» М.: Химия, 1971 - с.348-349).
Известные теплообменные аппараты с гладкими теплообменными элементами весьма громозки и требуют большого расхода металла на единицу поверхности теплообмена. Для увеличения поверхности теплообмена такие аппараты выполняются из нескольких параллельных секций.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению являются теплообменные аппараты с трубчатыми поверхностями теплообмена, выполненными с волнистой стенкой типа «конфузор-диффузор» (см. монографию В.К.Мигай «Повышение эффективности современных теплообменников». Л. Энергия, 1980, с.95).
Недостатком этих аппаратов является снижение эффективности теплообмена при возрастании числа Рейнольдса, так как в рассматриваемом канале турбулизация реализуется во всем потоке.
Задачей полезной модели является интенсификация процессов теплообмена при использовании элементов «конфузор-дифузор» в рекуперативных кожухотрубных аппаратах гравитационного типа.
Технический результат достигается тем, что в теплообменном элементе, выполненном в виде чередующихся секций в форме «конфузор-диффузор», проточная часть теплообменного элемента выполнена по винтовой линии.
На фик.1 представлен теплообменный элемент типа «конфузор-диффузор», выполненный по винтовой линии. Отличительным признаком предлагаемого теплообменного элемента, является формирование проточной части теплообменного элемента по винтовой линии, например, путем прокатки гладкой трубы через вращающиеся валки модернизированного узла резьбонарезного станка.
Теплообменный элемент работает следующим образом.
После подачи теплоагента в проточную часть теплообменного элемента жидкость во входном сечении канала закручивается по винтовой линии проточной части теплообменного элемента, а за счет конфузорно-диффузорных элементов приобретает пульсационный характер движения.
При течении в диффузоре, за счет вращения среды, поток теплоагента турбулизируется, что вызывает рост теплообмена в расширяющемся канале. Далее закрученный поток из диффузора поступает в конфузор, выполненный также по винтовой линии, где турбулентные возмущения, генерируемые ранее в диффузоре и в отрывной зоне на кромке стыка с конфузором, интенсифицируют конвективный перенос тепла, что вызвано, кроме того, и возрастанием турбулентности в закрученном потоке в пограничном слое у стенки проточной части канала.
В целом сочетание вращения среды и пульсационной составляющей скорости при движении жидкости интенсифицируют процесс перемешивания теплоагента во внутреннем объеме теплообменного элемента.
Это существенно влияет на процесс конвективного переноса тепла в конфузорно-диффузорном канале, выполненном по винтовой линии, при умеренном гидросопротивлении.
Следует отметить, что профиль проточной части канала, выполненный по винтовой линии, может быть реализован на зубонарезных станках путем модернизации рабочей поверхности профилирующих элементов зубонарезного оборудования.