ТЕПЛООБМЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Теплообменная поверхность
Предлагаемое техническое решение относится к конструктивным элементам общего назначения для теплообменных и теплопередающих устройств, в частности для увеличения площади теплопередачи, например, с ребрами, выступами, пазами.
Из уровня техники известен теплообменник бытовой системы отопления из алюминиевых прессованных профилей, содержащий секции с вертикальными ребрами и трубные подводящий и отводящий коллекторы. Панельные ребра секции выполнены рельефными, причем задняя панель имеет ширину меньше ширины передней панели. Промежуточные ребра расположены под 45° к осевым ребрам и выполнены изогнутыми. Подводящий коллектор может быть снабжен полой полкой в форме прямоугольного клина (Чертеж ПЛ-91-00-00. Радиатор отопительный алюминиевый типа Урал. - г. Верхняя , ВСМПО. 1995))
Недостатками известного теплообменника являются низкие эффективность и надежность, большая металлоемкость.
Коллекторы широкими опорными плоскостями плотно наложены на нижние и верхние торцы секций, накрывают половину межреберных каналов, значительно препятствуют потоку нагреваемого воздуха и, следовательно,ограничивают теплотехническиепоказатели
теплообменника. Кроме того, перекрытое оребрение является накопителем пыли и недоступно для периодической очистки, что не отвечает требованиям санитарии. Оребрение секций теплообменника недостаточно развито, из-за чего он характеризуется малой площадью нагрева.
МПК7Р24Р 1/10
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату является теплообменная поверхность теплообменника бытовой системы отопления из алюминиевых прессованных профилей, содержащего подводящий и отводящий коллекторы и соединенные с ними секции с вертикальными ребрами, каждый коллектор выполнен в форме асимметричной профильной трубы со смещенным каналом, промежуточные радиальные ребра секций выполнены прямыми короткими, панельные ребра секций имеют загнутые внутрь края (см.патент Российской Федерации № 2151963 F 24 D 5/08, F 24 Н 3/02, публ.2000 г.-/2/).
Выполнение подводящего и отводящего коллекторов идентичными, в форме асимметричной профильной трубы со смещенным каналом позволяет ликвидировать резьбовые соединения, заменить их на запрессованные втулки, использование которых дает возможность уменьшить диаметры каналов и толщину стенок коллектора и секций, то есть уменьшить площадь поперечного сечения коллектора и секций, уменьшить площадь опорной поверхности коллектора на секции и тем самым уменьшить перекрытие коллектором межреберных зон секций, а также устранить технологические заглушки на отводящем коллекторе. Благодаря уплотнительным кольцам, размещенным в канавках втулки, осуществляется уплотнение соединения. Выполнение панельных ребер секции с загнутыми внутрь краями, а промежуточных ребер - прямыми увеличивает площадь нагревательной поверхности радиатора. При этом количество промежуточных радиальных ребер может быть установлено от 4 до 12 штук.
По мнению авторов /2/, такое выполнение теплообменника повышает номинальный тепловой поток и естественную конвекцию.
Количество секций может варьироваться от 2 до 12. При этом номинальный тепловой поток, составляет соответственно от 0,6 до 3,64 кВт.
Однако, выполнение панельных ребер секции с загнутыми внутрь краями, а промежуточных ребер - прямыми не позволяет улучшить характеристики теплообмена самой плоской пластины, на которой размещены ребра.
Задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является интенсификация теплообмена.
Технический результат, который может быть достигнут при реализации предлагаемой теплообменной поверхности, - интенсификация теплообмена за счет конструирования ребристых поверхностей с использованием 3-мерной теории осредненного объема.
Указанный технический результат достигается тем, что теплообменная поверхность, содержит плоскую пластину, с ребрами, удаленная часть которых параллельна поверхности пластины и промежуточных прямых ребер, при этом ребра выполнены в сечении, параллельном плоской пластины, эллиптическими, причем вершина конического усеченного эллипса обращена к плоской пластине, при этом к к основанию эллиптических ребер примыкают тонкие плоские ребра, к которым, в свою очередь, примыкают плоские ребра, плоскость которых параллельна плоскости пластины, при этом промежуточные прямые ребра примыкают к смежным эллиптическим ребрам и к плоской пластине, а их боковая поверхность ориентирована параллельно потоку текучей теплообменивающейся среды.
Выполнение ребер в сечении, параллельном плоской пластины, эллиптическими с вершиной конического усеченного эллипса, обращенной к плоской пластине, позволяет обеспечить равномерный тепловой поток по высоте ребра за счет увеличения поверхности
теплообмена по мере удаления от плоской пластины. Предпочтительно большую ось эллиптического ребра ориентировать параллельно набегающему потоку теплоносителю, что снижает гидравлическое сопротивление.
Тонкие плоские ребра, к которым, в свою очередь, примыкают плоские ребра, плоскость которых параллельна плоскости пластины, позволяют еще более увеличить тештообменные характеристики теплообменной поверхности, что подтверждается результатами математического моделирования различных конструкций сребренных поверхностей.
Выполнение промежуточных прямых ребер примыкающими к смежным эллиптическим ребрам и к плоской пластине, и ориентация боковой поверхности параллельно потоку текучей теплообменивающейся среды позволяет повысить теплообменные характеристики самой плоской пластины.
На фиг. 1 изображена предлагаемая теплообменная поверхность.
На фиг.2 то же в аксонометрической поверхности.
Предлагаемая теплообменная поверхность содержит плоскую пластину 1, к которой прикреплены эллиптические ребра 2, к которым прикреплены тонкие плоские ребра 3, к которым, в свою очередь, примыкают плоские ребра, плоскость которых параллельна плоскости пластины 4. Между параллельными тонкими плоскими ребрами образован зазор 5. К плоской пластине 1 и эллиптическим ребрам 2 прикреплены промежуточные прямые ребра 6.